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摘要：在电力系统中，由于电气设备发热缺陷而引发的设备事故频繁发生，从而影响电网的稳定运行。红外测温技术在变电运行中的应用越来越广泛，高压设备中一些比较隐蔽或者发展中的缺陷不容易发现，但可通过红外测温技术及时发现缺陷并进行準确的处理，避免电力系统事故发生。本文概述了电气设备红外测温技术的基本原理、技术特点和分析判断方法，并通过一次典型的电力设备发热处理进行了分析说明。
关键词：红外测温 缺陷
0 引言
我们在检测电气设备发热故障时，可以采用一种行之有效的办法就是红外测温技术。它是一种产生于欧美国家的新型非接触测试技术，我国近几年才从国外引进并应用，目前在我国的电力行业中得到了广泛的应用。这一技术主要使用来检测发电厂和变电站电气设备温度，查找相关的故障。
因此，近年来发展了电力设备状态红外监测技术，用以随时监测电力设备的运行状况，对保障电力设备乃至电网的安全运行起到了积极作用。
1 红外测温技术的基本原理和特点
1.1 基本原理
从物理学的角度来讲，世界上的一切事物都会发射人眼无法看见的红外辐射能量，而且这种能量会随着物体的温度的升高而变得更强。带电设备的红外测温技术属于一种新发现的技术，它能够在带电设备致热效应的协助下，接收物体辐射出的红外线能量，进而得到被测物表面温度。这一技术实施的原理是不管哪一物体，当其温度高于绝对零度（-273℃）时，其自身的分子运动就会辐射出波长不一样的红外线。我们可以通过红外测温仪得到被测物的表面温度，这一仪器通过镜头接受功能，将被测物体辐射出的红外线转换成相应的电信号，经过系统的自动处理转换成视频，之后热图像会通过屏幕显示出来，以上就是红外测温技术的工作原理。这种方法，能够在很远的范围内对目标进行热状态图像成像和测温并分析判断。
1.2 技术特点
红外测温技术的一些特点表现在：
①不接触、不停运、不取样、不解体。我们运用红外测温技术对设备进行监测时，设备正常工作时，要想实现其监测功能，需要找出设备故障引起的异常红外辐射和异常温度场。
红外测温技术在设备检测中的应用是比较广泛的，操作也比较简单，可保持原来的系统运行状态。运用这一技术进行监测，能够监测到真实可靠的信息，保障操作安全。
②采用被动式检测，操作上不复杂也不麻烦。因为红外监测探测设备相关部位自身发射的红外辐射能量，可以不利用辅助信号源，也可以不利用其他的检测装置，便能够尽快的找到运行中设备的一些不正常情况，这样能够保障操作的安全性。所以，这一技术不管是从诊断手段上来讲，还是从操作上来说都不麻烦。
③扫描成像的范围大，速度快，通过屏幕显示出的状态快捷、灵敏、形象、直观，可实现高效率的检测功能，劳动强度也不高。
④有利于计算机分析，不断走向智能化。红外成像诊断仪器除了能对设备的工作情况分析处理，还可从设备红外图像有关参数中得到某些运算结果，进而再作进一步的分析和处理，他可以很快的发现设备中存在故障的属性、发生的部位以及有多严重。
⑤不仅能够定性反映是不是有设备故障，还能从量上体现出故障的严重性。能够在一定程度上增加设备试周期，慢慢实现代替预试，降低停电频率，避免某些不正确的操作等不安全情况的发生。这样我们不管是在人力、物力还是时间上都能够减少很多。
⑥如果设备使用的时间过长，或者是存在某种安全隐患，能够对其进行随时的跟踪监测，保障其正常运行，充分利用其可使用时间。它能更好的完成电力设备的状态管理和向状态检修体制的过渡，能够管理其管辖范围内的全部设备的运行状态的温度，还可以对不同设备的状态演变情况进行合理的维修，同时能够对设备维修质量进行点评。
