浅析电气中红外热成像仪在消防领域的应用

【摘要】火灾往往是由不明显的隐火引发的。这是毁灭性火灾的根源，用现有的普通方法，很难发现这种隐性火灾苗头。然而采用红外热成像仪，则可以快速有效地发现这些隐火，把火灾消灭在最初。

【关键词】红外热成像仪，消防，火灾

随着经济建设的发展和人民生活水平的提高，电气设备数量与日俱增，电气产品质量、工程设计施工安装和运行管理等方面存在的诸多问题。因此，对电气设备和线路进行电气安全检测，判定电气火灾隐患的存位和严重程度，及时采取措施排除隐患，是在防火安全检查中，可以有效地防止和减少电气火灾的发生。 红外检测技术就是电气安全检测的一种重要手段。红外检测技术是以红外物理学、红外光电子学和电子计算机为基础发展起来的一门新兴的综合性技术，它广泛应用于军事、冶金、电力、石化、医药等多个领域。近几年，在电气 消防安全检测，发现电气火灾隐患，防止和减少电气火灾事故方面也取得了显著的成效。

一、红外热像仪的工作原理

各种温度在绝对零度（-273℃）以上的物体，都会因自身的分子或原子无规则运动不断辐射出红外线。红外热成像仪就是用于探测这种肉眼无法直接观测和发现的红外线的设备，其核心是红外探测器。它能接受物体的红外辐射，并将不可见的红外光转化为电子信号，经由信号系统处理后输出到显示屏，以灰度级或伪彩色显示目标物温度场分布图像。

二、电气火灾隐患检测和判断方法

红外检测技术主要应用于过热型火灾隐患的检测和判定。我们知道，电气设备在正常运行时均会发热升温，电气故障形成和发展的过程，绝大多数都与发热升温有关。如果导电回路连接处发生故障，就会引起接触电阻过大，当负荷电流通过时，必然导致局部过热；如果设备的绝缘层出现老化或破损，将造成绝缘介质损耗过大，在运行电压的作用下，会产生过热；另外，随意装接用电设备，也会使导线因载流量过大而出现过热现象。

由于红外热成像仪是反映物体表面温度而成像的设备，因此可以作为有效的防火报警设备，在所有的消防火险发生初期，灾害往往是由不明显的隐火引发的。用普通方法，很难发现这种隐性火灾苗头。而应用红外热成像仪可以快速有效地发现这些隐火，并且可以准确判定火灾的地点和范围，透过烟雾发现着火点，做到早知道早预防，早扑灭。

（一）电气火灾隐患的检测

电气火灾隐患的检测过程一般为四个步骤：（1）使用红外热电视或热像仪对一般的电气设备和线路进行全面扫描普遍检查，发现其 异常发热部位。对重点电气设备和线路的发热部位摄取热像图； （2）用红外热温仪对异常发热部位进行测温。测温时，应首先正确选择被测物体的表面 发射率，选择适当的参照物确定环境温度，键入环境温度、相对湿度和测量距离等补偿参数并选取适当的温度范围； 对同一测量对象应从不同的方位进行测量找出最高发热点的温度值，对不同的测量对象 进行测温时应保持距离一致和方位一致； （3）记录异常发热电气设备的实际负载电流、发热部位的表面温度以及环境温度； （4）利用计算机对热像图的温度场进行分析处理。

（二）电气火灾隐患的判定方法

温度判断法：根据红外测温仪测得的电气装置发热部位的表面温度，同时考虑负载率和连接部分接触电阻的情况，分析可能存在的电气火灾隐患。此法是为排除负荷及环境温度不同时对红外判断结果的影响而提出的。当环境温度低，尤其是负荷电流小的情况下，设备的温度值并没有超过规范标准，但大量事实证明此时的温度值并不能说明该设备没有缺陷或故障存在，往往在负荷增长之后，或环境温度上升后，就会引发设备事故，形成电气火灾隐患。

“相对温差”是指设备状况相同或基本相同（指设备型号、安装地点、环境温度、表面状 况和负荷电流等）的两个对应测点之间的温差，与其中较热测点温升的比值，其数学表达式为τ（%）=（τ1-τ2）/τ1×100（%）通常，当τ≥35%时，就可以诊断该设备存在缺陷，应予以跟踪监测，必要时要安排计划检修。

同类比较法 同类比较法是指在同类设备之间进行比较， 所谓“同类”设备的含义是指同一回路的同型设备和同一设备的三相，即它们的工况、环境温度相同可比时的同型设备，通常也称做“纵向比较”和“横向比较”。具体作法就是对同类设备的对应部位温度值进行比较，可以比较容 易地判断出设备是否正常。在进行同类比较时，要注意不能排除有三相设备同时产生热故障 的可能性，虽然这种情况出现的几率相当低。同类比较法适用范围广，包括电流型和电压型设备，也包括对内、外部故障的诊断。

三、热成像应用实例

1980年至1983年四年中，我国利用热像仪对华北电力网内的20座发电厂、8座变电站和24条高压线的10000多个插头进行了过热检查，发现不正常发热点500多处，严重过热为100处，由于及时处理，未发生火灾事故。在国外，美国保险公司的统计数据表明，在所有电气设备隐患中的25%以上是引发火灾的主要原因，都是由于插头接触不良引发的。对于所有可以直接看见的设备，红外热成像产品都能够确定所有连接点的热隐患。对于那些由于屏蔽而无法直接看到的部分，则可以根据其热量传导到外面的部件上的情况，来发现其热隐患，这种情况对传统的方法来说，除了解体检查和清洁接头外，是没有其它的办法。

断路器、导体、母线及其它部件的运行测试，红外热成像产品是无法取代。然而红外热成像产品可以很容易地探测到回路过载或三相负载的不平衡。此外，使用红外热成像产品代替传统方法的清扫和紧固可以节省大量费用。

这种节约有两个原因：首先是红外热成像产品检查进行的十分快，而不像传统的方法那样花费大量人力去进行设备的清扫和紧固。另外红外热成像产品检查在进行时，不要求设备停电，而只是在找出隐患后，在进行修理时才要求短时间停电。并且为修理个别隐患的停电只是局部性的，停电时间很有限，甚至可能安排在计划停电时间内进行修理。

四、结束语

红外检测技术具有很多优点，测试时不接触用电设备，但是，由于红外检测仪器测量的都是物体的表面温度，而电气设备内部的温度因结构复杂而不能准确地测出，所以必须与其他测量技术和科学方法结合起来才能更好地发挥它的作用。另外，红外检测技术主要针对过热型火灾隐患的检测，对于电火花型电气火灾隐患应采取超声波检测。红外检测技术现已发展成一门倍受瞩目的高新技术，随着社会生产和生活现代化进程的 加快，作为电气防火不可缺少的检测手段，红外探测技术必将得到更加广泛的应用。