红外检测技术在变电检修中的运用

红外检测技术在变电检修中的运用

马云刚

国网山西省电力公司长治供电公司变电检修中心 山西长治 046000

摘要：目前，我国的各行各业建设的发展迅速，红外热成像技术是通过运用光电技术接收物体辐射的特殊红外线信号，将该信号转换成可供人眼可识别的图像或视频，并赋予图像或视频温度值。红外热成像技术使人类超越了视觉局限，由此人们可以“看到”物体表面的温度分布状况。红外热成像仪就是利用该技术生产的商用仪器，凭着实时视频成像、操作简便、成本低等优势，远距离、非接触、大面积、直观快速检测的优点，在民航、电力、石化、森林防火、医疗等领域也有着广泛的应用。

关键词：红外检测技术；变电检修；运用

引言

电力设备在长时间应用下会出现发热现象，供电企业通常采用红外线测温技术对其进行全面的检测，可达到良好的检测效果。在测温的过程中，对于测量结果的准确性及可靠性有着较多的影响因素，应充分分析其主要因素，从而有效避免对测温的干扰。

1红外热成像技术的发展现状

1.1红外热成像技术的原理

任何温度高于绝对零度的物体，由于其内部热运动的存在，都会向外辐射包括红外波段在内的电磁波。红外光谱波长约在0.75~1000μm之间，由于大气对红外辐射的选择性吸收，在大气中红外辐射仅能在1~2.5μm、3~5μm和8~14μm三个波段内有效地传输。红外热成像技术就是通过吸收目标物体辐射的红外线电磁波，将光信号转换为电信号，通过软件算法，将肉眼不可见的红外辐射转换为可视图像或视频。

1.2红外热成像仪的组成

红外热成像仪是集光学、半导体、光电子学、电子学、精密机械、显示器等技术为一体的高新技术产品，能探测到肉眼看不到的红外辐射图像。红外热成像仪按探测器的工作温度分为制冷型和非制冷型，制冷式热成像仪是利用光子探测器接收红外线辐射，材料内部电子能量分布发生变化从而引起电信号的变化，其灵敏度高，但受到波长的限制，且工作时需要低温，这就使得此类的设备体积大、便携性差、成本高，阻碍了其应用。非制冷式热成像仪是利用光热探测器接受红外线辐射，材料的温度发生变化从而产生电信号，电信号强度取决于接收到的红外线辐射功率，与波长无关，此类设备体积小、便于携带，价格便宜，因此应用广泛。

1.3红外热成像仪的关键技术参数

非制冷红外焦平面探测器的关键技术参数包括阵列规模、像元中心距、噪声等效温差（NoiseEquivalentTemperatureDifference，NETD）等。探测器的阵列规模越大，图像分辨率越高，图像越清晰，目前焦平面探测器阵列规模可达到1920×1080甚至更高。像元中心距与光学系统共同决定了成像系统的空间分辨率。原则上来说，当像元尺寸大于红外辐射波长时，像元中心距越小，图像的空间分辨率越高。噪声等效温差（NETD）也被称为探测器灵敏度，是非制冷红外焦平面探测器最重要的性能指标。它与传感器设计及薄膜材料等因素有关。NETD越小，探测器灵敏度越高。典型军用探测器的NETD需小于50mK。

2电力设备红外线测温概述

为确保电力设备的稳定运行，需加大对其检查力度，明确电力设备的实际使用状态，在检查过程中通常采用红外线测温技术，该项技术应用较为广泛，并包含较多的检测仪器，如红外热像仪、红外测温仪等。通过对仪器的应用，可有效检测出电力设备的温度是否在正常范围内，针对温度过高时可采用相应的降温方式，促使设备达到理想的状态。同时，在电力设备检测的过程中，应确保检测数据的准确性及可靠性，有利于工作人员对电力设备进行有效分析，并通过数据信息明确设备发热的具体原因。因此数据的准确性及可靠性尤为重要。在实际检测过程中应加以重视，可充分判断电力设备出现问题的具体部位。但在红外线测温技术的应用下仍存在较多的干扰因素，容易造成测温的数据不够准确，影响工作人员的正确分析，继而需明确测温过程中可能出现的影响因素，并对各项因素进行有效分析。通过对影响因素的整体把握，以此在实际测温时对有关干扰因素加以注意，避免对红外线测温形成不良影响，造成电力设备难以正常运行。为此需全面考虑可能存在的干扰原因，并明确具体的改善方法，继而可对电力设备进行有效测温。