⑦红外诊断在很多领域都是可以应用的，效益、投资比高。我们现在也已开发了不少的电力预防性试验测试方法，但是却没有哪种方法能够在全部的电气设备中检测出其可能出现的全部故障。但是我们还要注意的是，红外诊断技术在发电厂、变电站、配电等所有高压电气设备中的应用还是取得了不错的效果，能够很好的检测出设备出现的各种故障。
2 红外测温技术的判断方法
2.1 表面温度判断法
从被测设备的各检查点表面温度值来看，再与《带电设备红外诊断技术应用导则》中的规定进行比照，慎重选择变压器等主设备的环境参照体和正常相。当有些设备发热是由于电流致热引起的，或者是由电磁效应造成的，可通过测量到的设备表面温度值，再根据高压开关设备和控制设备各部件、材料和绝缘介质的温度和温升极限的有关规定，以及环境情况，气候条件、负荷来具体的处理设备属于何种性质的缺陷。这种方法不仅操作上方便易行，而且实用性也比较好，在实际的运用当中收到了良好的效果，需要注意的是，当负荷不大、故障点发热情况表现的不是很突出时，就不能保障正确的做出故障判断。因此用这种方法进行监测时只适用于不太复杂的外部热故障的判断。
2.2 相对温差判断法
我们要想更好地运用这一技术，做出正确的故障的分析，对电流致热型设备来说，当设备的导流部分热态不正常时，应进行准确测温，按公式[（T1-T2）/（T1-T0）]×100%算出相对温差值，电流致热型设备的相对温差判据如表1所示。
其中，发热点的温度用T1来表示；正常相的温度用T2来表示；环境参照体的温度用T0来表示。通常情况下，我们在判断电流致热设备时，采用的是相对温差，这样在确定红外诊断结果时可以不受负荷及环境温度的制约。
2.3 同类比较法
顾名思义，这种办法就是将同类的设备进行对比，具体来讲，就是同一回路的同型设备和同一设备的三相，即它们的状况、环境温度及运行历史背景相同的同型设备进行对比。在操作上主要是比较同类设备的对应部位温度值，这种发放不难检测出设备是不是处于正常的工作状态。我们在具体的应用中要注意三相设备同时产生发热故障的可能性。这种方法不仅适用于电流致热设备，而且也适用于电压致热设备。而且电压致热设备用允许温升和同类允许温差来判断也是没问题的。 2.4 热谱图分析法
我们在判断设备有无异常的时候，还可以采用热图谱分析法。这种精密测量诊断方法在实际的应用中取得了良好的效果，现在在对电压致热设备的诊断中应用的比较普遍。
2.5 档案分析法
我们在对各个时期的检测数据进行分析的时候，要能够分析出设备参数的变化趋势和变化速率，这样才能判断出设备是不是发生了异常。需要强调的是我们要想使用这种方法进行检测是建立在有充分的红外检测设备的有关数据的基础上的。
3 测温中的注意事项
我们在实际的测温过程中，要想保证结果的准确度，就要注意以下几点：①被测物体的发射率一定不能出现错误。②根据所选监测对象的差异，温度环境的参照物也要发生相应的变化。③在同类比较中，我们不能使仪器与各对应点的距离产生不一致的情况，同时方位也不得出现不一致的现象。④在检测时，要注意不要在同一方位，各个方位都要检测好，求出最热点的温度值。⑤如果设备运行时，没有正常的发热，要做好相关的记录，记录下真实的负荷电流和相别及环境温度参照物的温度值。
4 电气设备热缺陷及其性质的分类
检测电气設备和线路的热缺陷，我们可以采用红外技术，如变压器、断路器、互感器、电力电容器、电力电缆、导线、绝缘子串、设备二次配线端子箱及照明配电盘等设备的电流、电压致热现象，这样能够及时有效的避免某些重大事故。我们所说的电气设备热缺陷，一般情况下就是指在某种检测方法的协助下，找到其在某种原因的影响下而导致的发热情况。
