【摘 要】针对红外测温在变电运行中的应用开展研究，介绍了红外测温仪器在带电设备缺陷诊断中的运用与效果、红外诊断技术对主设备的诊断方法，结合案例，对红外诊测温技术在变电运行中的应用进行分析，剖析存在不足并提出应对措施，对今后的发展前景进行了展望。
【关键词】红外测温、诊断、变电运行、带电监测
一、引言
红外测温诊断技术可用于变压器、电抗器、电容器、断路器、互感器、隔离开关、高压输电导线和连接金具等运行设备的热故障诊断，该技术在电力系统带电运行设备缺陷诊断上的应用，以其高效率、判断准确、图像直观、安全可靠、不接触测温、不受电磁干扰、探测距离远和检测速度快且无须对带电设备进行停电等特点，使设备的早期故障诊断变得简单方便，检修质量得到有效评估。因此，红外诊断技术作为检测电气设备故障的先进技术，对于提高电气设备可靠性和运行经济效益，降低维修成本具有重要意义。
二、红外测温仪器在带电设备缺陷诊断中的运用与效果
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，红外能量聚集在光电探测器上并转变为相应的电信号，再经换算转为被测目标的温度值。电气设备外部的热故障可分两类：一类是电气接头连接不良；一类是因表面污秽或机械力作用造成外绝缘性能下降。红外测温仪可有效应用于外部热故障的检测。
红外热像仪：利用光电探测器、光学成像物镜和光机扫描系统（焦平面技术）接受目标红外辐射能量分布图形，由探测器将红外辐射能转换成电信号，经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。这种热像图与物体表面的热分布场相对应。目前的热成像仪产品大多己具备测温功能。电气设备内部热故障下要发生在导电回路和绝缘介质上，其内部发热机理因设备内部结构和运行状态的不同而异，一般可概括为：导体连接或接触不良；介质损耗增大；电压分布不均匀或泄漏电流过大；因绝缘老化、受潮、缺油等，产生局部放电；磁回路不正常等等。红外热像仪通过对设备温度的感应形成热分布图，以图像的明暗反映能量辐射（温度）的高低，对于设备内部热故障、外部热故障的判断更直观有效，是红外测温仪无法达到的，应用也更广泛。
电力设备事故的发生大多有一个逐渐变化过程。电气元部件逐渐出现松动、破裂、锈蚀等，造成接触电阻增加，致使电气元部件温度升高，出现热故障现象。采用红外诊断技术直接观察和测量就可发现这些异常现象，掌握潜在故障的位置和严重程度，该技术己成为电力设备监测、普查、及时发现隐患进行抢修、杜绝恶性突发性设备事故的一种先进手段。
三、红外诊断技术对几类主设备的诊断方法
（一）电力变压器
电力变压器作为变电站的主设备，由于正常运行时，无论负载轻重，自身都存在一定的损耗，通过对变压器各部件的热像检测对比，可有效发现主变套管及外壳漏磁等问题。可检测的故障类型有：
（1）高压套管端部连接接触不良（含接头）：通常在端部出现局部高温，可能是套管内外部件间的接触不良的情形。
（2）高压套管（电容型）介损过大（或放电性故障）：这类故障通常导致套管本体普遍发热，可从相问的比较中得出判断。但现场中可能会受到主变本体的热量散发及高温背景影响，因此需注意调整观察角度和背景。
（3）高压套管缺油：套管中上部缺油后，温度出现梯级下降，通过热像图形可直观反映。检测时，这种热像容易受主变本体热像干扰以及邻近高温背景的反射，因此需注意调整观察角度和背景。
（4）漏磁屏蔽不良的外壳局部发热：主变的磁屏蔽不良可导致外壳的过热故障，一般可出现在螺杆附近的局部磁通集中而发生过热现象。
（5）其它部位油位异常：通过热像图形反映出油液面的高低，许多金属容器内的液位可得到正确反应，如油枕油位等。
（二）断路器
断路器是变电设备中数量较多的一类，从发热角度看其故障主要是电接触方面的故障，如触头，接线端头等。相对来说，断路器的检测受到的干扰要少得多。而多数断路器本体简洁，故障易于发现，检测结果的可靠性较好，准确度也较高。可检测的故障类型有：
