140℃ 或 δ≥95% 且 >100℃)三級;電壓致熱型則以同類比較與溫升比例判定。現場應先以熱點溫度初篩,再算 δ 定級,并以三相比較、歷史比對交叉驗證,同時規范記錄發射率、環境溫度與負荷工況,才能穩定識別早期過熱缺陷。" />
紅外熱像儀把設備表面的紅外輻射轉換成溫度分布圖像,讓運維人員在不停電、不接觸的條件下看見設備的發熱情況。圖譜里顏色越亮、越偏白紅,代表溫度越高;顏色越暗、越偏藍紫,代表溫度越低。巡檢人員在現場看到一張圖譜上某個接頭呈現刺眼的亮斑,本能反應往往是這里溫度高、可能有問題。這個直覺沒錯,但僅憑熱點溫度一個數值*下結論,常常會誤判。
熱點溫度是指設備表面某一點測到的絕對溫度,它受太多因素左右。環境溫度高時,同樣一臺設備整體讀數都會抬高;負荷電流大時,正常通流部位也會比輕載時熱很多;陽光直射、鄰近熱源輻射、風速大小,都會讓同一部件在不同時間測出相差十幾甚至幾十度的數值。舉例來說,一個接觸良好的母線線夾,在盛夏午后大負荷下表面可能達到七十多攝氏度,在寒冬深夜小負荷下可能只有三四十攝氏度,兩者都屬于正常狀態。如果只拿熱點溫度這一個*去比對,*會陷入困境:到底多少度算異常?七十度在夏天可能正常,在冬天可能異常;九十萬在輕載下觸目驚心,在重載下卻屬常態。
更麻煩的是,真正的缺陷發熱和正常的負荷發熱,在絕對溫度上經常重疊。一個接觸電阻開始增大的接頭,早期可能只比正常接頭高幾度到十幾度,這個差值會被環境溫度波動和負荷變化完全淹沒。因此,單看熱點溫度既無法區分正常大負荷發熱與缺陷發熱,也無法在不同工況、不同季節之間做橫向比較。
為了解決這個問題,DL/T 664-2025《帶電設備紅外診斷應用規范》引入了相對溫差法,用一套能消除負荷和環境影響的判據,把缺陷發熱從正常發熱里挑出來。讀懂一張圖譜,關鍵不在于記下一個溫度數字,而在于掌握熱點溫度與相對溫差兩種判據各自說什么、又如何配合使用。
紅外圖譜的顏色只是為了讓人眼快速分辨溫度高低,真正的溫度數值必須看圖像上的溫度刻度條以及十字光標或熱點標記讀出的數字,不能憑顏色深淺估計。不同調色板(鐵紅、彩虹、灰度)對溫度的映射不同,分析時應固定使用同一種調色板并參考刻度。同一張圖譜若切換調色板,人眼對“哪里更熱”的直覺會發生變化,但刻度上的數字才是判讀依據。
多數設備具備自動追蹤熱點像素的功能,屏幕上會標出熱點溫度。但自動熱點有時會把背景熱源、陽光反射點或鄰近發熱設備的高溫點誤判為目標設備熱點。讀圖時務必把熱點放大確認:這個熱點是否真的落在被測設備上、是否落在目標部件(如線夾、觸頭、套管根部)上,而不是落在支架、外殼或背景物體上。
對可疑部位框選一個區域,設備會給出該區域的平均溫度與峰值溫度。平均溫度能反映整體溫升水平,峰值溫度則對應缺陷點。等溫線功能可以把某一溫度以上的區域勾畫出來,幫助判斷發熱范圍是點狀還是面狀,點狀多為局部接觸不良,面狀可能提示整體過載或絕緣問題。
紅外圖像缺少紋理細節,單憑熱像很難確認熱點對應的具體部件。通過 MSX 圖像增強、畫中畫或可見光融合,把熱像與可見光照片疊加,才能確認這個亮斑是線夾而不是旁邊的絕緣子。這一步是避免誤讀的關鍵,現場應同步拍攝對應部位的可見光照片存檔。
物體的發射率(ε)決定了它向外輻射紅外能量的能力,設置錯誤會直接造成溫度讀數偏差。常見材質的典型發射率范圍如下:
| 被測表面材質 | 典型發射率 |
|---|---|
| 氧化嚴重的金屬表面 | 0.8 ~ 0.95 |
| 絕緣漆、環氧樹脂 | 0.85 ~ 0.95 |
| 涂漆或帶氧化層的金屬 | 0.9 左右 |
