利用紅外檢測技術判斷電氣火災隱患

摘要：近些年來，電氣火災的發(fā)生率呈上升勢頭，極大的危及了人民的生命安全，造成了社會財富的巨大損失。紅外檢測技術能夠有效的檢測和判定電氣火災隱患的部位和嚴重程度，有利于及時采取措施，防止和杜絕電氣火災的發(fā)生。這種檢測技術以其簡單、快捷、準確、安全等優(yōu)點正在防火檢查中發(fā)揮著重要的作用。

主題詞：紅外檢測　 電氣火災隱患   檢測   判定

1、引言

隨著經濟建設的發(fā)展和人民生活水平的提高，各種電氣設備的與日俱增，使得在電氣產品質量、工程設計施工安裝和運行管理等方面存在的諸多問題，最終集中表現(xiàn)為電氣設備和線路運行中存在某些電氣事故隱患和電氣火災隱患，極易釀成火災，造成慘重的財產損失和重大的人員傷亡。因此，在防火檢查中，對電氣設備和線路進行電氣安全檢測，判定電氣火災隱患的存在部位和嚴重程度，及時采取措施排除隱患，可以有效地防止和減少電氣火災的發(fā)生。紅外檢測技術就是電氣安全檢測的一種重要手段。

紅外檢測技術是以紅外物理學，紅外光電子學，和電子計算機為基礎發(fā)展起來的一門新興的綜合性技術，它廣泛應用于軍事、冶金、電力、石化、醫(yī)藥等多個領域。近幾年，在電氣消防安全檢測，發(fā)現(xiàn)電氣火災隱患，防止和減少電氣火災事故方面也取得了顯著的成效。

2、紅外檢測技術的原理

紅外線是一種電磁波，它的波長范圍為0.76-1000μm，不為人眼所見。任何溫度高于絕對零度（-273.15℃）的物體，都會不斷地發(fā)射紅外輻射。根據(jù)斯蒂芬—玻爾茲曼定律，溫度為 T的物體，單位面積所發(fā)射的輻射功率是

P=εσT4                                                                   （1）

其中：P—單位面積輻射功率，（w）；

ε—物體表面發(fā)射率；

σ—斯蒂芬—玻爾茲曼常數(shù)，其數(shù)值為5.673×10-8W/(m2K4)；

T—物體表面溫度，（K）。

從上式可知，物體的表面溫度越高，單位面積的輻射功率就越大。當已知物體的表面溫度和它的發(fā)射率時，按上式就可計算出物體的輻射功率。反之，如果測定了物體所發(fā)射的輻射功率，就可以利用上式確定物體表面的溫度。

我們知道電氣設備在正常運行時，均會發(fā)熱升溫，在電氣故障形成和發(fā)展過程中，絕大多數(shù)都與發(fā)熱升溫緊密相連。用戶使用電氣設備過程中，導電回路部分存在大量的接頭、觸頭或連接件，如果導電回路連接處發(fā)生故障，就會引起接觸電阻過大，當負荷電流通過時，必然導致局部過熱；如果電氣設備的絕緣層出現(xiàn)老化或破損，將造成絕緣介質損耗過大，在運行電壓的作用下，會產生過熱；另外，隨意裝接用電設備，也會使導線因載流量過大而出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。這些過熱處就成為電氣火災隱患。紅外檢測儀器可以檢測到這種過熱型火災隱患發(fā)射出的紅外輻射能量，并將其轉換成相應的電信號，經過專門的電信號處理系統(tǒng)進行處理，最后再經成像裝置得到與物體表面溫度相對應的熱像圖，確定過熱點位置和溫度。這就是紅外檢測技術檢測電氣火災隱患的依據(jù)。

3、紅外檢測儀器

紅外檢測儀器多種多樣，目前在我國消防工作中普遍應用的有三類，即紅外測溫儀;紅外熱電視；紅外熱像儀。

4、電氣火災隱患檢測和判斷方法

紅外檢測技術主要應用于過熱型火災隱患的檢測和判定。

4．1電氣火災隱患的檢測

電氣火災隱患的檢測過程一般為四個步驟：

（1）使用紅外熱電視或熱像儀對一般的電氣設備和線路進行全面掃描普遍檢查，發(fā)現(xiàn)其異常發(fā)熱部位。對重點電氣設備和線路的發(fā)熱部位攝取熱像圖。

（2）用紅外熱溫儀對異常發(fā)熱部位進行測溫。測溫時，應首先正確選擇被測物體的表面發(fā)射率，選擇適當?shù)膮⒄瘴锎_定環(huán)境溫度，鍵入環(huán)境溫度，相對濕度和測量距離等補償參數(shù)并選取適當?shù)臏囟确秶?/span>