4.1 电气设备发热源。电气设备在工作的情况下，后受到电流、电压的共同影响，可能出现一下热故障：电阻损耗发热、介质损耗发热、铁损致热等。
4.2 导致热缺陷的因素有很多种，一般情况下分为外部故障和内部故障两种。①外部故障：某些部件如果长时间的在空气中裸露着，受到温度的影响，再加上湿度的变化，有可能导致表面结垢而造接触不良，也可能会在外力的作用下导致部件的破坏，所以会使导电截面积变小，进而发热。如接头不能很好地连接，螺栓，垫圈没有被压紧；长时间运行导致的腐蚀氧化；未采用质地良好的元器件，或者是采用良好的加工安装工艺，都可能会造成导体的损伤等。②内部故障：顾名思义，就是电器内部本身故障。从电气设备的内部结构以及其工作状态来看，综合传热学理论，分析金属导电回路、等引起的传导、对流，我们可以根据电气设备外部表现出来的温度分布热像图，来找出是发生了哪种内部故障。
从致热性质上来讲，一般情况下将电力设备的过热分成两种情况来考察，即电流致热和电压致热。前者是指电流通过导电回路电阻而造成的发热，这种故障一般会发生在设备连接件处，工作中不难被发现。后者是指运行电压施加在设备绝缘介质上，在电场的作用下而导致设备发热，这种故障是在温升较小的情况下发生的，所以不容易被发现，但这种故障下的设备缺陷通常较严重。缺陷性质可分为以下三类：
①一般缺陷，指设备发生轻微过热的情况，有温差，温度场也有梯度，但是没有立即造成某种故障的产生，这种情况下，相关的工作人员要做好异常记录，并存档，还要注意从负荷和电流情况仔细观察其发热的程度，结合停电做好检修工作，治理缺陷。
②重大缺陷，指设备发生了严重的发热情况，温度场梯度和温差都非常大，此时一定要进行及时处理，尽快消除缺陷。
③紧急缺陷。指设备最高温度超过了相关的规定，此时要及时安排处理。
5 红外测温技术在变电站的实际应用
实际热缺陷问题：XX500kV变电站35kV侧主开关侧电流互感器接线板发热，发热位置如图1所示。
5.1 设备运行状况
XX500kV变电站35kV侧所带负荷为两组电抗器，在巡视中发现其B相电流互感器开关侧接线板温度较高，经汇报调度后，加强对此发热点的定时监控，经过测温显示发热点并没有继续升温，因此等待调度计划安排停电后，对其进行检修。
5.2 利用红外线测温技术对发热设备进行监测
使用红外测温仪对发热点进行每日监控，防止发热点突然升温，表2中是部分监控数据。
图2-图4为该电流互感器三相红外测温图谱。
5.3 发热设备缺陷分析及处理情况
此次发热的电力金具分为左接线板和右接线板两部分，根据其物理结构，可以将其等效为如图5所示的电路，R1代表左接线板，R2代表右接线。在此次事件中R1发热比较严重，由Q=U2/R可以分析可以得知是R2增大所致，因此在检修时在侧重处理R2，即右接线板。
在设备停电后，对发热缺陷进行处理，对金具进行打磨，在接触面上加入导电膏，恢复送电后进行测温监控，其测温情况如表3，设备运行恢复正常。
6 结论
红外诊断技术可以提高设备巡视质量，也可以在设备运行中发现隐患，杜绝了电力系统由于设备发热引发的重大事故和非计划停电，提高了缺陷诊断率，保证设备安全运行。
参考文献：
[1]中华人民共和国电力行业标准DL/T664-1999.带电设备红外诊断技术应用导则.中国电力出版社，1999年.
[2]陈衡.红外热成像技术在电力设备故障诊断中的应用.华北光电技术研究所，1994年.
[3]陈衡，等.电力设备故障红外诊断.中国电力出版社.
[4]李坚.变电运行及生产管理技术问答.北京：中国电力出版社，2008年.
