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[摘 要]随着科技进步，电气系统快速发展，同时对电网安全运行带来严峻考验，对变电设备的运行维护也提出了更高要求。红外测温是运维人员日常巡视中发现设备隐患缺陷的常用手段之一，运维人员在夜间或者负荷高峰期通过运用红外测温仪等专业的测温装置对有热变化地正在运行的电网设备进行扫描测温，能及时发现设备存在的异常缺陷隐患，对设备隐患、异常情况真正做到早发现、早治理，将事故消除在萌芽状态，以确保电网设备的安全可靠。
[关键词]变电站；电气设备；红外成像
中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）42-0366-02
一、红外成像原理
红外热成像技术是一种被动红外夜视技术，其原理是基于自然界中一切温度高于绝对零度（-273℃）的物体，每时每刻都辐射出红外线，同时这种红外线辐射都载有物体的特征信息，这就为利用红外技术判别各种被测目标的温度高低和热分布场提供了客观的基础。利用这一特性，通过光电红外探测器将物体发热部位辐射的功率信号转换成电信号后，成像装置就可以一一对应地模拟出物体表面温度的空间分布，最后经系统处理，形成热图像视频信号，传至显示屏幕上，就得到与物体表面热分布相对应的热像图，即红外热图像。
系统的工作原理是，由光学系统接受被测目标的红外辐射经光谱滤波将红外辐射能量分布图形反映到焦平面上的红外探测器阵列的各光敏元上，探测器将红外辐射能转换成电信号，由探测器偏置与前置放大的输入电路输出所需的放大信号，并注入到读出电路，以便进行多路传输。高密度、多功能的CMOS多路传输器的读出电路能够执行稠密的线阵和面阵红外焦平面阵列的信号积分、传输、处理和扫描输出，并进行A/D转换，以送入微机作视频图像处理。由于被测目标物体各部分的红外辐射的热像分布信号非常弱，缺少可见光图像那种层次和立体感，因而需进行一些图像亮度与对比度的控制、实际校正与伪彩色描绘等处理。经过处理的信号送入到视频信号形成部分进行D/A转换并形成标准的视频信号，最后通过电视屏或监视器显示被测目标的红外热像图。
二、红外成像测温诊断方法
1、温度判断法。依据现有标准，对显示温度过热部分根据有关规定进行诊断，该方法易受外界影响，难以准确判断故障。
2、相對温差法。状况相同或基本相同设备的2个对应测点间温差与其中较热测点温升的比值，其数学表达式为δt=（τ1-τ2）/τ1×100%，当δt>35%时，可诊断该设备存在缺陷，应予以跟踪监测，必要时安排检修。
3、同类比较法。在同类设备之间进行比较，对同类设备对应部位温度值进行比较，可较容易地判断出设备是否正常，该方法应用范围较广。
4、档案分析法。将测量结果与设备的红外技术档案项比较进行分析，有利于对重要的、结构复杂的设备进行正确判断，同时应参考其他检测结果，如色谱及介质损耗等的变化情况进行综合诊断。
三、红外成像测温要求
1、测温周期：
检测周期应根据电气设备在电力系统中的作用及重要性，并参照设备的电压等级、负荷电流、投运时间、设备状况等决定。电气设备红外检测管理及检测原始记录、检测报告。
2、变（配）电设备的检测
正常运行变（配）电设备的检测应遵循检修和预试前普查、高温高负荷等情况下的特殊巡测相结合的原则。一般220kV及以上交（直）流变电站每年不少于两次，其中一次可在大负荷前，另一次可在停电检修及预试前，以便使查出的缺陷在检修中能够得到及时处理，避免重复停电。110kV及以下重要变（配）电站每年检测一次。
对于运行环境差、陈旧或有缺陷的设备，大负荷运行期间、系统运行方式改变且设备负荷突然増加等情况下，需对电气设备增加检测次数。
新建、改扩建或大修后的电气设备，应在投运带负荷后不超过1个月内（但至少在24h以后）进行一次检测，并建议对变压器、断路器、套管、避雷器、电压互感器、电流互感器、电缆终端等进行精确检测，对原始数据及图像进行存档。
