刘姣

摘要：随着我国红外测温技术的不断发展，有必要研究其在检测电气设备发热缺陷工作中的应用。本文首先介绍了红外测温技术的基本原理及检测条件，分析了影响红外测温结果的主要因素，探讨了电气设备发热缺陷类型与特点，研究了其在检测中的判断方式。

关键词：红外测温技术；检测电气设备；发热缺陷；应用

中图分类号：C35文献标识码： A

一、前言

作为一项实际应用效果极为理想的测温技术，红外测温技术在近期得到了长足的发展。研究红外测温技术在检测电气设备发热缺陷工作中的应用，有利于更好地将红外测温技术融入实践之中，并得到较为理想的发热缺陷检测结果。

二、红外测温技术的基本原理及检测条件

1.基本原理

电气设备由于自身的电子运动，会不停地向外辐射红外热能，从而在物体表面形成一定的温度场，并且温度越高，则红外辐射越强。红外测温技术正是利用红外测温仪通过测量物体表面的红外辐射能量来显示物体表面温度。红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器、信号处理及显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号，该信号再经换算转变为被测目标的温度值输出于显示屏，从而根据显示的温度高低来判断电气设备是否存在有潜在故障及其严重程度。

2.检测条件

利用红外线测温仪在现场检测电气设备温度时，往往受到一系列客观因素的限制，如环境温度（尤其是太阳辐射）、湿度、风速以及检测距离等，导致出现同一设备因检测条件的不同而出现不同的检测结果，影响检测温度的准确性。因此，为了提高检测准确性，必须注意:

（1）根据被测电气设备选择型号合适的测温仪。如测温范围应在-20℃-300℃之间，距离系数应在300：l以上，选择可调节发射率的测温仪等。

（2）在进行红外测温时，尽量保证电气设备在额定电压和满负荷状态下运行。因为只有当设备在额定电压下运行，而且负荷较大时，故障点的发热及温升比较明显，测得数据才更具有真实性。

（3）在保证人身和设备安全的前提下，测温时应尽量靠近被测设备，如果测量三相设备时，则测量每一相时的距离应相同。同时注意所测温度是指被测设备的表面温度。

三、影响红外测温结果的主要因素

1.环境温度

以前，我们存在一个思维误区，就是把气温等同于环境温度，在设置红外热像仪内环境温度参数时，直接使用当时的气温值。这种方法是错误的。正确的方法是以与待测设备处于同一环境下的同类型非运行状态设备的温度作为环境温度。我们在气温为6℃的户外测得一组已停役的跌落式熔断器温度为4℃，而当时一组在运状态的跌落式熔断器三相平均温度在5℃和6℃之间，如果环境温度选取不当，就会出现设备温度低于环境温度的假象，影响我们对设备状态的正常判断。

2.测量距离

红外成像仪是以接收物体自身辐射的红外线来生成热像图的，距离越远，红外辐射衰减越多，这也会造成测得温度偏低。红外成像仪测温所得设备温度会随测量距离加大而变低，偏低的程度跟被测物材料有关。由于测量距离越近时测量越准确，所以我们在测量时，应尽量靠近被测设备，若确实条件不足需远距离测量，则应考虑给予一定量的温度补偿。

3.辐射率

辐射率是一个物体相对于黑体辐射能力大小的物理量，它除了与物体的材料形状、表面粗糙度、凹凸度等有关，还与测试的方向有关。若物体为光洁表面时，其方向性更为敏感。不同物质的辐射率是不同的，红外测温仪从物体上接收到辐射能量大小正比于它的辐射率。在实际的检测过程中必须注意不同物体和测温仪相对应的辐射率，对辐射率的设定要尽量准确，以减小所测温度的误差。

4.周围热源

有时，我们在拍摄设备时，把太阳也放在了视野范围内，后期利用软件对热像图进行分析的时候，由于太阳过高的绝对温度，使得除了太阳一个亮点外，其他所有设备只显现出一种颜色，不利于我们发现过热故障点，也妨碍了与其他热像图进行对比。所以我们在测量时，要注意避开设备周围热源，最好选择在阴天或者夜晚进行拍摄。