對同一測量對象應從不同的方位進行測量找出最高發(fā)熱點的溫度值，對不同的測量對象進行測溫時應保持距離一致和方位一致。

（3）記錄異常發(fā)熱電氣設備的實際負載電流、發(fā)熱部位的表面溫度以及環(huán)境溫度。

（4）利用計算機對熱像圖的溫度場進行分析處理。

4．2電氣火災隱患的判定方法

（1）溫度判斷法

根據(jù)紅外測溫儀測得的電氣裝置發(fā)熱部位的表面溫度，同時考慮負載率和連接部分接觸電阻的情況，分析可能存在電氣火災隱患。

必要時按照以下的公式將實際負載下的溫度（或溫升）折合到滿載情況下的溫度（或溫升）加以分析和判斷。滿載情況下溫度te的理論值按下式計算：

  te=t(Ie/I)2                                       （2）

其中：Ie—額定負載電流,（A）；

      te—額定負載電流下的最高允許溫度,（℃）；

      I—實際負載電流,（A）；

      T—實際負載電流下的溫度,（℃）。

凡是溫度（或溫升）較高，接近甚至超過該類電氣裝置長期工作的最高允許溫度（或溫升）值規(guī)定的，均可判斷為過熱型電氣火災隱患。

（2）相對溫差法

此法是為排除負荷及環(huán)境溫度不同時對紅外判斷結果的影響而提出的。當環(huán)境溫度低，尤其是負荷電流小的情況下，設備的溫度值并沒有超過規(guī)范標準，但大量事實證明此時的溫度值并不能說明該設備沒有缺陷或故障存在，往往在負荷增長之后，或環(huán)境溫度上升后，就會引發(fā)設備事故，形成電氣火災隱患。故對電流型設備還可采用“相對溫差”法來判別隱患存在與否。

“相對溫差”是指設備狀況相同或基本相同（指設備型號、安裝地點、環(huán)境溫度、表面狀況和負荷電流等）的兩個對應測點之間的溫差，與其中較熱測點溫升的比值，其數(shù)學表達式為

      Δτ (%)=(τ1-τ2)/τ1×100(%)                              （3）

其中：τ1—溫度較高測點的溫升，（℃）；

τ2—溫度較低測點的溫升，（℃）。

通常，當Δτ≥35%時，就可以診斷該設備存在缺陷，應予以跟蹤監(jiān)測，必要時要安排計劃檢修。

（3）同類比較法

同類比較法是指在同類設備之間進行比較，所謂“同類”設備的含義是指同一回路的同型設備和同一設備的三相，即它們的工況、環(huán)境溫度相同可比時的同型設備，通常也稱做“縱向比較”和“橫向比較”。具體作法就是對同類設備的對應部位溫度值進行比較，可以比較容易地判斷出設備是否正常。在進行同類比較時，要注意不能排除有三相設備同時產生熱故障的可能性，雖然這種情況出現(xiàn)的幾率相當?shù)?。同類比較法適用范圍廣，包括電流型和電壓型設備，也包括對內、外部故障的診斷。

4．3案例分析

案例1  高溫燈具距離可燃物過近，存在過熱型電氣火災隱患。

 對某劇院進行電氣消防安全檢查，發(fā)現(xiàn)碘鎢燈距離幕布不足0.5米，在開燈不足10分鐘后，經紅外測溫儀測得幕布溫度已經達98℃，如果烘烤時間再長，達到幕布燃點，將會引燃幕布，可能發(fā)生一場危害極大的電氣火災。

案例2  接觸不良造成電氣設備連接部位過熱，形成火災隱患。

圖1為消防安全檢查中，對某單位電氣線路進行檢查是利用紅外熱成像儀攝得的典型的接頭發(fā)熱圖像，其中最亮點測得溫度為86.6℃。該點溫度超過規(guī)范中規(guī)定的導線最高允許溫度，經進一步檢查發(fā)現(xiàn)系接線不牢所致。                             

案例3  日光燈鎮(zhèn)流器過熱形成火災隱患。

圖2—a.b某大學進行電氣安全檢測中，紅外測溫儀測得熒光燈鎮(zhèn)流器溫度達132℃，已超過鎮(zhèn)流器的正常工作的最高允許溫度值，已構成高溫隱患。應立即更換鎮(zhèn)流器。

案例4  空氣開關故障接線端子高溫形成火災隱患。

圖3—a.b為江蘇省某電氣消防檢測站對南京某醫(yī)院進行安全檢測時攝得的配電房紅外檢測圖和現(xiàn)場圖，配電柜右側一空氣開關A相上接線端子溫度高達108℃，明顯高于其它兩相端子的溫度，為端子壓接不實所致，重新壓接端子，消除高溫隱患。

5、結束語

紅外檢測技術具有很多優(yōu)點。如測試時不接觸用電設備，不影響受檢單位的正常工作，能夠準確、直觀地顯示電氣火災隱患部位和嚴重程度，且可以進行計算機分析，科學地做出電氣火災隱患診斷結論，操作簡便，檢測速度快，工作效率高，安全性強，檢測時可與用電設備保持安全距離，適用范圍廣，可用于各類型用電設備及配電線路的檢查等等。但是，由于紅外檢測儀器測量的都是物體的表面溫度，而電氣設備內部的溫度因結構復雜不能準確地測出，所以必須與其他測量技術和科學方法結合起來才能更好地發(fā)揮它的作用。另外，紅外檢測技術主要針對過熱型火災隱患的檢測，對于電火花型電氣火災隱患應采取超聲波檢測。

紅外檢測技術現(xiàn)已發(fā)展成一門倍受矚目的高新技術，隨著社會生產與生活現(xiàn)代化的加快進程，作為電氣防火不可缺少的檢測手段，紅外探測技術必將得到更加廣泛的應用。