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摘 要：讲述红外诊断的原理、设备发热分类，对在工作现场进行红外诊断的各方面干扰因素进行分析，并减少其影响致最低，提高红外成像仪在现场使用的可靠性和准确性。
关键词：红外诊断，参照物，相对温差
红外诊断中各方面的干忧影响，直接关系到设备运行实际状况，直接影响对设备缺陷故障的判断。通过对红外成像仪现场测温测试方法的探讨，提高红外成像仪测试的准确率。
1、概述
大量的研究表明，物质是由原子、分子组成，他们按照一定的规律不断地做变速运动，因而不断向外辐射能量，这就是红外辐射现象（热辐射）。这种辐射的原因主要由这个物体的温度和材料本身的性质决定，特别是热辐射的强度取决于辐射体的温度。
红外诊断技术是通过吸收红外辐射能量，测出设备表面的温度及温度场的分布，从而判断设备发热情况。红外热像仪设备利用热成像技术将这种看不见的“热像”转变成可见光图像，使测试效果直观，灵敏度高，能检测出设备细微的热状态变化，准确反映设备内部、外部的发热情况，可靠性高。红外诊断技术具有远距离、不接触、不取样、不解体，又具有准确、快速、直观等特点，对电气设备的早期故障缺陷及绝缘性能做出可靠的预测，减少了设备停电的几率，保障设备实行状态检修方向的实施，保障了电网的安全、可靠运行。
正常运行的电力设备，由于电流、电压的作用将产生发热，这种发热，主要包括电流效应引起的发热（电流致热型）和电压效应引起的发热，反映设备内部损耗的变化（电压致热型设备）。当电力设备发生缺陷或故障时，缺陷部位的温升将发生明显的变化，尤以电流效应引起的发热，温度将可能急剧增加。
2、电流致热型设备方法探讨
准确地获得被测设备的温度分布或故障相关部位温度值与温升值，是设备故障红外诊断最重要的问题。为了提高红外检测的准确度，必须对现场检测过程中或对检测结果的分析处理。如参照物的选取，数据的合理修正、受检对象的选择，检测位置的选择或设定等等。
所谓相对温差判断法，就是设备基本情况（包括设备型号、安装地点、表面状态、负荷电流或所加电压有效值）相同的两个对应测量点之间的温差与其中较热点温升的比值的百分数。相对温差δt的数学表达式为：
——温度较高的测点的温升值，K
——正常相设备对应对的温升值，K
根据发热原理、傅立叶的传热原理、牛顿的对流散热理论以及斯帝芬——波尔兹曼的热辐射原理，得出如下结论：发热点得相对温差，就等于测出了它得接触电阻得大概值。这一重要发現为解决小负荷电流设备缺陷得判断问题开辟了一条捷径。
2.1 红外成像仪测试中的参照物的确立
也就是环境温度如何定为准。我们不可能使用红外检测仪测出被测物周围的空气温度，因为空气的分子密度相对液体和固体来说比较小，不可能形成稳定的红外发射，同时大气对红外辐射的透明度比较高，用红外检测仪对着某个方位测空气的温度，实际测得的是这个方位的背景辐射的强度。因此，我们必须选择合适的环境温度参照体。笔者认为在室外高压场地选同一连线的刀闸支持瓷瓶较为合适，因为其泄漏电流较小，对设备温度影响也较小。对高压室设备笔者认为以地板或墙均可以做为参考物。
表1 不同设备的相对温差的判断标准
在对110kV合浦站测温时发现1014闸A相动静触头接触处发热90℃，其余两相为35℃，大气环境温度为25度℃，刀闸瓷瓶为33℃。
相对温差计算结果如下：
1）以大气温度参考：
结论：可以定性为重大缺陷。
2）以支持瓷瓶为参考：
结论：96.5%>95%，根据标准定性为视同紧急缺陷。
从以上相对温差计算的结果，让笔者更加重视参考物温度的确定，在后来的工作中发现，后者的参考点较接近标准。
方法：在室外高压场地，选定同连线的刀闸支持瓷瓶为参考物；在室内选定同室内的墙或地板做参考物。
2.2 运行设备电流校正。
由于电气设备故障红外诊断时，故障判断标准往往是以设备在额定电流时的温升为依据，因此当检测时实际运行电流小于额定电流时，应该是现场实际测量的设备故障点温升换算为额定电流的温升。其计算公式如下：
式中In—设备额定电流；
I1—设备实际运行电流；
—额定电流In时设备内载流导体故障点温升，℃；
—在实际运行电流I1时设备内部载流导体故障点温升，℃；
k—设备内部导电回路温升常数，取1。
