张义华
（保定电力职业技术学院，河北 保定 071000）
【摘 要】红外测温技术在电力设备运行维护中应用广泛。它可以有效监测电力设备热缺陷，及时发现事故隐患和故障先兆，对早期故障缺陷做出科学预测，从而采取相应合理、可靠的处理措施，降低电力设备故障率，减少停电次数，提高电力设备运行的安全性、可靠性。本文分析了电力设备热缺陷产生的原因、种类、及特点，总结了热缺陷分析诊断的常用方法，阐述了红外测温技术在电力设备运行维护中的典型应用。
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关键词 红外测温技术；电力设备；热缺陷；运行维护
作者简介：张义华(1973—)，女，工程师，讲师，研究方向为电力系统智能设备的开发。
0 引言
随着社会经济的发展，电网规模不断扩大，电力设备数量急剧增加。为提高电网供电可靠性，需要随时对电力设备进行监测，及时发现并排除故障，保障电网安全稳定运行。
电力设备发生故障的具体表象绝大多数表现为温度的异常，因此，可以将温度监测值作为设备状态评估和分析的重要依据。传统的接触式测温方式，需要将温度传感器附着在测温目标上，与被测对象进行充分的热交换，经过一定的时间才能达到热平衡，存在延迟现象,不能满足现代电力设备测温的需求。
红外测温具有方便快捷、灵敏度高、测温范围大、非接触性远距离测量、被测设备不停运等优点。应用红外测温技术对运行中电力设备进行实时监测，能够迅速、准确发现电力设备缺陷和故障，使相关人员及时发现问题并采取相应解决措施，具有不停电、不解体、不接触、远距离、可大面积快速扫描成像、准确高效的特点。因此，红外测温技术在电力设备故障诊断中得到了广泛的应用，对保障电力设备安全运行，提高电网供电安全性和可靠性起到了重要作用。
1 电力设备常见热缺陷分类及特点
1.1 按热缺陷产生原因
电力设备热缺陷按照产生的原因包括：电流制热型缺陷、电压制热型缺陷和其它制热型热缺陷。
电力设备和输电线路的裸露电气接头，因为连接不良，接触电阻增大而产生的缺陷，均为电流制热型缺陷。通常将由传导电流在电阻上产生发热的设备，称为电流制热型设备。
许多高压电力设备的内部绝缘由于密封不良，进水受潮，或者因绝缘介质老化，介质损耗增大，都会导致电气绝缘性能下降，甚至会出现局部放电或击穿，这种缺陷是电介质（材料）的有功损耗而形成，这类缺陷的发热功率与运行电压的平方成正比，而与电流大小无关，称为电压致热型缺陷。
其它致热型缺陷：具有磁回路的高压电气设备，由于设计不合理或运行不正常而造成漏磁，或者由于铁芯质量不佳或片间局部绝缘破损，引起短路环流和铁损增大，可分别导致铁制箱体涡流发热或铁芯局部过热。有些高压电气设备虽然其内部故障本身并不会产生过热，但是，由于出现故障后或改变其正常运行时的电压分布或泄漏电流，因而在设备外表面产生异常的特征性热场分布。许多油浸高压电气设备（如油断路器、变压器套管等），会因漏油而造成缺油或假油位。由于油面上下介质热物性参数差异较大，在设备外表可产生与油位对应的明显温度梯度。
1.2 按热缺陷位置
电力设备热缺陷按照出现的位置分为外部缺陷和内部缺陷。
外部缺陷主要是指致热效应部位裸露，以局部过热的状态向其周围辐射红外线，其红外热图像显示出以该故障为中心的热场图。从设备的热图像中可直观地判断是否存在外部缺陷，根据温度分布场可准确地确定故障的部位，并能用红外点温仪直接检测出缺陷。
内部缺陷主要是指封闭在固体绝缘、油绝缘以及设备壳体内部的电气回路故障和绝缘介质劣化所引起的热缺陷。内部缺陷一般包括以下几类：由于电气连接不良或接头（触头）接触不良引起的发热；由于介质损耗引起的发热；由于电压分布不均匀或泄露电流过大引起的发热；由于绝缘老化、受潮、缺油等，产生局部放电后形成的发热；由于设计不合理、运行不佳和磁回路不正常引起的发热等。
2 设备热缺陷的诊断方法
2.1 表面温度判断法
根据测定的设备表面温度数值，参照国家有关规定的标准，结合环境气候条件、负荷大小、设备的重要性等实际情况，分析判断设备缺陷性质和故障类型。此方法简单、直观、实用性强，但负荷较小，故障点发热不明显时，会出现漏判、误判的情况，一般只用于简单的外部热缺陷的判断。
