高压设备的红外测温的误差分析及控制
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摘 要：本文分析了高压设备发热的机理和红外测温仪的工作原理，结合红外诊断技术在高压输电线路和电力电缆的应用实践，总结了红外检测中有关测温误差产生的原因及控制措施。
关键词：高压设备；红外辐射；红外测温；误差
中图分类号：TF351.5+4 文献标识码：B 文章编号：1009-9166（2010）026(C)-0128-01
引言：带电设备的红外诊断技术是一门新兴学科，它是利用带电设备的致热效应，采用红外探测设备获取带电设备表面发出的红外辐射信息，分析带电设备状况和判断缺陷性质的一门综合技术。由于红外检测可以在不停电、不取样的情况下实现非接触、远距离、实时、快速地实现在线监测的功能而被广泛应用。
一、带电设备的发热的主要机理及主要表现
（一）电阻损耗增大发热
导体都有电阻，当电流通过导体时，必然有一部分电能按焦耳―楞茨定律变成热损耗的形式消耗掉。对于电阻损耗增大的发热故障来说，其发热功率与通过的负荷电流的平方成正比，而与运行电压无关。因此，也称电阻损耗增大的发热故障为电流效应引起的发热故障。在高压输电线路和电力电缆中，电流效应引起的发热故障主要集中在连接部位。
在实际运行中，输电线路的发热故障多发生在跳线夹、引流线夹、并沟线夹、压接管等部位，电力电缆的发热故障多发生在电缆头的接触不良或压接不良位置。
（二）介质损耗增大发热
在输电线路和电力电缆中，除了导电回路以外，由固体或液体（例如绝缘油等）电介质构成的绝缘结构也是重要的组成部分，电介质在交变电压作用下引起的能量损耗，通常称为介质损耗。对于绝缘电介质由于介质损耗产生的发热功率，与其运行电压的平方成正比，而与导体的负荷电流无关。因此，也称这种发热损耗故障为电压效应引起的发热故障。
输电线路的介质损耗发热故障主要发生在绝缘子和避雷器。电力电缆的介质损耗发热故障主要发生在电缆终端或接头处，如果局部介质损耗角正切偏大，有可能导致局部区域温度偏高。
二、影响红外检测结果的因素及控制措施
（一）红外测温仪的工作原理
红外测温仪是以普朗克辐射定律为依据，通过红外探测器对被测目标红外辐射能量进行测量，但是在测量时，红外探测器还接受了被测目标周围环境的红外辐射和这些辐射经过目标表面反射的能量。测量结果与被测目标特性（温度、辐射率）、测温仪性能（瞬时视场角、工作波段、光谱响应）、测量距离、测量角度及外界环境等因素都有关系。
（二）影响红外测温仪测量结果的因素及控制措施
（1）根据测量目标的发热性质，正确选择合理测温范围的测温仪
红外测温仪通常按照温度可分为3类：100℃以下的低温测温仪；100―700℃的中温测温仪；700―3200℃的高温测温仪。
（2）根据测量目标的发射率和表面特性，选择测温仪的光谱响应或波长。
（3）根据测量目标的大小和距离远近，正确选择合理距离系数（光学分辨率）的测温仪。距离系数是由测温仪探头到测量目标的距离D与和测量目标的直径S之比值来确定。测量距离一方面关系到大气透过率对目标红外辐射的影响，另一方面也关系目标尺寸相对于测温仪的视场角。距离越大，大气透过率的影响越大，瞬时视场角越小，误差愈大。在确保安全的条件下，应尽可能缩短测量距离。当测量目标尺寸小或距离远时，应该选择焦距大或视场角小的测温仪镜头；当测量目标大或距离近时，则应该选择焦距小或视场角大的测温仪镜头。最好使被测目标超过测温仪视场的50%。
（4）红外检测时，尽可能选择测温仪的光轴与被测目标垂直方向，这样的测量角度下，视场角和目标辐射表面的投影面积最大，可以缩小误差。
（5）发热体为圆形物体时，应从不同方位进行观测，找出最热点的温度值与电流致热缺陷相比，电压致热缺陷的发热点温升有可能不很大，一般仅十几度甚至几度，更应该注意测量方法。
（6）外检测时，一般先用红外检测设备对全部应测部位进行扫描，找出热态异常位置，然后对异常位置和重点检测设备进行准确测温。
（7）对不同的检测对象、选择不同的环境温度参照物。
（8）类比较时，要保持注意红外设备与各测点的距离一致、方位一致。
（9）外检查应该尽量避开雨、雪、雾和大风天气，以避免大气透过率的影响。最佳的气候条件选择在环境温度不低于摄氏10度且风力不大于1级、空气湿度不大于85%的天气下进行检测。
（10）检测工作应在日出之前，日落之后或阴天进行，室内检测宜闭灯进行，被测物应避免灯光直射，以减小背景或其他辐射源对测量结果的影响。
结束语：红外监测工作的测量精度与操作人员的技能水平密切相关。正确选择一台的合适红外测温仪器必不可少，但从现场拍摄中的具体拍摄位置、角度、距离的选择，到对拍摄物体对焦确定，直至后期数据对比、与历史档案的判别分析，每一步都离不开操作人员经验与判断。作为一名合格的红外仪器操作员，必须具有沉着、细致的工作作风，具有理论和实践双重经验，不仅要熟识红外仪器的工作原理、技术参数和性能，在了解仪器的工作原理、性能指标、操作程序和调试方法同时，还必须对被测设备的运行状况、结构特点、有较为全面的了解。
作者单位：广州供电局输电部
作者简介：董选昌（1971― ），男，工程师，从事电力系统运行管理工作。
参考文献：
[1]DL/T664―1999,带电设备红外诊断技术应用导则.
[2]陈永辉,蔡葵.供电设备红外诊断技术.水利电力出版社,2006.
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