红外测温技术在变电站设备缺陷诊断中的应用探讨.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 28 日 作者简介：付丽（1976），女，汉族，内蒙古包头人，本科，包头铝业有限公司，中级职称，主要研究变电站运行维护与自动化控制。-76-红外测温技术在变电站设备缺陷诊断中的应用探讨 付 丽 包头铝业有限公司动力厂，内蒙古 包头 014046 摘要：摘要：将红外测温技术应用于变电站设备缺陷诊断中有着十分广泛的前景，这也是本文的研究重点所在，通过分析红外测温技术的原理，以及在变电站设备缺陷诊断中的应用优势，了解该项工作的具体操作过程，为变电站设备的稳定运行提供保障。更好地发挥红外测温技术在实际应用中的优势和价值，同时也为电力系统的长远运行提供支持。希望本文研究对于当前变电站设备缺陷诊断工作的开展有所启发。关键词：关键词：红外测温技术：变电站的设备：缺陷诊断；应用；探究 中图分类号：中图分类号：TM63 0 引言 随着电力系统的不断发展，变电站设备的可靠性和稳定性对电力供应的重要性日益凸显。设备缺陷的及时诊断和维护对于确保电力系统的运行至关重要。红外测温技术作为一种非接触、高效的温度测量方法，已经在变电站设备缺陷诊断中得到了广泛的应用。1 红外测温技术的工作原理与技术特点 1.1 红外诊断技术 红外诊断技术的基本原理建立在热辐射理论基础之上。所有物体都会以一定强度辐射热能，其中包括红外辐射。根据普朗克辐射定律和斯特藩玻尔兹曼定律，物体的热辐射功率与温度呈正比，且与表面特性有关。红外测温设备利用红外辐射与温度之间的关系进行测量。传感器接收来自被测物体的红外辐射，然后将辐射信号转换为温度值。这一过程基于斯特藩玻尔兹曼定律，该定律指出，物体的辐射功率与其绝对温度的四次方成正比。在具体的实现过程中，红外测温设备通过将物体辐射的红外能量转换为电信号，再通过电路进行放大、滤波和处理，最终将其转换为温度值。通过这种方式，可以实现对物体表面温度的非接触、快速测量。红外诊断技术的优势在于在不需要与被测对象基础的情况下完成检测工作，可以避免检测过程中的交叉污染，或者是对于被测对象表面的损坏。更为重要的是该项诊断技术的运行效率极高，能够实现对大面积区域温度的快速准确测量，因此能够较好地满足一些对于测温效率需求较高的工作场合。在必要的校准和参数调整下，保证测温结果的可信度，这使得红外诊断技术有着十分广泛的应用领域，以工业领域为例，主要用于对运行状态下的设备的检测以及各种故障的诊断。在安防领域也可以用于人体识别或者是火灾预防。1.2 红外热成像技术 红外热成像技术通过测量物体表面所发射的红外辐射能量，并获得相应图像的方式进行检测，具有非接触的优势。一般而言，当物体的温度超过绝对零度时发射红外辐射，红外热成像技术通过捕捉这些辐射来获取物体表面温度，这是因为物体表面温度直接决定所发射辐射的强弱程度。使用相应传感器针对不同波长的红外辐射进行探测，随后将其转化为对应的电信号，完成数字化处理，得到温度图像。在最终的温度图像中使用图像重建算法的热图，不同像素点代表不同的温度值，汇聚形成整个红外热图像。使用红外热成像技术，在不需要与被测对象接触的情况下，就能够实现被测对象温度的获取，也就意味着在一些相对较为危险的工作环境，或者是需要保持被测对象完整性的工作条件下获得温度变为可能。并且该项技术具有较高的温度敏感性，即使细微的温度变化也能够捕捉，也就意味着在一些精度较高的领域同样有着较为广泛的适用。通过对异常热情的实施监测获得温度信息，得到相应的热图，能够实现快速响应，例如实现火灾预警或者是电气设备故障的快速检测。并且伴随着技术的快速发展，现阶段打造红外中国科技期刊数据库 工业 A-77-热成像设备的成本不断降低，无论是在各行各业或者是日常生活的应用范围都在不断扩大。2 红外测温技术对变电站设备曲线诊断的要求 2.1 环境温度的影响 环境温度对于红外测温技术所产生的影响表现在成像方面，不要对成像的准确性和可靠性产生影响。这是因为当环境温度升高，设备表面本身的热辐射会明显提升，此时对应测温设备的参数需要同步进行调整，而低温环境则会引发设备的冷却效应，这些情况都有可能导致温度测量误差的出现。2.2 环境的湿度影响因素 环境湿度对于该项技术应用所产生的影响，主要体现在湿度对于红外辐射传播所产生的干扰湿度过高，这种干扰越发明显会导致目标感应灵敏度的下降。