红外线诊断技术在电气设备状态检修中应用（3）
4.红外线技术的应用
4.1红外诊断仪器的种类
红外诊断仪器主要有3种类型：红外热像仪、红外热电视、红外测温仪（点温仪）。60年代我国研制成功第一台红外测温仪，1990年以后又陆续生产小目标、远距离、适合电业生产特点的测温仪器，如西光IRT－1200D型、HCW－Ⅲ型、HCW－Ⅴ型；YHCW－9400型；WHD4015型（双瞄准，目标D 40mm，可达15 m）、WFHX330型（光学瞄准，目标D 50 mm，可达30 m）。美国生产的PM－20、30、40、50、HAS－201测温仪；瑞典AGA公司TPT20、30、40、50等也有较广泛的应用。DL－500 E可以应用于110～500 kV变电设备上，图像清晰，温度准确。红外热像仪，主要有日本TVS－2000、TVS－100，美国PM－250，瑞典AGA－ THV510、550、570。近期，国产红外热像仪在昆明研制成功，实现了国产化。
4.2技术导则
DL／T 664—1999《带电设备红外诊断技术应用导则》（下称《导则》）历经3年多研究起草，于1999年8月2日以国经贸电力［1999］740文件批准发布，规定自1999年10月1日起实施。这是一项新的技术标准，其基础理论、检测方法、判断方法、使用仪器都是新的成果。［2000］中电联便函字第09号文通知，在电力行业中宣传贯彻。相信，该标准的实施对电力系统的安全运行和电气设备检修制度的改革将起到较大的推动作用。同时，《导则》的颁布将使红外诊断技术的应用得到进一步推广，从而使《导则》更完善、更准确。
5.提高电气设备故障红外诊断准确性的技术方法
在现场进行电气设备红外检测和故障诊断时，往往受到一系列主客观因素的限制，以致影响检测故障的准确性和诊断的可靠性。因此，为了提高故障检测与诊断效果，除了正确运用分析处理方法以外，还必须对影响检测结果的各种因素，有充分的估计和预想。采取相应的对策和技术方法，使各种不利因素的影响降低到最小程度。
5.1测温准确性的影响因素与处理方法
大家知道，电气设备故障红外诊断最核心的问题，是要求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。这个温度信息不仅是判断设备有无故障的依据，也是判断故障属性、位置、严重程度的客观依据。因此，对被测设备故障相关部位温度的计算与合理修正，将是提高检测电气设备表面温度准确性的关键环节。然而在现场进行电气设备红外检测时，由于检测条件和环境的影响变化，可能导致同一设备因检测条件不同，而得到不同的结果。因此，为了提高红外检测的准确度，必须对现场检测过程中或对检测结果的分析处理中，采取相应的对策与措施或选择良好的检测条件，或对检测现场结果进行合理的修正。如作业人员的组织培训，计划的制定，受检对象的选择，检测仪器的准备，检测位置的选择或设定等等。
5.2运行状态的影响与对策
电气设备故障无论是电流效应引起的发热故障(导电回路故障)，发热功率与负荷电流值的平方成正比。电压效应引起的发热故障(绝缘介质故障)，发热功率与运行电压的平方成正比。因此，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。泄漏电流的增大，能造成高压设备部分电压不均匀，如避雷器阀芯间，均压电阻的电阻断裂(注意：故障判定是高好、低坏)。如果没有加载运行或者负荷很低，则会使设备故障发热不明显，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。只有当设备在额定电压下运行，而且负荷越大时，发热及温升才越严重，故障点的特征性热异常也暴露得越明显。因此在进行红外检测时，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。在不得已的情况下，也应让设备在额定电压下运行，并且负荷不低于额定负荷的30％。
由于电气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。其计算公式如下：
Δθ=(In/I1)KΔθ1
式中In——设备额定电流；
Δθ——额定电流In时设备内载流导体故障点温升，℃；
Δθ1——在实际运行电流I1时设备内部载流导体故障点温升，℃；
K——设备内部导电回路温升常数。
5.3设备表面发射率的影响与对策
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。也就是说，相同辐射功率，发射率越低，就会显示越高的温度。因物体表面发射率主要决定于材料性质和表面状态(如表面氧化情况，涂层材料，粗糙程度及污秽状态等)。因此为了应用红外热像仪器准确地测量电气设备温度，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ε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。
5.4大气衰减的影响与对策
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，这就会受到大气组合中的水蒸汽、二氧化碳、一氧化碳等气体分子的吸收衰减和空气中悬浮微粒的散射而衰减，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，使得仪器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时，这是很不利的。由此可见检测距离增大，大气组合的影响将会越来越大。而且又要获得目标温度准确性，必须采取如下对策：尽量选择在环境大气比较干燥、洁净的时节进行检测；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。
5.5气象条件的影响
不良的气象环境主要是指雨、雪、雾及大风力等，都会对设备温度检测带来不利的影响，往往会给出虚假的故障现象。为了克服气象条件的影响，选择环境温度适中的季节，在无雨、无雾、无风和环境温度较稳定的夜晚进行检测(注：在小雨天气可以对瓷瓶拄的爬电即污秽处检查，有着很好的观察效果)，还要采取正确的诊断方法。
5.6环境及背景辐射的影响与对策
特别是在进行户外电力设备红外检测时，检测仪器接收的红外辐射除了包括受检设备相应部位自身发射的辐射以外，还会包括设备其他部位和背景的反射，以及直接射入太阳辐射。这些辐射都将对设备待测部位的温度造成干扰，对故障检测带来误差。例如：在晴朗的白天进行测量时，特别是在运行的主变附近，被阳光照射的大面积墙壁及其他高温物体辐射，可使测量结果产生较大的温升。太阳辐射可引起设备有15度左右的附加温升，因此太阳辐射及受检设备周围的其他高温物体辐射，不仅可以改变设备故障点的温度分布，影响故障部位的热特征，甚至可以显示虚弱的目标热像图而造成漏检。
为了减少环境与背景辐射的影响，应采取如下对策措施：第一，对户外电气设备的现场红外检测，尽可能选择在阴天或者在日落左右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。第二，对于高反射的设备表面，应该采取适当措施来减少对太阳辐射及周围高温物体辐射的影响。或者改变检测角度，找到能避开反射的最佳角度进行检测。第三，为减少太阳辐射及周围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，以便滤除太阳及其他背景辐射。第四，选择参数适宜的仪器和检测距离进行检测，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。通常要求目标的最小几何尺度与测量仪器构成的视场角，应该不小于热像仪瞬时视场的3～5倍。