[5]中国南方电网有限责任公司.220kV～500kV变电站电气技术导则.2005年.
[6]中华人民共和国国家经济贸易委员会.带电设备红外诊断技术应用导则.北京：中国电力出版社，1999年.
关键词：红外测温 缺陷
0 引言
我们在检测电气设备发热故障时，可以采用一种行之有效的办法就是红外测温技术。它是一种产生于欧美国家的新型非接触测试技术，我国近几年才从国外引进并应用，目前在我国的电力行业中得到了广泛的应用。这一技术主要使用来检测发电厂和变电站电气设备温度，查找相关的故障。
因此，近年来发展了电力设备状态红外监测技术，用以随时监测电力设备的运行状况，对保障电力设备乃至电网的安全运行起到了积极作用。
1 红外测温技术的基本原理和特点
1.1 基本原理
从物理学的角度来讲，世界上的一切事物都会发射人眼无法看见的红外辐射能量，而且这种能量会随着物体的温度的升高而变得更强。带电设备的红外测温技术属于一种新发现的技术，它能够在带电设备致热效应的协助下，接收物体辐射出的红外线能量，进而得到被测物表面温度。这一技术实施的原理是不管哪一物体，当其温度高于绝对零度（-273℃）时，其自身的分子运动就会辐射出波长不一样的红外线。我们可以通过红外测温仪得到被测物的表面温度，这一仪器通过镜头接受功能，将被测物体辐射出的红外线转换成相应的电信号，经过系统的自动处理转换成视频，之后热图像会通过屏幕显示出来，以上就是红外测温技术的工作原理。这种方法，能够在很远的范围内对目标进行热状态图像成像和测温并分析判断。
1.2 技术特点
红外测温技术的一些特点表现在：
①不接触、不停运、不取样、不解体。我们运用红外测温技术对设备进行监测时，设备正常工作时，要想实现其监测功能，需要找出设备故障引起的异常红外辐射和异常温度场。
红外测温技术在设备检测中的应用是比较广泛的，操作也比较简单，可保持原来的系统运行状态。运用这一技术进行监测，能够监测到真实可靠的信息，保障操作安全。
②采用被动式检测，操作上不复杂也不麻烦。因为红外监测探测设备相关部位自身发射的红外辐射能量，可以不利用辅助信号源，也可以不利用其他的检测装置，便能够尽快的找到运行中设备的一些不正常情况，这样能够保障操作的安全性。所以，这一技术不管是从诊断手段上来讲，还是从操作上来说都不麻烦。
③扫描成像的范围大，速度快，通过屏幕显示出的状态快捷、灵敏、形象、直观，可实现高效率的检测功能，劳动强度也不高。
④有利于计算机分析，不断走向智能化。红外成像诊断仪器除了能对设备的工作情况分析处理，还可从设备红外图像有关参数中得到某些运算结果，进而再作进一步的分析和处理，他可以很快的发现设备中存在故障的属性、发生的部位以及有多严重。
⑤不仅能够定性反映是不是有设备故障，还能从量上体现出故障的严重性。能够在一定程度上增加设备试周期，慢慢实现代替预试，降低停电频率，避免某些不正确的操作等不安全情况的发生。这样我们不管是在人力、物力还是时间上都能够减少很多。
⑥如果设备使用的时间过长，或者是存在某种安全隐患，能够对其进行随时的跟踪监测，保障其正常运行，充分利用其可使用时间。它能更好的完成电力设备的状态管理和向状态检修体制的过渡，能够管理其管辖范围内的全部设备的运行状态的温度，还可以对不同设备的状态演变情况进行合理的维修，同时能够对设备维修质量进行点评。
⑦红外诊断在很多领域都是可以应用的，效益、投资比高。我们现在也已开发了不少的电力预防性试验测试方法，但是却没有哪种方法能够在全部的电气设备中检测出其可能出现的全部故障。但是我们还要注意的是，红外诊断技术在发电厂、变电站、配电等所有高压电气设备中的应用还是取得了不错的效果，能够很好的检测出设备出现的各种故障。