| 拋光光亮金屬 | 0.2 ~ 0.6 |
如果測溫前把光亮金屬錯誤地設成高發射率,溫度讀數會虛高數十度;反之設低了又會漏掉真實過熱。正確做法是按被測部件材質在設備里設定對應發射率,或在該部位貼一塊已知高發射率的膠帶作為參照。
拍攝角度與設備表面夾角過小時,會因投影效應拉長發熱區、造成讀數偏差;距離過遠則空間分辨率不足,小尺寸部件的溫度會被周圍冷背景平均拉低,出現測得到溫度、讀不準熱點的情況。以北京康高特(KGT)自研陽明紅外熱像儀為例,其 24 度視場下空間分辨率約 0.66mrad,配合長焦鏡頭可在較遠距離清晰分辨小型接頭;巡檢時應盡量靠近、垂直對準目標,并保證焦點清晰。
補充一個常被忽視的細節:紅外探測器每個像素對應一個瞬時視場,當被測發熱點的實際尺寸小于這個瞬時視場時,該像素讀到的溫度是目標與周圍冷背景的混合值,會低于真實溫度,稱為部分像素效應。簡單說,目標越小、距離越遠,溫度被低估越嚴重。因此對于細小接頭,應盡量靠近或使用長焦,使目標充滿多個像素,才能讀到接近真實的熱點溫度;否則即便算出的 δ 不高,也可能是被平均效應掩蓋了的真實過熱。實際巡檢中,不少細小接點隱患正是因距離過遠、被平均效應掩蓋而漏檢,這一點在接線擁擠的開關柜內尤其常見,應優先靠近拍攝。
熱點溫度法是把測得的設備表面溫度,直接對照 DL/T 664-2025 給出的各類設備表面溫度限值或溫升注意值來做判定。它的優點是直觀、快速,適合在普測中先篩出明顯過熱的設備。例如規范對部分典型部件給出了長期運行溫度關注值:高壓開關柜觸頭、電纜終端等連接部位長期運行溫度不宜超過 75 攝氏度;變壓器套管、引線接頭溫度超過 80 攝氏度即應引起關注。
對于電流致熱型設備,DL/T 664-2025 同時給出了以溫度和相對溫差共同判定的分級思路:金屬部件之間的連接(線夾)、隔離開關刀口等部位,其缺陷等級由相對溫差 δ 與熱點溫度共同決定(具體分級見下文第四節)。單純用熱點溫度也能處理那些過熱已經很嚴重的情形,比如一個接頭已經燒到一百三四十攝氏度,無論負荷如何都明顯異常。
但熱點溫度法的局限同樣突出。一是它嚴重依賴環境溫度與負荷水平,同一絕對溫度在不同工況下含義完全不同;二是它無法區分正常大負荷發熱與缺陷發熱,輕載時缺陷接頭溫度偏低可能被放過,重載時正常接頭溫度偏高又可能被誤報;三是它沒有利用正常參考點的信息,而缺陷恰恰體現在被測點與正常點的差異上。因此,熱點溫度法適合做初篩和明顯缺陷的確認,不適合作為*的判據。
相對溫差法是 DL/T 664-2025 中區分真實缺陷發熱與正常負荷發熱的核心方法,也是現場應用頻繁的手段。它的定義是:設被測設備某一發熱部位的溫度為 T1,同一回路中對應正常(無缺陷)部位的溫度為 T2,環境溫度為 T0,則相對溫差
δ =(T1 - T2)/(T1 - T0)× *
這個公式把被測點與正常點的絕對溫差(T1-T2)歸一化到被測點與環境的溫差(T1-T0)上。它的物理意義很直觀:如果發熱幾乎全部來自該部位自身的缺陷(與負荷大小無關),那么 T1 很高而 T2 接近環境溫度,δ 會接近 *;如果 T1 與 T2 都隨負荷同步升高、兩者差值主要源于負荷水平,那么 δ 會維持在一個較低的水平,說明這是正常的負荷發熱。
為什么用相對溫差而不是絕對溫差?因為絕對溫差(T1-T2)會隨負荷增減而增減,大負荷下,即便接觸良好的接頭,T1 與 T2 也會同步抬高,絕對溫差可能很大,但那并不代表缺陷。相對溫差通過除以(T1-T0)做歸一,把負荷的影響抵消掉,使不同負荷、不同環境溫度下測得的數據具備了可比性。
