影响电力设备红外检测准确性因素的分析研究王庚平

影响电力设备红外检测准确性因素的分析研究王庚平

王庚平张晓敏罗薇

（国网湖南省电力公司检修公司湖南410000）

摘要：本文介绍了电力设备红外检测的基本原理，探究了影响电力设备红外检测的因素，从检测设备、红外仪器、检测环境三方面进行了分析，对设备发射率、测试距离和角度、设备符合情况、仪器选择、大气表层、阳光、环境辐射和风力等影响因素分别展开了论述。

关键词：电力设备；红外；影响因素

目前电力设备检修模式已经逐渐从定期检修转变为状态检修，状态检修主要以当前的工作状况为依据，采用高科技的状态监测手段，识别早期征兆，对故障部位、严重程度和趋势做出判断，确定最佳时机。

1、电力设备红外检测影响因素分析及预防措施

1.1电力设备的影响因素及措施

①发射率

测量物体的辐射功率，得到准确的温度情况，获取物体的发射率。在红外热像仪接收目标和红外辐射功率相同的情况下，目标的表面发射率不同，将会得到不同的检测结果。

发射率主要取决于：①材料性质，因为材料反射和透射性能存在差异性；②实际物体的表面状态，比如，表面粗糙程度、氧化程度和污秽程度等，影响表面反射率；③材料的发射率与温度有关，但没有定量的规律。

因此，应正确选择被测设备的辐射率，特别要考虑金属材料表面氧化对选取辐射率的影响。

②测试距离及测试角度

电气设备到测试仪器的距离及测试角度直接关系到能否发现故障以及发热的测量准确度，检测距离的选择应该取决于被测试角度，它决定了能否发现故障以及故障发热的测量准确度，检测距离的选择应该取决于被测目标尺寸和检测仪器自身瞬时现象，但是如果检测距离选的太远，则目标小于仪器的瞬时视场，仪器可以分辨目标细节，同时目标以外的空间背景辐射进入该视场造成测量误差。测试距离的选取可参考仪器空间分辨率。

测试角度能影响目标辐射表面的投影面积，检测仪器光轴与北侧目标辐射表明不垂直时，仪器无法接受全部接受红外辐射，同时目标也无法充满仪器的视场，造成温度测量误差。

③设备负荷情况

一般，对于经常出现的接头引线发热故障而言，发热故障与负荷电流平方成为正比，当设备负荷率较低时，故障部位温度并没有达到标准要求，极限温升值，随后负荷增长，故障部位的温度温升值将快速增长，为了准确地发现故障部位规定检测电流致热型设备，最好在高峰负荷下进行。否则，一般应该在不低于30%的额定负荷下进行，同时应该充分考虑小负荷电流对测试结果的影响，对精准检测，设备通电时间不小于6h，最好在24h以上。并详细记录被检设备的实际负荷电流、额定电流、运行电压，被检物体温度及环境参照的温度值。

1.2红外热像仪的影响因素

①设备的选型

通常来说，比较关注的仪器指标有测温范围、空间分辨率、温度分辨率、显示像素，对于变电站内电力设备红外测温来说，大多数参数是选择变电站的运行人员，可以选取手持式红外线检测来进行设备故障诊断，则应该选取便携式红外热像仪。

②设备的稳定性及校验

使用前需要对仪器进行校验或标定，保证仪器和附件在检测期间始终处于良好的工作状态。通常，红外检测仪器要每两年校验一次，使用过程中，由于长时间的使用，会产生较大的热漂移，这样就必须根据说明书的要求，定时地进行温度校正，来确保检测仪器在检测过程中具有良好的精度。在检测时，在奇仪器中，输入大气温度、相对湿度、测量距离等补偿参数，进行必要修正，并选择适当的测温范围。

1.3检测环境的影响因素

①大气衰减

不同波长的红外辐射在地球大气中传输时，会受到不同程度的衰减，即使选择的工作波段在红外线穿透能力很强的3个大气窗口，其实就是0.76-2.5波段、3-5波段和8-14波段，也不可能百分之百地通过。造成这种衰减的主要原因是：一是大气中水蒸气的化学物质等气体的选择性吸收；二是大气中悬浮的各种微粒的散射。