故此在实施变电站设备曲线诊断过程中，应当充分考虑环境湿度对于最终结果可能产生的影响，也就意味着对应的红外测温系统需要具备良好的湿度补偿功能，借助智能算法规避环境湿度对最终结果产生的影响。2.3 光线影响因素 光线所产生的影响同样十分直观，光线对于红外热像仪的感应器所产生的干扰十分明显，往往会导致成像效果下降，这必然会影响最终的测温结果，尤其是处于室外状态下光线十分强烈，这种干扰越发明显，必要时需要使用遮光措施进行应对，或者是在合适的时间点进行测温。2.4 天气情况影响因素 在一些恶劣气候条件下进行红外测温难度相对较大，这是因为不同天气状态下，空气中的气体以及天空中的云层都会对红外辐射的传播产生明显影响。以晴天为例也。此时大气拥有较高透过率，而阴天或雨雪天气则会导致红外辐射透过率的下降。也就意味着红外测温系统需要具备对不同天气条件的适应能力，才能够在多变的天气状态下正常测温。3 变电站设备缺陷的类型和特征 3.1 设备的外部缺陷 变电站在整个电力系统中的重要性毋庸置疑，除了承担着电能的传输职责之外，还关系到电能的分配以及转换。但是变电站设备日常运行过程中所承受的内部压力以及外部环境影响较大，时常因为各种设备缺陷而导致整个电力系统的稳定性遭受影响，故此了解变电站设备的各种外部缺陷类型以及相关特征十分必要，便于应对和预防。以常用的绝缘子为例，其主要作用是绝缘和支持变电站设备的日常运行，目前在运行过程中较为常见的绝缘子破损类型主要有表面裂纹破损和漏电。而出现这些故障的原因，可能是在自然环境的作用下，或者是由于人员操作失误引发。并且绝缘子若长期处于紫外线暴露状态，也有可能出现破损或者是漏气现象。腐蚀是变电站设备常见的外部缺陷，尤其是在潮湿环境或恶劣气候条件下更为突出。腐蚀可能出现在金属部件表面，如支架、连接器和接地系统。设备表面呈现出明显的氧化现象，可能影响设备的导电性能。部分金属组件可能因腐蚀而失去原有的强度和耐久性。腐蚀可能导致设备的导电性能发生变化，影响电力传输效率。绝缘油的主要功能是提高电气设备的绝缘性能，但是伴随着使用时间的增加，原本。清澈透明的绝缘油很有可能发黑或者变为混浊，对应的酸值也会逐渐升高，出现更多酸性物质，正式闭会引发设备绝缘性能的下降，也会出现更多的介电损耗。随之而来的是温度的升高，导致整体结构以及连接性能的下降，出现设备过热或者是火灾风险。3.2 设备的内部缺陷 存在于设备内部的缺陷通常无法依靠。外观直接观察获取，此时依赖于专业检测技术或者是设备针对内部状态进行观测。内部缺陷通常会导致设备材料疲劳损坏或者是其他功能问题以变电设备绝缘层老化为例，由于相关材料在长时间的外部环境或者是其他因素影响之下出现老化劣化现象，导致整体绝缘性能下降，是不会引发接触不良或者是设备过热等一系列问题，而这些问题的出现则会对整个变电站的运行稳定性产生影响，严重情况下还会导致短路或者是火灾问题。内部放电也是一种十分常见的背景，人设为内部缺陷，内部放电的直接后果是导致设备。温度上升至始资源性能下降，也有可能引发安全事故。4 红外测温技术在变电站设备缺陷诊断中的应用 4.1 对变压器缺陷的诊断 使用红外测温技术诊断变压器的相关缺陷，首要中国科技期刊数据库 工业 A-78-步骤是对变压器的运行状态，停机时间以及工作负荷等信息进行确认，开始测量工作之前需要对测量位置进行选择，一般会选择变压器的关键部位，例如油箱、冷却装置等，这是因为上述装置出现内部故障的概率更高。实施检测过程中要求变压器处于正常运行状态，这是因为该状态下变压器内部设备的温度会逐渐上升，此时利用红外测温设备获取内部温度状况，能够较为直观的了解存在温度异常的问题。需要对红外测温设备进行调节，调制对应的工作模式包括对波长的选择和焦距的选择，当然也需要设定测温范围。最后进入正式的温度数据采集环节，通过扫描设备表面获取事先划定的测温区域温度。进行数据采集阶段，必须确保仪器的稳定状态关系到最终所获取信息的准确性，得到相关数据之后，展开数据分析工作。主要观察温度的分布图像，了解异常热点或者是温度异常区域通过对比不同测量点之间的温度差来判断是否存在异常情况。当然也需要参考设备运行状态，环境温度等其他因素，共同判断是否存在设备内部缺陷。当确认存在内部缺陷时，则需要采用相对的处理措施进行解决。具体措施包括检修、更换受损设备等。定期对设备进行红外测温检测，建立温度变化趋势图，对比历史数据，监控设备的运行状态和变化。通过持续跟踪，可以及时发现设备异常情况，避免事故发生，保障变压器的正常运行。4.2 电子设备缺陷的诊断 庞大的变电站体系中包含大量的电子设备，这些电子设备的稳定运行，自然关系到变电站的运行状态。