三個溫度如何取得,直接決定 δ 的可信度。T1 從圖譜熱點讀出,應確認熱點落在目標部件上;T2 取同一回路、同相別、同材質、相同運行工況下的對應正常點,或同型號無缺陷設備的對應點,三相設備可取其他兩相的對應位置;T0 取現場實測的環境溫度,應在被測設備附近、無日照直射、不受發熱體輻射影響的遮擋處多次測量取平均,不可用天氣預報溫度代替。
下面用三組數值演示 δ 的判讀區間。例一:T1=90℃、T2=55℃、T0=25℃,δ=(90-55)/(90-25)=35/65≈53.8%,處于一般與嚴重之間,判為一般缺陷、加強監測。例二:T1=105℃、T2=42℃、T0=30℃,δ=(105-42)/(105-30)=63/75=84%,達到嚴重區間。例三:T1=150℃、T2=30℃、T0=25℃,δ=(150-30)/(150-25)=120/125=96%,且熱點溫度遠高于 100℃,落入危險區間。可以看到,同樣的 150℃ 如果 T2 也很高(比如同樣是重載下的正常點),δ 會明顯下降,這正是相對溫差法排除負荷干擾的價值。
需要強調的是,相對溫差法成立的前提是 T2 確實是“無缺陷的正常點”。如果整個回路都存在接觸問題,或者參考點本身也已發熱,算出的 δ 會偏小、造成漏判。因此選取 T2 時要確認參考部位狀態良好:優先取同型號、同負荷、同環境下確無異常的設備對應點,三相設備則取溫度較低且歷史正常的那一相作為基準。當實在無法取得可靠的 T2 時,應退而使用規范給出的溫升注意值做輔助判定,并在報告中注明參考依據的局限。
DL/T 664-2025 將缺陷性質分為一般異常、嚴重異常、危險異常三級(對應舊版的一般、嚴重、緊急)。對于電流致熱型設備(外部通流類,如金屬連接、線夾、隔離開關刀口),判據以相對溫差 δ 與熱點溫度共同確定:
| 缺陷等級 | 判據條件(金屬連接類,DL/T 664-2025) |
|---|---|
| 一般異常 | 相對溫差 δ ≥ 35% |
| 嚴重異常 | 100℃ ≤ 熱點溫度 ≤ 140℃,或 δ ≥ 80% |
| 危險異常 | 熱點溫度 > 140℃,或(δ ≥ 95% 且 熱點溫度 > 100℃) |
這張表說明,判定不能只看溫度,也不能只看 δ。一個 δ 達到 85% 但熱點只有 90℃ 的接頭,按表屬于嚴重異常(δ≥80% 觸發);一個熱點 130℃ 但 δ 只有 40% 的接頭,同樣落入嚴重異常(溫度進入 100~140℃ 區間)。只有當熱點超過 140℃ 或 δ 接近滿值且溫度過百,才進入危險異常,需要立即停電。
電壓致熱型設備(如避雷器、套管、絕緣子、互感器內部絕緣劣化)的發熱機理不同,其熱點溫差通常較小、與負荷關系弱,單看熱點溫度或相對溫差都不夠。規范對這類設備主要采用同類比較法結合溫升比例:與同型號、同運行工況的設備比較,溫升超過同類允許溫升的 20%~50% 判為一般異常,50%~80% 判為嚴重異常,80% 以上判為危險異常;也可按同類溫差超過一定比例(如 20%)作為異常關注閾值。綜合致熱型設備則同時受電流與電壓影響,應參照上述兩類判據綜合判斷。
此外,部分部件還有專門的長期運行溫度關注值,可作為相對溫差之外的輔助參考:高壓開關柜觸頭、電纜終端等連接部位長期運行溫度不宜超過 75 攝氏度;變壓器套管、引線接頭超過 80 攝氏度即應引起關注。這些數值與相對溫差法互為補充,共同構成完整的判讀體系。當現場無法取得同型無缺陷設備的參考溫度時,也可直接參照規范給出的各類設備溫升注意值做輔助判定,兩者結合才能穩妥判斷。