有条件的单位可开展220kV及以下设备的精确检测并建立图库。
3、输电线路的检测
输电线路的检测一般在大负荷前进行。对正常运行的500kV及以上架空线路和重要的220（330）kV架空线路接续金具，每年宜检测一次；110kV线路和其他的220（330）kV线路，可每两年进行一次。
新投产和做相关大修后的线路，应在投运带负荷后不超过1个月内（但至少24h以后）进行一次检测。
对于线路上的瓷绝缘子及合成绝缘子，有条件和经验的也可进行检测。
对正常运行的电缆线路设备，主要是电缆终端，110kV及以上电缆每年不少于两次；35kV及以下电缆每年至少--次。
对重负荷线路，运行环境差时应适当缩短检测周期；重大事件、重大节日、重要负荷以及设备负荷突然增加等特殊情况应増加检测次数。
4、旋转电机的检测
旋转电机运行中的检测主要包括碳刷及出线母线的检测，可每年一次，或在机组检修前。
进行定子铁芯损耗试验时，应使用红外热像仪进行温度分布测量。
必要时可利用红外热像仪进行定子绕组接头的开焊、断股缺陷的查找，以及用于线棒通流试验的检查。
四、缺陷异常分类：
根据过热缺陷对电气设备运行的影响程度分为以下三类：
1、一般缺陷：指设备存在过热，有一定温差，温度场有一定梯度，但不会引起事故的缺陷。这类缺陷一般要求记录在案，注意观察其缺陷的发展，利用停电机会检修，有计划地安排试验检修消除缺陷。
注：当发热点温升值小于15K时，不宜采用DL/T664-2008（即将被DL/T664-2016替换）附录A的规定确定设备缺陷的性质。对于负荷率小、温升小但相对温差大的设备，如果负荷有条件或机会改变时，可在增大负荷电流后进行复测，以确定设备缺陷的性质，当无法改变时，可暂定为一般缺陷，加强监视。 2、严重缺陷：指设备存在过热，程度较重，温度场分布梯度较大，温差较大的缺陷。这类缺陷应尽快安排处理。对电流致热型设备（详见DL/T664-2008附录A），应采取必要的措施，如加强检测等，必要时降低负荷电流；对电压致热型设备（详见DL/T664-2008附录B），应加强监测并安排其他测试手段，缺陷性质确认后，立即采取措施消缺。
3、危急缺陷：指设备最高温度超过GB/T11022-2011规定的最高允许温度的缺陷。这类缺陷应立即安排處理。对电流致热型设备，应立即降低负荷电流或立即消缺；对电压致热型设备，当缺陷明显时，应立即消缺或退出运行，如有必要，可安排其他试验手段，进一步确定缺陷性质。
注：电压致热型设备的缺陷一般定为严重及以上的缺陷。
缺陷诊断依据参照表1
总结
通过红外成像测温能对电气设备进行实时带电检测发现常规试验手段不能发现的设备故障。但从目前检测结果看，还不能对所有设备的内部故障作出准确判断。因此，对内部故障的检测应将常规试验手段和红外成像检测手段相结合。由于电力设备的多样性和外界环境的复杂性，在红外成像测温时应从一些不太明显的表面现象进行分析，积累一些典型的温度数据和热图谱，在发现异常时进行比较，发现问题时不仅要按照《导则》要求进行定性，而且还要通过其他的检测手段和方法找出发热的成因，具体问题具体分析。
建议如下：
1、对变电站主要电气设备应依照周期要求进行红外成像测温，并形成红外成像测温报告予以保存，列入档案，为设备异常分析提供可靠数据支持。
2、测温环境应按照行标要求环境温度一般不低于5°C，相对湿度一般不大于85%；天气以阴天、多云为宜，夜间图像质量为佳；不应在雷、雨、雾、雪等气象条件下进行，检测时风速一般不大于5m/s，建议站内主要设备红外成像测温定期工作在夜晚进行。
3、按照DL/T664-2008及GB/T11022-2011要求加强对测温报告数据的比对分析，并编写分析报告存档。
参照标准：
DL/T664-2008带电设备红外诊断应用规范
GB/T11022-2011高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求
作者简介
金皓（1976-），男，大专，助理工程师，大唐河南清洁能源有限责任公司.
