红外测温诊断技术在变电运行维护中的应用研究

　　黄敬 武川

　　【摘 要】随着我国经济社会发展，电力消费水平不断提高，电力系统的运行效率不断提高。采用红外线检测装置中各零件的运行状况，从而降低维修工作量，防止对装置的拆解、装置的正常运行和装置的品质产生不利的影响。利用红外器件发出的红外光可以检测出器件的内部缺陷，该装置操作简单，效率高，功能强，被广泛应用于电网的维修工作中。

　　【关键词】红外测温；诊断技术；变电运行；维护

　　引言

　　近年来，随着电力系统规模的扩大和变压器数量的增加，电力设备过热引发的故障问题日益突出，严重影响了电力系统的安全稳定运行。过热不仅会导致设备性能下降，还可能引发火灾、短路等事故，甚至造成大面积停电，对经济社会运行产生重大影响。传统的温度检测方法往往需要停电操作，且无法实现实时监测，难以满足现代电力系统的高要求。红外测温技术作为一种非接触、实时、高效的检测手段，逐渐成为电力设备状态监测的重要工具。该技术通过捕捉设备表面的红外辐射，能够在不影响设备运行的情况下，快速识别过热部位并生成可视化温度分布图像，为故障诊断提供直观依据。此外，红外测温技术还可与智能化监测系统结合，实现数据的自动分析和预警，进一步提升电网的安全性和稳定性。然而，其应用也面临环境温度、气流速度、背景热源辐射及设备发射率等因素的干扰，需在实际应用中加以优化和校准。尽管如此，红外测温技术在电力系统中的应用前景广阔，不仅能够有效预防设备过热故障，还能为电力系统的智能化运维提供技术支持，助力电力系统向更安全、更高效的方向发展。本文旨在探讨红外测温技术的应用及其优化策略，为提升电力系统的安全运行水平提供理论依据和实践指导[1]。

　　一、红外测温诊断原理和技术

　　（一）红外测温诊断原理

　　红外测温是利用被测对象的表面红外辐射与其周围环境的温度相关性，通过红外辐射波段的探测实现对电器的工作温度的判定，从而实现基于其工作温度的判定，从而实现对设备的正常工作状态的准确判定。红外测温是一种常用的测量电气装置的温度测量方法，它是通过对其红外发射信号进行分析，从而掌握其工作状况的方法。红外体温计还可以精确地探测到热源的辐射状况，对装置的热辐射信号进行收集，然后把这些数据传送到信号处理装置和红外探测器处理电路中，这样就可以向工作人员提供可视化的图像检验资料，协助工作人员对装置的工作温度和工作状况进行迅速的判定，同时也可以对装置的工作状况不断进行监测，如果出现了设备的过热，存在着出现故障的危险，就可以让工作人员在最短的时间内做出反应 [2]。

　　（二）红外测温诊断技术

　　红外测温诊断技术主要包括相对温差法、热谱图分析法、同类比较法和图谱对比分析法。相对温差法通过检测电流流经线路或设备时产生的异常温升，利用红外测温技术定位故障位置；热谱图分析法通过监测温度变化的大小和分布，敏感地识别故障发生的时间和部位；同类比较法则在同一类型设备中实时监测各测点的温度变化，通过对比同类设备的温度数据，快速判断设备是否存在异常；图谱对比分析法则通过分析历史温度检测数据，将当前诊断的温度参数与过去相同情况下的温度值进行对比，从而评估设备的运行状态。这些方法共同构成了红外测温诊断技术的核心，能够有效识别设备故障并评估其运行状况 [3]。

　　（三）红外测温诊断技术优势

　　红外测温技术作为一种功能丰富的诊断和检测手段，具备许多独特优势。它不仅可以快速、敏感地获取故障信息，还能生成可视化图形，为故障分析提供直观参考。此外，红外测温利用红外辐射特性与设备温度变化的关联，实现远距离监测，无需与变压器等设备直接接触即可获取故障信息，从而达到远程实时监控的目的。同时，该方法操作简便，兼具高效性和准确性，易于使用，使其成为电力设备故障诊断中的重要工具。

　　二、影响红外测温技术诊断的因素

　　红外测温技术的准确性受多种因素影响。首先，环境温度对实验数据的稳定性有显著影响：温度过低会导致故障产生的热量迅速散失，降低温差检测的可信度；温度过高则可能使无故障区域产生虚假的热量信号，干扰故障定位。其次，气流速度过大会引起物体表层的快速对流，影响测温精度。此外，背景热源辐射（如阳光或周围加热源）也会干扰测试结果，因此建议在多云、早晨或傍晚进行测试以降低其影响。仪器性能同样关键，需定期维护、校准，避免因操作不当或仪器老化导致测量偏差。设备负荷也会影响测温效果，负荷过重或全负荷运行时，故障部分与无故障部分的温差增大，有利于温度测量。最后，设备发射率的差异会影响红外测量结果，因此在测量前需对相关设备的发射率进行检测和校准，以确保数据的准确性。这些因素共同决定了红外测温技术的可靠性和精度 [4]。