例如：对莲湖站5011刀闸进行跟踪调查。负荷为1925A，参考物温度28℃，B相70℃，A、C相为45℃，现对其电流校正至正常负荷的情况：B相温升由70℃变成114℃，可见情况相当严重的。
方法：在进行红外线测温，必须配置对讲机，及时对故障设备的电流做好记录，准确判断设备得正常情况。
2.3 距离校正
对220kV莆心站进行红外线测温。发现在50米的110kv 莆塘甲线出线刀闸动静触头接口B相50℃，为了进一步了解设备的情况，与刀闸保持水平距离2米进行测量发现温度为78℃。距离的校正在红外诊断中是非常必要的。
方法：按变电站用红外测温仪的距离系数参考值，按不同的电压等级，确定最好测温距离，在跟踪调查中，明确测温距离，进行对比。 配备测距离的仪器一台。
以红外成像仪的空间分辨率为1.67mrad，测直径为100mm接头为例，进行测量距离的确认，按要求可选用60m范围。笔者一般按下表进行选用。
表2测试距离确认表
此外，发射率的正确选取和风速速度的校正也是不可缺少的一项。
3、电压致热型现场方法的探讨
电压致热型设备的大部分缺陷为内部缺陷，不能用红外检测仪直接检测。电压致热型设备的红外诊断选用热谱图分析法最为理想，其是根据同类设备在正常状态和异常状态下的热谱图的差异判断分析。方法：对电压致热型设备，如避雷器、电压互感器、OY、电容型套管等作一个系统的档案归类，记录下历年的热谱分析图，分节、分相以及整体。对每个图周围环境作一个详细的分析，包括影响其器身温度的设备、测量位置、距离等情况。
除此以外，无论对电流型或电压型设备，在进行红外诊断时尽可能选择在阴天或者在日落左右傍晚无光照时间进行。这样可以防止直接入射、反射和散射的太阳辐射影响，对户内设备可以采用关掉照明灯，以及要避开其他的辐射影响。对于高反射的设备表面，应该采取适当措施来减少对太阳辐射及周围高温物体辐射的影响；或者改变检测角度，找到能避开反射的最佳角度进行检测。并且我们更应该对热谱图进行同相，同条件或不同条件的纵横比较，正确总结和掌握红外诊断的判断方法。
4、结束语
通过不断总结分析以及判断，笔者单位的红外诊断工作得以顺利展开，通过对设备电流、测试距离、参照物等干忧因素的排除，实践证明红外诊断方法是行之有效的。
参考文献
李建明，朱康.高压电气设备试验方法.北京：中国电力出版社
带电设备红外诊断技术应用导则
关键词：红外诊断，参照物，相对温差
红外诊断中各方面的干忧影响，直接关系到设备运行实际状况，直接影响对设备缺陷故障的判断。通过对红外成像仪现场测温测试方法的探讨，提高红外成像仪测试的准确率。
1、概述
大量的研究表明，物质是由原子、分子组成，他们按照一定的规律不断地做变速运动，因而不断向外辐射能量，这就是红外辐射现象（热辐射）。这种辐射的原因主要由这个物体的温度和材料本身的性质决定，特别是热辐射的强度取决于辐射体的温度。
红外诊断技术是通过吸收红外辐射能量，测出设备表面的温度及温度场的分布，从而判断设备发热情况。红外热像仪设备利用热成像技术将这种看不见的“热像”转变成可见光图像，使测试效果直观，灵敏度高，能检测出设备细微的热状态变化，准确反映设备内部、外部的发热情况，可靠性高。红外诊断技术具有远距离、不接触、不取样、不解体，又具有准确、快速、直观等特点，对电气设备的早期故障缺陷及绝缘性能做出可靠的预测，减少了设备停电的几率，保障设备实行状态检修方向的实施，保障了电网的安全、可靠运行。
正常运行的电力设备，由于电流、电压的作用将产生发热，这种发热，主要包括电流效应引起的发热（电流致热型）和电压效应引起的发热，反映设备内部损耗的变化（电压致热型设备）。当电力设备发生缺陷或故障时，缺陷部位的温升将发生明显的变化，尤以电流效应引起的发热，温度将可能急剧增加。
2、电流致热型设备方法探讨
准确地获得被测设备的温度分布或故障相关部位温度值与温升值，是设备故障红外诊断最重要的问题。为了提高红外检测的准确度，必须对现场检测过程中或对检测结果的分析处理。如参照物的选取，数据的合理修正、受检对象的选择，检测位置的选择或设定等等。
所谓相对温差判断法，就是设备基本情况（包括设备型号、安装地点、表面状态、负荷电流或所加电压有效值）相同的两个对应测量点之间的温差与其中较热点温升的比值的百分数。相对温差δt的数学表达式为：
——温度较高的测点的温升值，K
——正常相设备对应对的温升值，K
