提高远红外测温技术对电力设备故障判断的准确度
发布时间：2013-07-01 浏览次数：971
崔红淼 梁波
（山东省平邑县供电公司，山东 平邑 273300）
利用远红外测温技术对电力设备的内、外部发热缺陷进行检测，已经成为电力行业对设备故障判断的重要手段之一，保障了安全生产的顺利进行。
1 红外测温仪的原理
红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器、信号处理与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。一切温度高于零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有十分密切的关系。因此通过对物体自身辐射的红外能量测量，便能准确地测定其表面温度，这就是红外辐射测温依据的客观基础。远红外测温仪通过准确地获得被测设备的温度分布或故障相关部位温度值与温升值，以此来判断设备有无故障及故障属性、位置及严重程度。
2 影响远红外测温故障判断准确度的因素
2.1 电气设备自身影响
1）设备负荷率的影响。设备的工作电压和负荷电流的大小将直接影响到红外检测与故障诊断的效果。如果没有加载运行或者负荷很低，从而使设备故障发热不明显，因此即使存在较严重的故障，也不可能因特征性热异常的形式暴露出来。
2）设备表面辐射率的影响。任何红外测量仪器都是通过测量电气设备表面红外辐射功率来获得设备温度信息的。并且在红外诊断仪器接收来自目标红外辐射功率相同的情况下，因目标的表面发射率不同，将会得到不同的检测结果。
3）邻近设备热辐射的影响。邻近设备的热辐射也会影响被测设备的红外检测温升数据，进而导致测量不准确。
4）高压室高压柜观察窗的影响。因为高压柜完全密封，观察窗的玻璃无法移动，玻璃降低了仪器吸收红外线辐射的能力，造成热成像不清晰。
2.2 环境因素的自身影响
1）大气衰减的影响。由于受检电气设备表面红外辐射能量是经大气传输到红外检测仪器里的，这就会受到大气中的气体分子的吸收衰减和空气中悬浮微粒的散射而衰减，其中水蒸气是吸收红外线的主要气体。设备辐射能量传输的衰减随着检测仪器到被测设备之间的距离，降低了被测设备辐射的透过率，所以其衰减是随距离的增大而增加，降低受检设备故障部位与正常部位的辐射对比度，也会因为红外仪器接收到的目标能量减少，使得显示出来的温度低于被测故障点的实际温度值，从而造成漏检或误诊断，尤其对于检测温升较低的设备故障是很不利的。检测距离增大，大气影响将会越来越大。
2）不良气象条件的影响。不良的气象环境（强太阳光线、雨、雪等）也会对设备温度检测带来不利的影响。如太阳光的波长区域与红外测温仪设定的波长区域接近，会极大的影响红外测温仪的正常工作，同时由于太阳光的照射造成被测物体的温度叠加在被测设备的稳定温升上，往往造成误判断。
3）测量方法的影响。由于测量距离较远或测温点和测量角度选择不当，导致故障点判断不准确。
3 提高远红外测温故障判断准确度的方法
3.1 电器设备自身影响的方法
1）在进行红外检测时，为了能够取得可靠的检测效果，要尽量保证设备在额定电压和满负荷下运行，即使不能做到连续满负荷运行，也应编制一个运行方案，以便在检测前和检测过程中能让设备满负荷运行一段时间（如4～6h），使设备故障部位有足够的发热时间，并保证其表面达到稳定温升。由于电器设备故障红外诊断时，故障判断标准往往是以设备在额定电流时的温升为依据，因此当检测时实际运行电流小于或大于额定电流时，应该是现场实际测量的设备故障点温升换算为额定电流的温升。
2）为了应用红外热像仪器准确地测量电器设备温度，必须要知道受检目标的发射率值，并将该值作为计算温度的重要参数输入计算机，或者调整红外测量仪的修正值，以便对所测量的温度输出值进行发射率修正。消除发射率对检测结果影响的另外两种对策措施是：当使用红外热像仪进行测量时，要对发射进行修正，查出被测设备部件表面的发射率值进行发射率修正，从而获得可靠的测温结 果，提高检测的可靠性；对于红外检测的故障频发设备部件，为使检测结果具有良好的可比性 ，可以运用敷涂适当漆料的方法来增大和稳定其发射率值，以便获得被测设备表面的真实温度。
3）为减少周围邻近设备高温背景的辐射影响，可在检测时采取适当的遮挡措施，或者在红外热像仪器上加装适当的红外滤光片，并采取多点测温的办法，以便消除及其他背景辐射的影响。
4）对于高压室内高压柜后观察窗反射部分热辐射而导致的测温不准确的现象，可以采取更换固定玻璃窗为钢丝网的方法来解决。
3.2 消除环境因素影响的方法
1）尽量在环境大气比较干燥、洁净时节或者无雨雾、无风、环境温度较稳定的夜晚进行检测。
2）为减少太阳辐射影响，可在检测时采取适当的遮挡措施，或者在红外热像仪器上加装适当的红外滤光片，以便滤除太阳及其他背景辐射。
3）对户外电气设备的现场红外检测尽可能选择在阴天或傍晚无光照时间进行。这样可以防止直接入射、反射和散射的太阳辐射影响，对户内设备可以采用关掉照明灯，以及要避开其他的辐射影响。
3.3 消除测量方法不当的影响
1）要加强测量人员对远红外测温技术的学习和培训，努力提高红外图谱的分析判断能力。
2）在不影响安全的条件下尽可能缩短检测距离，还要对温度测量结果进行合理的距离修正，以便测得实际温度值。
3）选择参数适宜的仪器和检测距离进行检测，实行多点多角度测量，使受检测的设备部位充满仪器视场，从而减少背景辐射的干扰。
4 结语
通过对影响远红外测温准确度因素的查找，使用远红外热像仪对设备故障的判断的准确度由Z初的94.6％提高到了98.9％。为准确发现缺陷部位，及时采取防范措施，把经济损失降低到Z低限度提供了有力保障，取得了良好的经济效益。
来源：《电工电气》2010年02期
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