　　三、变电运维管理中的危险性

　　（一）二次设备直流电路危险点

　　电网运行中，电网电压和电流较大，而运行人员通常以小电压、小电流（直流）方式操作，更多地接触次级线路的交流部分。然而，若操作不当或技术水平不足，仍可能引发人身伤害或设备失效。例如，继电保护采用并联投入和退出方式时，为了方便操作者判断继电器是否与断路器绕组连接，通常会在继电器上设置明显的断点（保护片），但这同时也引入了一个不完整闭环的危险点。通常情况下，断续器两端不会同步带电，而连接片的开断与解卡需要手动操作。如果操作者缺乏责任感、专业知识不足、保护措施不到位或操作不规范，均可能引发安全事故。因此，确保操作人员具备专业技能、严格执行安全规程并配备完善的保护措施，是防止事故发生的关键。

　　（二）变压器运行中的危险性

　　变电站的变流装置是电力系统中最为关键的设备，也是运行人员重点关注的维护对象，对其危险点进行检测至关重要。电网运行中出现的问题不仅会降低电能质量，还可能对用户安全构成威胁。变压器在无负荷运行状态下可能引发过电压，导致设备绝缘性能下降。当无负荷时，一次侧电压可能超出规定范围，若空载变压器瞬间投入运行，会对其绝缘造成损伤，若不及时处理，将进一步加剧设备损坏的风险。此外，变电站内电气设备的损坏极易对运行人员的安全造成威胁，因此必须加强设备状态的监测与维护，确保电力系统的安全稳定运行。

　　（三）母线断流的危险性

　　在实际运行中，母线跳闸是事故最多、最具危险性的一部分。如果母线式闸门不能正常工作，不规范，不能按照规定操作，就会造成很大的损失。母线倒闸操作的主要风险点为：误启开关、地线有电、有负载的接地和合开关；母线倒闸操作中的电气隔离开关误动作。此外，还应考虑到母线继电器故障和在母线无负荷充电时变压器共振等非正常条件下发生母线跳闸的危险。

　　（四）小型动物危险区

　　在电力系统的操作过程中，除了要重视人员的安全防护外，还需关注小动物对电网运行的潜在危害。首先，鸟类在电力设备上筑巢，不仅可能减少设备的放电效率，其排泄物还会侵蚀设备表面和绝缘层，影响设备的正常运行。其次，鼠类具有较强的破坏能力，能够啃噬线缆和通信电缆，甚至侵入继保室、控制室、高压室、静止无功发生器（Static VarGenerator，SVG）室等重要设施。这些“无孔不入”的小动物可能破坏监控系统或控制组件，导致设备失效或系统瘫痪，对电力系统的安全稳定运行构成严重威胁。因此，必须采取有效的防护措施，防止小动物对电力设备造成损害，确保电网的安全可靠运行。

　　（五）自然环境危险点

　　由于电力系统规模庞大且涉及社会治安问题，目前大部分变电所处于在建阶段，且多位于空旷、无人居住的区域。在极端天气条件下，这些变电所面临的风险更加显著。例如，雷暴、大风和沙尘暴等极端天气不仅会对电气设施造成严重破坏，还会对作业人员和生产人员的安全构成极大威胁。大风可能将铁塔、路牌等刮倒，导致线路短路起火；雾天气可能引发设备电晕和轰燃；暴风雪后，设备表面的冰棱可能四处飞散，威胁人员安全；沙尘暴天气下，绝缘子串的爬电距离缩短，增加了放电风险。这些极端天气现象不仅影响电力设备的正常运行，还对人类健康和安全构成了直接威胁。因此，必须采取有效的防护措施，以应对极端天气对电力系统带来的多重挑战 [5]。

　　四、变电运行维护中红外测温诊断技术的应用

　　（一）设备巡视质量得到了显著提升

　　在电力系统中，变电站扮演着非常关键的角色，所以，必须对变压器的巡视和测温工作给予充分的关注，及时地发现并解决设备工作中存在的隐患和问题。在变压器的巡检过程中，通常采用目测、手摸和耳听法等三种方法，对变压器的工作状态进行判定。最常用的就是肉眼观察。在电力系统运行过程中，人工目视检测方法存在的问题越来越多，难以对其进行及时、高效的检测。例如，当一个装置发生了故障，它只能发出很少的热能，所以肉眼不能及时地检测出来；当系统发生了较大程度的变化，并表现出较大的热量时，才能对其进行及时的诊断，从而对电力系统的安全稳定起到很大的作用。尽管最近几年，随着石油注入装置的逐渐减少，原油渗漏问题得到了控制，但仍有一些设备出现过热现象。有关资料显示，在所有的装置失效中，有半数是由异常的热量引起的，若不能对其进行快速的诊断，则可能导致事故的发生与发展。另外，常规的耳听法和手触法都有很多缺陷和缺陷，使维修工作更加困难，具有很大的安全隐患。因此，必须大力运用红外测温诊断技术，它可以将设备的故障和热量问题清楚地呈现在仪器上，从而防止由工作人员的人为原因造成的漏检问题，提高工作效率，保障工作人员的生命安全，对整个电网的发展有着重要的意义和价值 [6]。