兩種方法不是二選一,而是分層配合。現場可行的判讀順序是:先用熱點溫度做全局初篩,找出所有溫度偏高的點;再對每個可疑點取正常參考點、測環境溫度,算出 δ;然后把 δ 與三級判據表對照定級;再用三相比較或同類比較做交叉驗證,確認定級無誤。
在高負荷工況下,相對溫差 δ 比絕對溫度更可靠。因為重載時正常接頭溫度也高,絕對溫度高不等于缺陷,而 δ 能把缺陷發熱識別出來。在低負荷、小電流工況下,缺陷接頭的絕對溫度可能偏低,單看溫度容易漏判,此時更依賴 δ 與歷史同工況數據的縱向比對,同一設備、同一負荷水平下,今年的溫度比去年高了十幾度,即便*不高,也提示接觸狀態在劣化。
三相設備是相對溫差法的天然應用場景。同一回路三相的對應部件在平衡負荷下溫度應基本一致,若某一相高出其他兩相較多(實踐通常以 15 攝氏度以上作為關注門檻),往往提示該相接頭存在隱患。此時把偏高相作為 T1、正常相作為 T2 計算 δ,再與三相溫差相互印證,定級更有把握。仍以北京康高特(KGT)自研陽明紅外熱像儀為例,其 640×480 紅外分辨率與小于 30mK 的熱靈敏度,能穩定捕捉幾開爾文量級的細微溫差,配合 3 個測溫點與區域分析,便于在三相設備上一屏完成多點溫度讀取與比較。
建立溫度數據庫、做歷史趨勢分析,是把紅外檢測價值放大的關鍵一步。對重要設備按同一工況、同一測點定期建檔,把每次的 T1、T2、T0 與 δ 記錄下來,*能畫出溫升曲線。趨勢上升哪怕單次*未踩線,也應在趨勢確認后提前安排檢修,使運維從被動搶修轉向主動預警。
例如對一臺運行五年的主變套管接頭,連續四個季度在同一負荷下建檔,發現其相對溫差從 38% 緩慢爬升到 61%,雖然每次*都未觸及嚴重溫度線,但趨勢清楚指向接觸面持續劣化,據此在年度檢修中提前處理,避免了一次可能因接頭熔斷導致的突發跳閘。這種用 δ 與歷史曲線共同下結論的做法,正是狀態檢修區別于定期檢修的核心所在。
把光亮金屬設成 0.9 高發射率,溫度讀數會虛高數十度,把正常設備誤判為缺陷;反之設低則漏判。務必按材質設定或貼高發射率膠帶。
金屬外殼在陽光下反射強紅外信號,鄰近發熱設備也會輻射干擾,單看熱像極易誤讀。必須結合可見光融合或畫中畫確認熱點對應真實部件。
沒有 T2 和 T0 *無法計算 δ,圖譜只剩一個孤立數字,失去判據價值。拍攝時應同步記錄環境溫度、負荷電流、參考點溫度。
不同負荷下絕對溫度不可比,跨工況直接比溫度是常見錯誤。檢測記錄里應寫明檢測時的負荷率,宜在同一負荷水平下復測比對。
一張沒有設備編號、相別、測點名稱、熱點溫度標注的圖譜,事后無法復核,也難以在事故分析中作為依據。拍攝時應標注熱點溫度與參考溫度,并留存可見光對照。
區域平均溫會拉低真實缺陷點的溫度,低估嚴重程度;T2 應選真正的正常對應點,不能隨手取一個低溫背景。
開關柜觸頭 75 攝氏度、變壓器套管引線 80 攝氏度的長期運行紅線是硬約束,即便 δ 不高,溫度踩線也應納入關注。
2024 年 8 月,華中某 110kV 變電站開展紅外普測,使用北京康高特(KGT)自研陽明紅外熱像儀(640×480 紅外分辨率、小于 30mK 熱靈敏度、測溫精度 ±2℃ 或 ±2% 讀數)對 #3 主變 10kV 側套管引流線夾進行檢測。圖譜顯示 B 相線夾呈現明顯亮斑,熱點溫度 89℃,而同回路 A 相、C 相對應線夾分別為 41℃ 與 43℃,現場實測環境溫度 30℃。