电子设备出现温度异常过载或者是短路问题，势必会对整个变电站的安全运行产生影响，此时就需要使用红外测温技术，针对电子设备存在的缺陷进行诊断。借助该项技术的电磁波辐射原理，通过非接触的方式了解存在于变电站内部各种电子设备的温度状态，若出现温度异常，则保持高度关注，判断是否存在异常问题。在使用红外测温技术进行设备诊断前，需要确保设备处于正常状态。对设备进行必要的准备和检查，包括电源断开、防护罩拆除、通风情况等。根据电子设备的特点和可能的故障部位，选择适当的测量点。常选择设备关键部位、连接端子、电缆等作为测量点，这些位置通常是故障发生的热点区域。设置红外热像仪的参数，包括测量范围、温度单位、图像显示方式等。合理设定这些参数可以提高测量的准确性和精度。利用红外热像仪对选择的测量点进行数据采集。通过扫描设备表面，实时记录各测量点的温度数据，获取红外热像。对采集到的红外热像进行分析。观察热图中的温度分布情况，识别异常热点。异常热点可能表示设备存在问题，需要进一步检查和诊断。根据图像分析的结果，判断设备是否存在异常温度升高。若存在异常情况，需要采取相应的处理措施，如检修、维护或更换受损部件。记录数据、图像和诊断结果，形成正式的报告。包括异常情况的描述、可能的原因、诊断结论和建议的维修措施等信息。4.3 设备内部绝缘失效的故障诊断 红外测温技术作为一种非接触、快速、高精度的测温方法，在电气设备故障诊断中发挥着重要的作用。特别是在设备内部绝缘失效故障的诊断中，红外测温技术能够快速、准确地检测设备内部温度异常，提前发现绝缘故障，确保电气设备的稳定运行。进行红外测温技术诊断之前，确认设备的运行状态、电源连接情况、工作负荷等信息。选择关键部位作为测量点，如绝缘接头、电缆连接处、设备表面等。这些位置通常是设备内部绝缘失效故障的多发区域，通过测量这些位置的温度变化，可以及时发现潜在的问题。设备运行时，内部绝缘失效可能会导致局部温升，便于红外测温设备观测到温度异常或异动。将红外测温设备调至适当的工作模式，包括选择合适的波长、调整焦距、设定测温范围等。合适的设备设置可以提高测温的准确性和精度。定期对设备进行红外测温检测，建立温度变化趋势图，对比历史数据，监控设备的运行状态和变化。通过持续监测，可以及时发现设备内部绝缘失效故障，预防事故的发生，保障电气设备的正常运行。4.4 电流互感器的缺陷诊断 在进行电流互感器故障诊断时，选择适当的红外测温设备至关重要。不同型号、不同品牌的红外热像仪具有不同的测温范围、分辨率和精度。根据电流互感器的特点和实际需求，选择合适的红外测温设备至关重要。在诊断电流互感器故障时，需要明确定位测量位置。通常，选择电流互感器的关键部位作为测量点，如接线端子、绝缘套管、绕组等。这些位置通常中国科技期刊数据库 工业 A-79-是电流互感器内部故障的多发区域，通过测量这些位置的温度变化，可以及时发现潜在的问题。设备正常运行时，内部故障可能会导致局部温升，便于红外测温设备观测到温度异常或异动。同时，也需要考虑电流互感器的负载情况，因为负载的变化会影响设备的温度分布。确保测量时环境条件稳定，避免阳光直射、强风等因素对测温结果的影响。稳定的环境条件有助于获得准确的红外测温数据。开始采集数据，通过红外热像仪对电流互感器进行扫描，获取各测量点的温度数据。采集后，对数据进行分析，比较测量点之间的温差，识别异常热点和异常温度分布。结合设备运行状态和环境温度等因素，判断温度异常是否属于电流互感器内部故障。5 结束语 综上所述，本文主要探讨使用红外测温技术对变电站设备缺陷进行诊断的相关原理和具体应用流程，了解变电站设备常见的缺陷类型，并深刻认识到红外测温技术在实际应用中的价值和优势。未来需要进一步挖掘红外测温技术，在变电站设备缺陷诊断中的应用方向，加大应用力度，才能更好地发挥其价值，支撑变电站设备的稳定运行。参考文献 1陈昱同,何杰,闫杰.红外诊断在电力设备状态检修中的应用J.山西电力,2016(03):16-19.2闻玉凤,李艳林,李岭.红外测温技术在变电站设备缺陷诊断中的应用J.中国新技术新产品,2011(22):2.3谢庆华.红外诊断技术在带电设备缺陷诊断中的运用J.四川电力技术,2012(4):1.4张金锋,朱宏,胡晨.电力设备状态检修及故障诊断中红外技术的应用分析J.电子世界,2020(07):167-168.5韦强.红外技术在电力设备状态检修故障诊断中的应用J.机械研究与应用,2011,24(01):78-81.