　　（二）线夹发热检测中的应用

　　变电所大量使用线夹对导线进行紧固，但由于接触不良等原因，线夹过热现象频发。造成线夹过热的主要原因有两个：一是线夹长期暴露在大气中，其弹簧垫片易发生氧化，导致松动和接触不良，从而引发温度升高，这是线夹过热的主要因素；二是部分工人未掌握正确的安装方法，操作不当可能导致线夹松动，进而引起发热问题。研究表明，线夹温升问题对设备的正常运行具有重要影响，因此需给予充分重视。通过红外测温诊断技术，可以实时、高效地监测线夹安装和使用过程中的温度变化，及时发现并解决线夹发热问题，从而有效预防故障发生，确保变电站的安全稳定运行。

　　（三）隔离开关刀口发热检测中的应用

　　在设备发热缺陷中，非常常见的一种是隔离开关刀口发热。绝缘开关的刀刃也要长时间地暴露在大气中，使得一些气体会被氧化到连接件的表面上，从而在绝缘开关的表面上形成一层保护层，从而增大了绝缘开关的表面的电阻，从而产生了很多的热。并且，由于氧化物层的存在，使得绝缘体内部的电流通过阻抗大大增加，从而产生了阻抗积累问题，并使绝缘体的局部温升迅速上升。并且，为适应电力网络的工作要求，对开关进行频繁的操作，在长期的机械应力下，闭合操作不能到位，从而对切口界面的压力平衡产生了影响，从而导致界面的电阻增大，从而导致电阻的表面温度急剧升高。此外，隔离开关在安装和检修过程中，可能因多种因素（如安装不当、接触不良或部件老化）导致刃口发热问题。通过合理使用红外测温技术，可以实时监测刀具表面的温度变化，在最短时间内发现异常发热问题，并及时进行维修或更换，从而确保变电站的安全稳定运行。

　　（四）工作质量的提高

　　采用红外检测装置能够有效地提升装置的工作效能，但在常规的监测方式中，对装置的运行状况过于依赖于人类的经验，而是通过听觉来聆听装置内零件的摩擦声，再通过肉眼来进行对变压器的运行状况进行识别。如果采用传统的人为操作方法，不仅会造成很大的错误，还不能准确地确定出具体的故障部位，还需要借助一些仪器。此时，红外设备的运用，可以帮助电力工作人员对变压器进行检修，为工作人员节约了很多的试验时间。该设备结构简单，携带方便，已经逐渐被全国许多电网公司所采用。

　　结语

　　温度测量在电力系统的操作和维修中至关重要，其准确性直接影响设备运行安全与效率。然而，传统测温方法存在接触危险、精度低、无法实时监测等缺陷，可能威胁工作人员安全。因此，引入红外测温技术成为必要选择。红外测温技术具有非接触、高精度、实时监测等优势，可有效弥补传统方法的不足。例如，在变压器、开关柜、电缆接头等关键设备监测中，红外技术能快速定位过热点，帮助运维人员采取预防性维护措施，减少故障率，延长设备寿命。此外，红外测温技术可与智能化运维系统结合，实现数据自动采集、分析和预警，提升运维智能化水平。然而，红外测温技术的推广依赖于工作人员的专业技能和经验。相关人员需深入学习其操作方法和注意事项，并在实践中不断优化流程。同时，科研机构和企业应加强技术研发与创新，结合人工智能和大数据技术，开发更智能的红外测温系统，实现精准预测和故障诊断。总之，红外测温技术的应用是电力系统运维领域的重要进步，可提高测温效率和精度，保障系统安全稳定运行。未来，随着技术发展，红外测温技术将在电力系统中发挥更大作用。工作人员和科研机构应共同努力，推动技术创新与应用，为电力系统的高效运维和智能化发展贡献力量，进一步提升运行效率和安全性，为社会经济的可持续发展提供坚实保障。

　　参考文献：

　　[1] 肖蕾.变电运维中红外测温技术的应用研究[J].数码设计（上）,2021,10(05):122.

　　[2] 杨宸隐.220 kV变电运行维护中应用红外测温诊断技术的探讨[J].数码设计（下）,2020,9(04):85-86.

　　[3] 崔宇辉.基于红外测温的电气设备异常温升监测方法[J].信息与电脑(理论版),2023,35(08):18-20.

　　[4] 王浩志.变电站设备运行维护中红外诊断技术的运用探讨[J].电力系统装备,2020(06):101-103.

　　[5] 王姝欢.变电站设备运行维护中红外诊断技术的运用探讨[J].百科论坛电子杂志,2020(18):3754.

　　[6] 李金鑫,郑磊,廖海,等.基于红外监测的电站设备热状态智能感知识别技术[J].粘接,2025,52(01):177-180.