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摘要：近年来，资源紧张、环境污染、气候变化等问题日益突出,电能作为清洁，高效的能源，在国民经济发展中的地位日趋重要，电力电网作为输送电能的关键环节，它的安全稳定运行直接关系国民经济发展。因此提高电力设备的安全、稳定运行迫在眉睫，随着科技的进步，红外测温技术的应用，在很大程度上促进了我国电力系统的安全稳定运行。利用红外测温技术，运维人员发现问题的能力显著提高，这极大的提高了运维人员对电力设备的维护水平，本文主要探讨的是红外测温技术在变电运维中的应用。
关键词：红外测温技术；变电运行；电力设备；
在电力系统运行的过程中，由于设备，环境的因数，变电系统会发生不同程度的故障，在发生故障前，有问题的设备往往会出现高温发热的现象，光靠肉眼识别很难判定设备是否发热，使用红外测温技术可以有效地检测出变电系统中发热的问题设备，并且是在不断电的情况下进行检测，具有不停电、不接触、正常化的优点。红外测温技术在变电运行中得到了广泛的应用。
1红外测温技术概述
1.1红外测温技术的含义
一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射特性一辐射能量的大小及其按波长的分布一与它的表面温度有着十分密切的关系。因此,通过对物体自身辐射的红外能量的测量,便能准确地测定它的表面温度,这就是红外辐射测温所依据的客观基础。
1.2红外测温仪的工作原理
红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、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,视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路,并按照仪器内疗的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。
1.3红外测温仪的选择
选择红外测温仪可分为三个方面：性能指标方面,如温度范围、光斑尺寸、工作波长、测量精度、响应时间等;环境和工作条件方面,如环境温度、窗口、显示和输出、保护附件等;其他选择方面,如使用方便、维修和校准性能以及价格等,也对测温仪的选择产生一定的影响。变电运行选择红外测温仪的要求有：
主要技术指标要求：
1)空间分辨率：不大于1.5毫弧度（标准镜头配置）；
2)温度分辨率：不大于0.1℃；
3)帧频：不低于25Hz；
4)像素：一般检测不低于160X120，精确检测不低于320X240；
5)测温准确度应不大于±2℃或±2%（取绝对值大者）；
6)测温一致性应满足测温准确度的要求。
手持（枪）式红外热像仪主要指标：
7)空间分辨率：不大于1.9毫弧度（标准镜头配置）；
8)温度分辨率：不大于0.15℃；
9)帧频：高于25Hz；
10)像素：不低于160X120。
功能要求
1)满足有最高点温度自动跟踪。
2)采用优质显示屏，操作简单，仪器轻便，图像比较清晰、稳定。
3)可采用目镜取景器，分析软件功能丰富。
4)温度单位设置可℃和ºF相互转换。
5)可以大气透过率修正、光学透过率修正、温度非均匀性校正。
6)有测量点温、温差功能、温度曲线，显示区域的最高温度。
7)可以修正红外热像图及各种参数，各参数应包括:时间日期、物体的发射率、环境温度湿度、目标距离、所使用的镜头、所设定的温度范围。
8)电源必须采用可充电锂电池，一组电池连续工作时间不小于2小时，电池组应不少于两组。
9)能够对不同的被测试设备外壳材料进行相关参数的调整。
1.4红外测温技术的判断方法
1)表面温度判断法：主要适用于电流致热型和电磁效应引起发热的设备。根据测得的设备表面温度值，对照GB/T11022中高压开关设备和控制设备各种部件、材料及绝缘介质的温度和温升极限的有关规定，结合环境气候条件、负荷大小进行分析判断。
2)同类比较判断法：同型号的电器设备因为电压或电流导致温度异常时，可以根据对应点温度变化的差异判断设备的运行情况，有些设备属于电压致热型的，对于这一类设备存在的缺陷，可根据同组三相设备、同相设备之间及同类设备之间对应部位的温差进行比较分析，对于电压致热型设备，应结合本标准的图像特征判断法进行判断；对于电流致热型设备，应结合本标准的相对温差判断法。
3)图像特征判断法：主要适用于电压致热型设备。根据同类设备的正常状态和异常状态的热像图，判断设备是否正常。注意尽量排除各种干扰因素对图像的影响，必要时结合电气试验或化学分析的结果，进行综合判断。
4)相对温差判断法：主要适用于电流致热型设备。特别是对小负荷电流致热型设备，采用相对温差判断法可降低小负荷缺陷的漏判率。对电流致热型设备，发热点温升值小于15K时，不宜采用相对温差判断法。
5)档案分析判断法：分析同一设备不同时期的温度场分布，找出设备致热参数的变化，判断设备是否正常。