根据发热原理、傅立叶的传热原理、牛顿的对流散热理论以及斯帝芬——波尔兹曼的热辐射原理，得出如下结论：发热点得相对温差，就等于测出了它得接触电阻得大概值。这一重要发現为解决小负荷电流设备缺陷得判断问题开辟了一条捷径。
2.1 红外成像仪测试中的参照物的确立
也就是环境温度如何定为准。我们不可能使用红外检测仪测出被测物周围的空气温度，因为空气的分子密度相对液体和固体来说比较小，不可能形成稳定的红外发射，同时大气对红外辐射的透明度比较高，用红外检测仪对着某个方位测空气的温度，实际测得的是这个方位的背景辐射的强度。因此，我们必须选择合适的环境温度参照体。笔者认为在室外高压场地选同一连线的刀闸支持瓷瓶较为合适，因为其泄漏电流较小，对设备温度影响也较小。对高压室设备笔者认为以地板或墙均可以做为参考物。
表1 不同设备的相对温差的判断标准
在对110kV合浦站测温时发现1014闸A相动静触头接触处发热90℃，其余两相为35℃，大气环境温度为25度℃，刀闸瓷瓶为33℃。
相对温差计算结果如下：
1）以大气温度参考：
结论：可以定性为重大缺陷。
2）以支持瓷瓶为参考：
结论：96.5%>95%，根据标准定性为视同紧急缺陷。
从以上相对温差计算的结果，让笔者更加重视参考物温度的确定，在后来的工作中发现，后者的参考点较接近标准。
方法：在室外高压场地，选定同连线的刀闸支持瓷瓶为参考物；在室内选定同室内的墙或地板做参考物。
2.2 运行设备电流校正。
由于电气设备故障红外诊断时，故障判断标准往往是以设备在额定电流时的温升为依据，因此当检测时实际运行电流小于额定电流时，应该是现场实际测量的设备故障点温升换算为额定电流的温升。其计算公式如下：
式中In—设备额定电流；
I1—设备实际运行电流；
—额定电流In时设备内载流导体故障点温升，℃；
—在实际运行电流I1时设备内部载流导体故障点温升，℃；
k—设备内部导电回路温升常数，取1。
例如：对莲湖站5011刀闸进行跟踪调查。负荷为1925A，参考物温度28℃，B相70℃，A、C相为45℃，现对其电流校正至正常负荷的情况：B相温升由70℃变成114℃，可见情况相当严重的。
方法：在进行红外线测温，必须配置对讲机，及时对故障设备的电流做好记录，准确判断设备得正常情况。
2.3 距离校正
对220kV莆心站进行红外线测温。发现在50米的110kv 莆塘甲线出线刀闸动静触头接口B相50℃，为了进一步了解设备的情况，与刀闸保持水平距离2米进行测量发现温度为78℃。距离的校正在红外诊断中是非常必要的。
方法：按变电站用红外测温仪的距离系数参考值，按不同的电压等级，确定最好测温距离，在跟踪调查中，明确测温距离，进行对比。 配备测距离的仪器一台。
以红外成像仪的空间分辨率为1.67mrad，测直径为100mm接头为例，进行测量距离的确认，按要求可选用60m范围。笔者一般按下表进行选用。
表2测试距离确认表
此外，发射率的正确选取和风速速度的校正也是不可缺少的一项。
3、电压致热型现场方法的探讨
电压致热型设备的大部分缺陷为内部缺陷，不能用红外检测仪直接检测。电压致热型设备的红外诊断选用热谱图分析法最为理想，其是根据同类设备在正常状态和异常状态下的热谱图的差异判断分析。方法：对电压致热型设备，如避雷器、电压互感器、OY、电容型套管等作一个系统的档案归类，记录下历年的热谱分析图，分节、分相以及整体。对每个图周围环境作一个详细的分析，包括影响其器身温度的设备、测量位置、距离等情况。
除此以外，无论对电流型或电压型设备，在进行红外诊断时尽可能选择在阴天或者在日落左右傍晚无光照时间进行。这样可以防止直接入射、反射和散射的太阳辐射影响，对户内设备可以采用关掉照明灯，以及要避开其他的辐射影响。对于高反射的设备表面，应该采取适当措施来减少对太阳辐射及周围高温物体辐射的影响；或者改变检测角度，找到能避开反射的最佳角度进行检测。并且我们更应该对热谱图进行同相，同条件或不同条件的纵横比较，正确总结和掌握红外诊断的判断方法。
4、结束语
通过不断总结分析以及判断，笔者单位的红外诊断工作得以顺利展开，通过对设备电流、测试距离、参照物等干忧因素的排除，实践证明红外诊断方法是行之有效的。
参考文献
李建明，朱康.高压电气设备试验方法.北京：中国电力出版社
带电设备红外诊断技术应用导则