2 红外测温技术的判断方法
2.1 表面温度判断法
从被测设备的各检查点表面温度值来看，再与《带电设备红外诊断技术应用导则》中的规定进行比照，慎重选择变压器等主设备的环境参照体和正常相。当有些设备发热是由于电流致热引起的，或者是由电磁效应造成的，可通过测量到的设备表面温度值，再根据高压开关设备和控制设备各部件、材料和绝缘介质的温度和温升极限的有关规定，以及环境情况，气候条件、负荷来具体的处理设备属于何种性质的缺陷。这种方法不仅操作上方便易行，而且实用性也比较好，在实际的运用当中收到了良好的效果，需要注意的是，当负荷不大、故障点发热情况表现的不是很突出时，就不能保障正确的做出故障判断。因此用这种方法进行监测时只适用于不太复杂的外部热故障的判断。
2.2 相对温差判断法
我们要想更好地运用这一技术，做出正确的故障的分析，对电流致热型设备来说，当设备的导流部分热态不正常时，应进行准确测温，按公式[（T1-T2）/（T1-T0）]×100%算出相对温差值，电流致热型设备的相对温差判据如表1所示。
其中，发热点的温度用T1来表示；正常相的温度用T2来表示；环境参照体的温度用T0来表示。通常情况下，我们在判断电流致热设备时，采用的是相对温差，这样在确定红外诊断结果时可以不受负荷及环境温度的制约。
2.3 同类比较法
顾名思义，这种办法就是将同类的设备进行对比，具体来讲，就是同一回路的同型设备和同一设备的三相，即它们的状况、环境温度及运行历史背景相同的同型设备进行对比。在操作上主要是比较同类设备的对应部位温度值，这种发放不难检测出设备是不是处于正常的工作状态。我们在具体的应用中要注意三相设备同时产生发热故障的可能性。这种方法不仅适用于电流致热设备，而且也适用于电压致热设备。而且电压致热设备用允许温升和同类允许温差来判断也是没问题的。 2.4 热谱图分析法
我们在判断设备有无异常的时候，还可以采用热图谱分析法。这种精密测量诊断方法在实际的应用中取得了良好的效果，现在在对电压致热设备的诊断中应用的比较普遍。
2.5 档案分析法
我们在对各个时期的检测数据进行分析的时候，要能够分析出设备参数的变化趋势和变化速率，这样才能判断出设备是不是发生了异常。需要强调的是我们要想使用这种方法进行检测是建立在有充分的红外检测设备的有关数据的基础上的。
3 测温中的注意事项
我们在实际的测温过程中，要想保证结果的准确度，就要注意以下几点：①被测物体的发射率一定不能出现错误。②根据所选监测对象的差异，温度环境的参照物也要发生相应的变化。③在同类比较中，我们不能使仪器与各对应点的距离产生不一致的情况，同时方位也不得出现不一致的现象。④在检测时，要注意不要在同一方位，各个方位都要检测好，求出最热点的温度值。⑤如果设备运行时，没有正常的发热，要做好相关的记录，记录下真实的负荷电流和相别及环境温度参照物的温度值。
4 电气设备热缺陷及其性质的分类
检测电气設备和线路的热缺陷，我们可以采用红外技术，如变压器、断路器、互感器、电力电容器、电力电缆、导线、绝缘子串、设备二次配线端子箱及照明配电盘等设备的电流、电压致热现象，这样能够及时有效的避免某些重大事故。我们所说的电气设备热缺陷，一般情况下就是指在某种检测方法的协助下，找到其在某种原因的影响下而导致的发热情况。
4.1 电气设备发热源。电气设备在工作的情况下，后受到电流、电压的共同影响，可能出现一下热故障：电阻损耗发热、介质损耗发热、铁损致热等。