6)实时分析判断法：在一段时间内使用红外热像仪连续检测某被测设备，观察设备温度随负载、时间等因素变化的方法。
2红外测温技术在变电运行中的应用
2.1引起电气设备发热的原因
（1）回路电阻损耗增大引起发热，
回路电阻增大的原因主要有：导电回路连接结构设计不合理。安装施工不严格，不符合工艺要求。导线在外界机械作用下，导致连接松弛。长期裸露在大气环境中工作，造成接头电接触表面氧化等。电气设备内部触头表面氧化，多次分合后在触头间存在有机物或碳化物，触头弹簧断裂或退火老化，因触头调整不当或分合时电弧的电腐蚀与等离子蒸汽对触头的磨损及烧蚀，造成触头有效面积减小等。
电阻上产生的发热功率为
P=KfI2R
式中
P发热功率(W)
Kf附加损耗系数
I通过的负荷电流(A)
载流导体的直流电阻值(Ω)
（2）介质损耗增大引起发热
受温度影响电力设备绝缘材料会逐渐的老化、劣化；受环境气候的影响电力设备绝缘材料受潮、污秽；以及油设备的缺油、油质劣化、老化；都会造成电力设备介质损耗增大，从而引起发热。
用作电气内部或载流导体附近电气绝缘的电介质材料，在交变电压作用下引起的能量损耗，称为介质损耗，由此产生的损耗发热功率为
U----施加的电压(V);
ω---交变电压的角频率;
C----介质的等值电容(F);
tgδ-绝缘介质损耗因数。
（3）铁损增大原因引起发热
对于由绕组或磁回路组成的高压电气设备，由于铁芯的磁滞、涡流而产生的电能损耗称为铁磁损耗。由于交变磁场的作用，电器内部或载流导体附近的非磁性导电材料制成的零部件，产生涡流损耗，因而导致电能损耗增加和运行温度升高。
（4）电压分布异常和泄漏电流增大引起发热
有些高压电气设备，在正常运行状态下，有一定的电压分布和泄漏电流。当出现故障时，将改变其分布电压Ud和泄漏电流Ig的大小，并导致其表面温度分布异常。其发热功率是由分布电压与泄漏电流的乘积决定，即
P=UdIg
式中Ud是分布电压
Ig是泄漏电流
（5）缺油及其它故障引起发热
油浸高压电气设备由于渗漏或其他原因造成缺油或假油位，严重时可以引起油面放电，并导致表面温度分布异常，引起发热。过负荷、电压变动、设备冷却系统缺陷、散热条件不良等也会引起的发热故障。
2.2红外测温技术在变电运行中的具体应用
2.2.1红外测温技术的检测准备
检测前，应了解相关设备数量、型号、制造厂家、安装日期等信息以及运行情况，制定相应的技术措施。配备与检测工作相符的图纸、上次检测的记录、标准化作业工艺卡。
检查环境、人员、仪器、设备满足检测条件。了解现场设备运行方式，并记录待测设备的负荷电流。
2.2.2红外测温技术的检测步骤
仪器开机，进行内部温度校准，待图像稳定后对仪器的参数进行设置。根据被测设备的材料设置辐射率，作为一般检测，被测设备的辐射率一般取0.9左右。设置仪器的色标温度量程，一般宜设置在环境温度加10K~20K左右的温升范围。开始测温，远距离对所有被测设备进行全面扫描，宜选择彩色显示方式，调节图像使其具有清晰的温度层次显示，并结合数值测温手段，如热点跟踪、区域温度跟踪等手段进行检测。应充分利用仪器的有关功能，如图像平均、自动跟踪等，以达到最佳检测效果。
2.2.3红外测温技术的应用
以隔离开关为列，隔离开关长时间在外面环境下裸露工作，因此会发生一些氧化反应，导致在设备的表面形成一种明显的氧化膜成分，从而造成实际的电流设备并不能够得到正常的运行，甚至造成设备某处电流的堆积，形成发热的表面电阻，这也是隔离开关发热的最主要的缺陷。如果隔离开关的操作次数过于频繁，也会带来设备表面形成电阻的持续升温，如果不能够对设备本身进行有效的温度检测，或不能进行及时的维修，将导致隔离开关长期发热情况被最大限度地隐藏，则会对实际的变电运行带来很大的安全隐患，从而损害电力设备的安全性能，影响为广大用户的及时供电。利用红外测温技术可以方便而快捷地进行隔离开关的实时监控和检测工作，从而避免日后发生重大的安全事故，造成不必要的经济损失，更好地维持设备的正常运行。例如，利用红外测温技术可以对隔离开关的表面温度进行检测，测出具体刀闸温度，再对比环境温度参照体的温度，计算出相对温差，从而判断缺陷性质，在具体的处理后再次利用红外测温技术进行测量。如图1所示：
相对温差：两个对应测点之间的温差与其中较热点的温升之比的百分数。相对温差δt，公式δt=（1—2）/1×100%=(T1—T2)/(T1—T0)×100%
式中：
1和T1——发热点的温升和温度；
2和T2——正常相对应点的温升和温度；
T0——环境温度参照体的温度。
结语：在变电运行中引用红外测温技术，可以及时地发现变电运行设备存在的问题，对系统维护和提高变电运行质量有很重要的作用。相信随着电力事业的快速发展，变电检测管理的完善和创新，将会有更好，更先进的检测技术引进到变电运行中，到时将全面提升电力系统的安全性、可靠性。
参考文献:
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