2.2 相对温差判断法
相对温差判断法需测定发热点和正常点和环境参照体的温度。相对温差是两个对应测点之间的温差比发热点温升的百分数。相对温差判断法就是根据计算出的相对温差，结合有关的判断标准，对热缺陷故障进行分析判断。相对温差一般用于电流致热设备的判断，这种方法可以排除负荷及环境温度对红外诊断结果的影响。
2.3 同类比较法
所谓同类设备指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。同类比较法是指对同类设备的对应部位温度值进行比较，可以容易地判断出设备是否正常。在使用时，要注意三相设备同时产生发热故障的可能性。同类比较法对电流致热设备和电压致热设备都适应。对于电压致热设备还可以用允许温升和同类允许温差来判断。
2.4 档案分析法
分析同一设备不同时期的监测数据，如温升、相对温差和热图谱等，得到设备致热参数的变化和变化速率，判断设备运行状态是否正常。使用这种方法的前提是已收集以往红外检测设备的有关数据档案。
2.5 热图谱分析法
热图谱分析法是用设备正常状态下的热谱图与异常状态下的热谱图对比，根据两者的差异进行判断热缺陷。此种方法是一种有效的精密诊断方法，也是目前电压致热设备常采用的方法。
3 红外测温技术的应用
红外测温技术是利用红外线技术的基本运行原理，对电力设备进行温度监测，以此判定电力设备是否正常运行的一种实时在线的监测技术。首先运用红外探测器，将电力设备的热辐射功率信号转变为电信号，并运用成像设备将所转化过的电信号准确输出。物体被扫描的空间位置和模拟对象的表面温度，扩散到屏幕上，得到热像图和物体表面相应的热分布。现场工作人员根据设备实时温度信息，判断设备是否存在热缺陷，通过分析热缺陷的成因、表现、严重性等，确定设备故障部位及类型情况，并采取相应措施。
3.1 电力设备巡检工作应用
电力设备巡检方法一般为目测、手摸和耳听设备的运行情况。但目测往往只能发现一些表面的问题，而不易发现发展性、延伸性、隐藏性的故障。手摸和耳听方法存在一定缺陷和危险。应用红外测温技术对电力设备巡检，能有效解决上述问题，弥补人工巡视的缺点，提高巡检工作质量，保证电力设备正常进行。
3.2 隔离开关刀口发热检测应用
隔离开关刀口发热的主要因素是隔离开关长期暴露在空气中，经过长时间氧化侵蚀，连接件表面形成一层氧化膜，表面电阻与接触电阻增大，导致出现发热的异常现象。应用红外测温技术，可以对隔离开关在安装、长期工作时刀口发热情况进行监测，及时排除日后隐形电阻造成的发热受胀问题，确保电流的通过和电网的稳定。
3.3 线夹发热检测应用
导致线夹发热的关键因素是导线长期裸露在外运行，部分接触部位会发生氧化现象，弹簧垫片氧化使线夹松动或脱节，造成线路接触电阻增大或接触不良，产生过热现象。使用红外测温技术，能实时对弹簧片和导线进行监测，使操作人员及时发现并排除线夹发热故障。
3.4 变压器定期检查应用
工作人员应根据变压器最大允许工作温度，对变压器外壳、线圈和电源终端等进行定期检查，避免超过厂家标出的最高温度而造成线圈绝缘性能破坏，危及安全，导致停机等事故。红外测温技术的应用，可尽早发现变压器存在的热缺陷和安全隐患，做到早发现早预防，提高变压器定期检查的质量，防止事故发生。
4 结束语
红外测温技术特有的非接触、实时快速、形象直观、准确度高及适用面广等优点，使它成为监测电力设备热缺陷的有效手段之一。利用红外测温技术可以监测电力设备运行状态，判断电力设备缺陷，预防设备发生重大事故，及时发现缺陷和故障点，有效保障电网安全稳定运行。红外测温技术的应用, 不仅可以减少运行设备的事故发生率,还可以大大降低设备的检修费用。随着红外测温技术的不断发展,它将在电力设备运行维护中得到更广泛运用。
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参考文献
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［责任编辑：曹明明］