因此进行电力设备红外检测时，不能在雷、雨、雾、雪等气象条件下进行。

②太阳光辐射

由于太阳光的反射和漫反射在3-14波长区域内，且它们的分布比例也不固定，而这一波段与红外热成像仪器的工作波段接近，因而极大影响了红外热成像仪器的正常判断，同时由于太阳光的照射，造成被测物体的温升将叠加在被测设备的稳定温升上。

电力设备红外检测的天气应以阴天、多云为宜，夜间图像质量为佳，户外晴天要避开阳光直接照射或反射进入仪器镜头，在室内或晚上检测应避开灯光的直射，闭灯检测。

③环境辐射

环境辐射分为空气辐射和热源辐射两部分。开展实际检测工作时，被检测设备周围应该具有均衡的背景辐射，应尽量避开附近热辐射源的干扰，某些设备被检测还应避开人体热源等红外辐射。

④风力

被测电力设备在室外露天运行，在风力较大时，由于风速的影响，发热缺陷的热量会被风力加速散发，使裸露导体及接触件的散热条件得到改善，散热系数值增大，这样不仅会降低电气设备有无故障以及相间的温差。根据规程要求，对电力设备进行检测时风速一般不大于5m/s。

2红外热像仪准确性试验

根据红外检测影响因素的分析，进行红外检测时，除了要满足人员、环境要求以外，用户还要根据实际情况，自行设置发射率、环境温度、距离、湿度等基本参数，以此保证测温精度的可靠性。

其中，系统由以下部分组成：计算机，用于精准控制黑体温度，提供准确温度源；可控黑体源，具有确定的发射率；屏蔽罩，隔离红外热像仪检测通道，排除阳光辐射、周围环境辐射、风力等影响；中高端红外热像仪。

2.1热像仪发射率设置对准确度的影响

黑体设置为30℃，改变热像仪发射率设置，然后再根据所测的的结果进行研究，尤其是随着发射率的增大，热像仪检测到的温度值逐渐变小。当黑体温度低于环境温度，设置为20℃时，进行同时的测试所得到的结果为2.19，在10℃、50℃和100℃分别进行试验和研究，计算热像仪检测值域黑体真实温度的误差，得到与发射率相关的曲线。

对于电力设备来说，大部分情况下都是检测设备过热的情况，故障点的温度都是高于环境温度的，在日常的红外检测中，可以得到如下规律：随着发射率的增大，测试点温度值减小，且目标温度越接近于环境温度，受发射率变化的影响越小。

2.2热像仪环境温度设置对准确度的影响

将热像仪发射率、湿度和距离按真实情况进行设置，改变环境温度设置，考虑真实测试环境，在0-50℃中均匀取点，测试结果与黑体温度误差曲线，尤其是随着热像仪环境温度设置值的增加，热像仪所检测到的温度值逐渐变小。

2.3热像仪相对湿度和距离设置对准确度的影响

将热像仪发射率、环境温度和距离按真实情况节能性设置，改变相对湿度设置，考虑真实测试环境，在10%-80%RH中均匀取点，测试结果与黑体温度误差曲线，这样可以看到，相对湿度的设置对测温结果没有影响。

3小结

以上所述，在本文中，主要结合了红外检测的基本原理，从被测设备、使用仪器和检测环境等方面综合分析了影响电力设备红外诊断准确性的因素，提出了相应的措施，并且通过红外热像仪精度补偿功能试验，可以发现，对红外热像仪的测量精度影响最大的两个参数是发射率和环境温度。从红外热像仪发射率和环境温度红外检测准确性的影响规律来看，它能够为今后电力设备的红外检测和温度修正提供有利的依据。

参考文献：

[1]马继先，杨青，郭亮，吕明，谢丽芳.影响电力设备红外检测准确性因素的分析研究[J].华北电力技术，2014，（08）：55-60.

[2]董其国.运行电力设备红外测温准确性和可靠性的影响因素分析[J].电世界，2016.39（02）：22-24.