（1）触头接触不良发热：主要表现在相关金属部位的瓷套发热，可能是动静触头接触不良，中间触头接触不良等故障。
（2）断路器TA故障：表现为TA部位的金属表面整体发热，包括TA铁芯或一次线圈方面的故障所致。
（3）外部引线接头不良：主要是断路器外接线端头的连接不良，某故障相进线侧温度达120℃，出线侧温度只有45℃，这是因安装或检修时疏忽或工艺不良引起，处理后投运正常。
另外，红外诊断技术还可应用于阻波器内外接头不良的故障检测、绝缘了污秽所致的发热故障和零值或低值故障检测；耦合电容器内部受潮或绝缘材质工艺不良引起的局部或整体发热检测；隔离开关触头接触不良等热故障检测。
四、红外诊测温技术现场应用
在日常运维与使用红外过程中，总结如下规律：断路器、隔离刀闸、变压器、导线等以金属为主的设备辐射率一般可取0.90，带漆部位金属类选0.94，瓷套类选0.92。对于精确检测，检测温升所用的环境温度参照体应尽可能选择与被测设备类似的物体，且最好能在同一方向。测温时从同一视场中选择相临的两相设备作为对照，效果较好。测量距离时要在保证 电气设备安全距离的条件下，红外测温仪器宜尽量靠近被测设备，使被测设备充满整个视场，以提高红外仪器对被检设备表面细节的分辨能力及测温精度，必要时可使用中长焦镜头。精确测量跟踪应事先设定几个不同的角度，确定可进行检测的最佳位置，以后的复测仍在该位置，能提高作业效率。
某站2010年，750kV主变投入低压侧电抗器后，红外测温发现6601B刀闸B相与C相温度过高，导线与元器件接触部分温度高达116℃。经检查，系动触头表面氧化，操作杆安装不到位，经调整打磨处理后恢复运行，复测温度正常。
某站2012年，大负荷红外测温特巡时，发现33A12刀闸 B相靠II母侧刀口发热，发热温度达到120℃，电流为340A左右，A、C相测温为15℃。停电检查，发现刀闸静触头表面污秽较严重，在动触头与静触头接触的面上，静触头的镀银层部分已磨损，刀闸静触头触指不一个平面，分析原因为触指下面的弹簧压力减小，造成刀闸动、静触头在合闸的过程中，接触电阻增大，发热增加，而发热增加，又使触头氧化，接触电阻进一步增大，形成恶性循环，在负荷高峰时期，易发生触头过热。更换触指后，刀闸接触电阻试验正常，运行良好。
实践证明，通过开展红外诊断，发现和处理了一些设备缺陷，其中不乏主设备方面的严重缺陷。该技术在一定程度上弥补了电气设备年检预试中所不易或无法发现缺陷的不足，并填补了许多高压设备缺少在线监测的空白，己经成为电气设备从定期检修向状态检修转变中一个不可缺少的技术手段。
五、红外诊测温技术不足与展望
目前，红外诊断的主要不足在于标定较困难。尽管红外诊断仪器的测温灵敏度很高，但因准确度受被检测表面发射率及环境条件的影响较大；不同检测人员掌握的检测方法存在差异等，因此很难获得十分准确的测温结果。由于红外热成像对被测环境包括环境温度、湿度、风速的要求比较高，因此要尽量避开日光，灯光直射和雷雨雾雪，防止其他高温辐射干扰。
在实际应用中，红外测温技术要不局限于对一次主设备如套管、接头、引流线等的检测，还要加强对二次设备如空气开关、端子排、接线等的检测应用。同时，进一步加强运行人员在红外热成像技术应用上的培训；开展带电设备缺陷的分类和成因分析；结合设备构造掌握缺陷的热像特征；按照检测结果、判别依据和标准进行缺陷性质的判断等方面的能力。把红外热成像技术和状态检修结合起来，使之发挥更大作用。
今后，随着智能变电站的发展，红外测温技术将会与现有视频监控技术相结合，形成更为先进的在线红外监测技术，即在普通的远程视频监控系统中加入高精度的数字云台和红外测温仪，组成了视频、温度远程自动检测系统，每天自动定时巡视测温，对检测到的异常通过监控系统提示给运行人员，并留下记录，既保证测量及时性，又节省人力物力，势必将进一步推动变电运行维护技术的智能化、集约化发展。
（作者单位：陕西省电力公司检修公司）