[关键词]变电站；电气设备；红外成像
中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）42-0366-02
一、红外成像原理
红外热成像技术是一种被动红外夜视技术，其原理是基于自然界中一切温度高于绝对零度（-273℃）的物体，每时每刻都辐射出红外线，同时这种红外线辐射都载有物体的特征信息，这就为利用红外技术判别各种被测目标的温度高低和热分布场提供了客观的基础。利用这一特性，通过光电红外探测器将物体发热部位辐射的功率信号转换成电信号后，成像装置就可以一一对应地模拟出物体表面温度的空间分布，最后经系统处理，形成热图像视频信号，传至显示屏幕上，就得到与物体表面热分布相对应的热像图，即红外热图像。
系统的工作原理是，由光学系统接受被测目标的红外辐射经光谱滤波将红外辐射能量分布图形反映到焦平面上的红外探测器阵列的各光敏元上，探测器将红外辐射能转换成电信号，由探测器偏置与前置放大的输入电路输出所需的放大信号，并注入到读出电路，以便进行多路传输。高密度、多功能的CMOS多路传输器的读出电路能够执行稠密的线阵和面阵红外焦平面阵列的信号积分、传输、处理和扫描输出，并进行A/D转换，以送入微机作视频图像处理。由于被测目标物体各部分的红外辐射的热像分布信号非常弱，缺少可见光图像那种层次和立体感，因而需进行一些图像亮度与对比度的控制、实际校正与伪彩色描绘等处理。经过处理的信号送入到视频信号形成部分进行D/A转换并形成标准的视频信号，最后通过电视屏或监视器显示被测目标的红外热像图。
二、红外成像测温诊断方法
1、温度判断法。依据现有标准，对显示温度过热部分根据有关规定进行诊断，该方法易受外界影响，难以准确判断故障。
2、相對温差法。状况相同或基本相同设备的2个对应测点间温差与其中较热测点温升的比值，其数学表达式为δt=（τ1-τ2）/τ1×100%，当δt>35%时，可诊断该设备存在缺陷，应予以跟踪监测，必要时安排检修。
3、同类比较法。在同类设备之间进行比较，对同类设备对应部位温度值进行比较，可较容易地判断出设备是否正常，该方法应用范围较广。
4、档案分析法。将测量结果与设备的红外技术档案项比较进行分析，有利于对重要的、结构复杂的设备进行正确判断，同时应参考其他检测结果，如色谱及介质损耗等的变化情况进行综合诊断。
三、红外成像测温要求
1、测温周期：
检测周期应根据电气设备在电力系统中的作用及重要性，并参照设备的电压等级、负荷电流、投运时间、设备状况等决定。电气设备红外检测管理及检测原始记录、检测报告。
2、变（配）电设备的检测
正常运行变（配）电设备的检测应遵循检修和预试前普查、高温高负荷等情况下的特殊巡测相结合的原则。一般220kV及以上交（直）流变电站每年不少于两次，其中一次可在大负荷前，另一次可在停电检修及预试前，以便使查出的缺陷在检修中能够得到及时处理，避免重复停电。110kV及以下重要变（配）电站每年检测一次。
对于运行环境差、陈旧或有缺陷的设备，大负荷运行期间、系统运行方式改变且设备负荷突然増加等情况下，需对电气设备增加检测次数。
新建、改扩建或大修后的电气设备，应在投运带负荷后不超过1个月内（但至少在24h以后）进行一次检测，并建议对变压器、断路器、套管、避雷器、电压互感器、电流互感器、电缆终端等进行精确检测，对原始数据及图像进行存档。
有条件的单位可开展220kV及以下设备的精确检测并建立图库。
3、输电线路的检测
输电线路的检测一般在大负荷前进行。对正常运行的500kV及以上架空线路和重要的220（330）kV架空线路接续金具，每年宜检测一次；110kV线路和其他的220（330）kV线路，可每两年进行一次。