3红外检测技术在变电检修中的运用

3.1油位验证

观察主变油位计，Ａ相油位计指示油位正常，与红外测温结果相悖。为检查变压器真实油位，采用物理方法进行验证。利用连通管原理，在变压器本体取样阀处连接透明塑料软管，软管另一端使用绝缘杆引至油枕顶部位置。此时软管中的油位与油枕中的油位平齐，该方法测试结果与红外测温显示结果一致，验证了红外测温结果的正确性和有效性。通过红外测温检测及连通管试验，确定了主变Ａ相油枕油位过低，判断主变Ａ相可能存在漏油情况，导致主变油枕油位偏低。

3.2大气吸收

电力设备红外线辐射时，运输过程中能量会出现减少的现象，即使红外线通过波长区域红外线穿透能力较强也不能完全通过，由于大气吸收的原因影响红外线衰减。大气在吸收红外线时，会将一部分红外线辐射能量转化为其他形式的能量，或以另一种光谱存在。大气中的臭氧、二氧化碳、氧气等气体分子可选择性吸收红外线，红外线被大气吸收而衰减的过程就是大气对于辐射能的吸收。引起对红外线部分吸收的原因相对较多，如多原子的极性气体分子如臭氧、二氧化碳、水等在吸收红外线时受温度的影响。此外测量距离也会影响准确性和可靠性，测量仪器与被测量物体的距离越远、大气吸收对测量的影响越大。测量仪器与被测量物体定标的距离不同对红外线测温仪器的精度也会产生影响。为此，在室外进行红外线测温时，需在天气晴朗、空气湿度小的环境下测量，保证测量的效果，提高测量的精确性和准确度。

3.3悬浮粒子

在红外线辐射过程中通常还会受大气与悬浮粒子影响，造成辐射的能量逐渐减少，由于悬浮粒子具有散射的功能，继而容易吸收大部分的能量并再进行散射，促使能量难以集中，改变能量的辐射方向。因此应对其进行分析，若红外线在辐射过程中其波长大于悬浮粒子的半径，则该散射不会影响设备的正常测温；若两者的数值较为接近时则会严重影响设备检测数据的准确性，不利于对电力设备的状态做出准确判断。若红外线辐射的波长在0.76~17μm之间、悬浮粒子半径为0.5~8μm时，则表明该粒子与红外线辐射相对较低，继而容易影响红外线的正常测温，促使测温系统难以准确接收电力设备的数据，使其无法正常工作。针对该因素应做出相应的改善，在测温过程中应选择环境良好的区域，从而保证红外线测温处于正常状态。

3.4风力因素

在电力设备检测过程中，若在室外进行会受到风力的影响，当风速较大时会促使电力设备中的部分热量易被吹散,在风力的作用下具有良好的散热功能，继而造成红外线难以准确探测到电力设备的实际温度，无法快速找到发热的位置。在设备的应用过程中，极易发生相应故障，影响电力设备的顺利运行。例如风速达到1.5m/s时，会使电力设备的温度下降1/2左右，使工作人员难以精确测量，影响测量结果的可靠性。针对该情况，在实际检测过程中应在风力相对较小的环境下开展测温工作，从而能够充分保存电力设备中的热量，有效测出准确的温度数据，为对电力设备分析提供有效的参考依据。

结语

利用红外检测技术，在不停电的情况下实现了对设备的连续检测，及时发现了故障隐患，为及时消除缺陷创造了良好条件，对保证电力设备的安全和电力系统的安全稳定运行具有重要的意义。在本次检测中，通过红外测温，发现主变油枕油位偏低，通过及时处理，避免了变压器缺油引起受潮、散热、绝缘暴露等严重后果，对保证电力设备的安全运行具有重要意义。

参考文献

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