四、电气设备发热缺陷类型与特点

从位置上来看，电气设备的发热缺陷主要分为两种缺陷，内部缺陷与外部缺陷。

外部缺陷主要是指致热效应部位外露，局部过热后传导到其他部位，在红外图像中，将会显示出以此为中心的热场图，可以进行直观判断出故障的部位，并能直接检测缺陷。它的故障原因主要由：接着连接不好，螺栓没有完全压紧；接触面长期运行而氧化；大气中有腐蚀气体、灰尘；设备本身的材质质量不佳，安装过程不良；机械振动导致的导体实际截面降低；电流不稳等等。

内部缺陷主要是指致热部位被封闭，通过与故障部位相接触的液体、气体、固体发生热交换，这种发热过程相对较长，稳定进行，要通过红外成像，对设备表面的温度场进行充分比较分析才能确定出缺陷。电气设备内部热缺陷的主要原因有以下几种：内部导电部分连接不良、触头接触电阻过大；内部受潮；绝缘材料老化严重；电压分布不均、泄露电流过大；内部润滑不良、缺油。

五、红外测温技术在检测电气设备发热缺陷中的判断方式

1.表面温度

将被测设备各检查点的实际表面温度值和《带电设备红外诊断技术应用导则》中的相关规定来实施比较，选出变压器等相关主设备的正常相以及环境参照体等。利用所测得设备表面温度值，结合环境情况、设备负荷情况、高压的开关设备、气候条件、控制设备中的各部件、绝缘材质温度、材料以及温升极限等各种因素来明确其缺陷的属性。该判断方式便于操作，且实用性较好，取得的成效也较好。但是要注意一点的是，在故障点的发热情况不是明显且负荷不大时，采用该方法的话，不可确保其做出的故障判断的正确性。对此，该方法只适合用在不太复杂外部热故障的判断上。

2.相对温差

为了更好地利用该技术，使其做出的故障分析更为合理且科学，对于电流致热型的设备而言，若设备导流部分的热态处于不正常状态的时候，应该实施准确地合理地测温，可基于下列这一公式来计算出其相对的温差值，即（T1-T2）（T1-T0）×100%，在该公式中，T1为发热点温度，T2表示正常相温度，T0为环境参照体温度。在正常的情况下，在进行电流致热设备的判断时，一般采用相对温差，以此在明确红外诊断结果的时候，可不受负荷以及周围环境温度的限制或者影响。

3.同类对比法

从其字面上来理解，所谓同类对比法就是对同类设备实施比较，即同设备中的三相与同回路中的同型设备，就其运行情况、环境温度等进行比较。该方法在实际操作过程中，主要是对同类设备所对应位置的温度值进行对比。在采用这种方式进行监测时，应注意同设备中三相同时产生发热故障这一可能性。该方法的适用范围较广，可用于电流致热设备与电压致热设备。除了上述这些方法外，其判断方式还包括档案分析法与热谱图分析法，其中档案分析法就是基于对各时期检测数据的分析，判断设备参数变化速率以及变化趋势，但要注意的是在采用该方法时，必须要在具备充分的红外检测设备数据的前提下才可执行。

六、结束语

通过对红外测温技术在检测电气设备发热缺陷工作中的应用研究，我们可以发现，影响红外测温结果的主要因素是多方面的，在实践中要注意控制。有关人员应该从电气设备的客观实际出发，研究制定最为科学合理的红外测温检测应用方案，以得到精确的检测结果。

参考文献：

[1] 王方，岳艳杰.基于红外技术的变电站温差无线温度监控[J].电力自动化设备.2011（8）：135-138.

[2] 王鹏，王云琴.浅谈变电站红外热成像仪测温应用[J].科技创新与应用.2013（3）：6-8.

[3] 蔺丽华，吴冬梅.采用对象分割和图像配准方法的变电站红外预警系统[J].高电压技术.2010（7）：118-124.

[4] 黄红卫.红外热成像仪在变电站的应用[J].城市建设理论研究（电子版）.2012（5）：88-89.

[5] 高旻龙.红外测温在变电站设备发热中的应用[J].中小企业管理与科技.2012（28）：184-186.