新投产和做相关大修后的线路，应在投运带负荷后不超过1个月内（但至少24h以后）进行一次检测。
对于线路上的瓷绝缘子及合成绝缘子，有条件和经验的也可进行检测。
对正常运行的电缆线路设备，主要是电缆终端，110kV及以上电缆每年不少于两次；35kV及以下电缆每年至少--次。
对重负荷线路，运行环境差时应适当缩短检测周期；重大事件、重大节日、重要负荷以及设备负荷突然增加等特殊情况应増加检测次数。
4、旋转电机的检测
旋转电机运行中的检测主要包括碳刷及出线母线的检测，可每年一次，或在机组检修前。
进行定子铁芯损耗试验时，应使用红外热像仪进行温度分布测量。
必要时可利用红外热像仪进行定子绕组接头的开焊、断股缺陷的查找，以及用于线棒通流试验的检查。
四、缺陷异常分类：
根据过热缺陷对电气设备运行的影响程度分为以下三类：
1、一般缺陷：指设备存在过热，有一定温差，温度场有一定梯度，但不会引起事故的缺陷。这类缺陷一般要求记录在案，注意观察其缺陷的发展，利用停电机会检修，有计划地安排试验检修消除缺陷。
注：当发热点温升值小于15K时，不宜采用DL/T664-2008（即将被DL/T664-2016替换）附录A的规定确定设备缺陷的性质。对于负荷率小、温升小但相对温差大的设备，如果负荷有条件或机会改变时，可在增大负荷电流后进行复测，以确定设备缺陷的性质，当无法改变时，可暂定为一般缺陷，加强监视。 2、严重缺陷：指设备存在过热，程度较重，温度场分布梯度较大，温差较大的缺陷。这类缺陷应尽快安排处理。对电流致热型设备（详见DL/T664-2008附录A），应采取必要的措施，如加强检测等，必要时降低负荷电流；对电压致热型设备（详见DL/T664-2008附录B），应加强监测并安排其他测试手段，缺陷性质确认后，立即采取措施消缺。
3、危急缺陷：指设备最高温度超过GB/T11022-2011规定的最高允许温度的缺陷。这类缺陷应立即安排處理。对电流致热型设备，应立即降低负荷电流或立即消缺；对电压致热型设备，当缺陷明显时，应立即消缺或退出运行，如有必要，可安排其他试验手段，进一步确定缺陷性质。
注：电压致热型设备的缺陷一般定为严重及以上的缺陷。
缺陷诊断依据参照表1
总结
通过红外成像测温能对电气设备进行实时带电检测发现常规试验手段不能发现的设备故障。但从目前检测结果看，还不能对所有设备的内部故障作出准确判断。因此，对内部故障的检测应将常规试验手段和红外成像检测手段相结合。由于电力设备的多样性和外界环境的复杂性，在红外成像测温时应从一些不太明显的表面现象进行分析，积累一些典型的温度数据和热图谱，在发现异常时进行比较，发现问题时不仅要按照《导则》要求进行定性，而且还要通过其他的检测手段和方法找出发热的成因，具体问题具体分析。
建议如下：
1、对变电站主要电气设备应依照周期要求进行红外成像测温，并形成红外成像测温报告予以保存，列入档案，为设备异常分析提供可靠数据支持。
2、测温环境应按照行标要求环境温度一般不低于5°C，相对湿度一般不大于85%；天气以阴天、多云为宜，夜间图像质量为佳；不应在雷、雨、雾、雪等气象条件下进行，检测时风速一般不大于5m/s，建议站内主要设备红外成像测温定期工作在夜晚进行。
3、按照DL/T664-2008及GB/T11022-2011要求加强对测温报告数据的比对分析，并编写分析报告存档。
参照标准：
DL/T664-2008带电设备红外诊断应用规范
GB/T11022-2011高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求
作者简介
金皓（1976-），男，大专，助理工程师，大唐河南清洁能源有限责任公司.