按相對溫差法計算:取 T1=89℃(B 相熱點),T2=42℃(取 A、C 兩相均值作為正常參考點),T0=30℃(現場環境溫度),則 δ=(89-42)/(89-30)=47/59≈79.7%,落在嚴重門檻(δ≥80%)附近。同時,B 相高出 A、C 兩相約 47K(開爾文),遠超三相比較 15K 的關注門檻。依據 DL/T 664-2025,該接頭相對溫差接近嚴重區間、且三相溫差顯著,綜合判定為嚴重缺陷,運維單位立即安排停電檢修。解體檢查發現線夾內部接觸面氧化、接觸電阻增大,與紅外判讀一致。處理后復測三相溫度均衡在 40℃ 左右,缺陷消除。
這個案例說明兩點:一是當 δ 恰好落在分級邊界附近時,不能只看單一指標,要用三相溫差、歷史數據做交叉驗證;二是早期缺陷往往溫度*并不離譜,真正揭示問題的是被測點與正常點的差異以及相對溫差。
判讀流程示例(基于 DL/T 664-2025):
確認負荷率不低于 30%,避開雨霧與風速超過 5m/s 的天氣,設定正確發射率,記錄環境溫度、負荷電流。
對整個設備區域大范圍掃描,找出溫度異常點,對異常部位調焦特寫并拍可見光對照。
讀出熱點溫度 T1,取同回路正常參考點溫度 T2,記錄環境溫度 T0。
套用公式算出相對溫差,對照三級判據表定級。
三相設備做三相溫度比較,電壓致熱型做同類比較與溫升比例核查。
給出缺陷等級與處置建議(監測、計劃停電或立即停電),歸檔圖譜與工況數據。
問:環境溫度 T0 該怎么取才準?
答:應在被測設備附近、無日照直射、不受發熱體輻射的遮擋處測量空氣溫度,多次取平均;不要用天氣預報溫度,也不要取緊貼設備外殼的溫度。環境溫度的誤差會直接傳導到 δ 的計算結果。
問:熱點溫度沒超過 75 攝氏度是不是*安全?
答:不一定。輕載工況下,即便存在缺陷的接頭溫度也可能低于 75 攝氏度,單看絕對溫度會漏判。75 攝氏度是開關柜觸頭等連接部位的長期運行紅線,但缺陷常在更低溫度下*以高 δ、高三相差表現出來,必須結合相對溫差與三相比較綜合判斷。
問:相對溫差 δ 剛好在 80% 附近該怎么處理?
答:80% 是嚴重異常的下限門檻,落在門檻附近的應縮短檢測周期、安排計劃停電復查,并用三相比較與歷史同工況數據確認趨勢,避免把處于臨界狀態的缺陷漏判為一般。
問:為什么同一臺設備不同時間測出的溫度差很多?
答:負荷電流、環境溫度、風速、陽光照射以及發射率設置都會影響讀數。正因為絕對溫度波動大,規范才引入相對溫差法做歸一化,并要求每次檢測都記錄工況,使數據可橫向、縱向比較。
問:電壓致熱型設備為什么不能單看溫度?
答:這類設備的缺陷熱點溫差通常較小、與負荷關系弱,絕對溫度和相對溫差都難以單獨定級,必須依靠同型號、同工況設備的同類比較,以及溫升超過同類允許溫升的比例來判定。
讀懂一張紅外圖譜,本質上是在回答兩個問題:設備現在有多熱(熱點溫度),以及這個熱度中有多少是缺陷造成的(相對溫差)。熱點溫度是現象,相對溫差是判據;兩者配合,再加上三相比較、同類比較與歷史比對的交叉驗證,才能把早期、隱性的過熱缺陷穩定地識別出來,而不是被環境溫度和負荷波動牽著走。
在實際操作中,正確取得 T1、T2、T0 三個溫度、嚴格套用 DL/T 664-2025 的三級判據、并養成每次檢測都記錄工況、每張圖譜都標注熱點與參考點的習慣,比追求某一臺設備指標的高低更重要。滿足規范對測溫精度(不低于 ±2℃ 或讀數的 ±2%)與空間分辨率要求的設備,才能支撐上述判讀落到實處;北京康高特(KGT)自研陽明紅外熱像儀具備 640×480 紅外分辨率、小于 30mK 熱靈敏度、±2℃ 或 ±2% 讀數精度以及 IP54 防護與 1.0kg 輕量化機身,適合變電站、開關柜、線路與變壓器等場景的發熱巡檢與圖譜判讀。把讀圖能力練扎實,過熱缺陷*能被更早、更準地攔截在事故之前。