4.2 导致热缺陷的因素有很多种，一般情况下分为外部故障和内部故障两种。①外部故障：某些部件如果长时间的在空气中裸露着，受到温度的影响，再加上湿度的变化，有可能导致表面结垢而造接触不良，也可能会在外力的作用下导致部件的破坏，所以会使导电截面积变小，进而发热。如接头不能很好地连接，螺栓，垫圈没有被压紧；长时间运行导致的腐蚀氧化；未采用质地良好的元器件，或者是采用良好的加工安装工艺，都可能会造成导体的损伤等。②内部故障：顾名思义，就是电器内部本身故障。从电气设备的内部结构以及其工作状态来看，综合传热学理论，分析金属导电回路、等引起的传导、对流，我们可以根据电气设备外部表现出来的温度分布热像图，来找出是发生了哪种内部故障。
从致热性质上来讲，一般情况下将电力设备的过热分成两种情况来考察，即电流致热和电压致热。前者是指电流通过导电回路电阻而造成的发热，这种故障一般会发生在设备连接件处，工作中不难被发现。后者是指运行电压施加在设备绝缘介质上，在电场的作用下而导致设备发热，这种故障是在温升较小的情况下发生的，所以不容易被发现，但这种故障下的设备缺陷通常较严重。缺陷性质可分为以下三类：
①一般缺陷，指设备发生轻微过热的情况，有温差，温度场也有梯度，但是没有立即造成某种故障的产生，这种情况下，相关的工作人员要做好异常记录，并存档，还要注意从负荷和电流情况仔细观察其发热的程度，结合停电做好检修工作，治理缺陷。
②重大缺陷，指设备发生了严重的发热情况，温度场梯度和温差都非常大，此时一定要进行及时处理，尽快消除缺陷。
③紧急缺陷。指设备最高温度超过了相关的规定，此时要及时安排处理。
5 红外测温技术在变电站的实际应用
实际热缺陷问题：XX500kV变电站35kV侧主开关侧电流互感器接线板发热，发热位置如图1所示。
5.1 设备运行状况
XX500kV变电站35kV侧所带负荷为两组电抗器，在巡视中发现其B相电流互感器开关侧接线板温度较高，经汇报调度后，加强对此发热点的定时监控，经过测温显示发热点并没有继续升温，因此等待调度计划安排停电后，对其进行检修。
5.2 利用红外线测温技术对发热设备进行监测
使用红外测温仪对发热点进行每日监控，防止发热点突然升温，表2中是部分监控数据。
图2-图4为该电流互感器三相红外测温图谱。
5.3 发热设备缺陷分析及处理情况
此次发热的电力金具分为左接线板和右接线板两部分，根据其物理结构，可以将其等效为如图5所示的电路，R1代表左接线板，R2代表右接线。在此次事件中R1发热比较严重，由Q=U2/R可以分析可以得知是R2增大所致，因此在检修时在侧重处理R2，即右接线板。
在设备停电后，对发热缺陷进行处理，对金具进行打磨，在接触面上加入导电膏，恢复送电后进行测温监控，其测温情况如表3，设备运行恢复正常。
6 结论
红外诊断技术可以提高设备巡视质量，也可以在设备运行中发现隐患，杜绝了电力系统由于设备发热引发的重大事故和非计划停电，提高了缺陷诊断率，保证设备安全运行。
参考文献：
[1]中华人民共和国电力行业标准DL/T664-1999.带电设备红外诊断技术应用导则.中国电力出版社，1999年.
[2]陈衡.红外热成像技术在电力设备故障诊断中的应用.华北光电技术研究所，1994年.
[3]陈衡，等.电力设备故障红外诊断.中国电力出版社.
[4]李坚.变电运行及生产管理技术问答.北京：中国电力出版社，2008年.
[5]中国南方电网有限责任公司.220kV～500kV变电站电气技术导则.2005年.
[6]中华人民共和国国家经济贸易委员会.带电设备红外诊断技术应用导则.北京：中国电力出版社，1999年.