开关柜短波激光同轴测温枪 CNR217-057

项目背景

本文针对电力生产中的实际痛点，研发了开关柜短波激光同轴测温枪，有效提高了作业效率与安全水平。开关柜红外测温是变电站巡视中最常用的检测手段之一——通过开关柜观察窗的红外窗口测量柜内触头和铜排的温度。传统红外测温枪发射的是长波红外线——通过观察窗的红外窗口时窗口对长波红外线有一定衰减——衰减量依赖窗口材质和表面清洁度。在开关柜运行数年后红外窗口表面蒙上一层灰尘或油污——衰减量增大——测温枪读到的温度比实际温度偏低——这个偏差可能达到数度甚至超过十度。当触头温度已经达到危险程度时测温枪却显示为正常——隐患被红外窗口的衰减量掩盖。如果能将激光同轴技术引入红外测温——测温激光与红外线同轴发射——就可以在发射红外线的同时用激光瞄准点精确定位测温目标——同时激光穿透窗口时不受灰尘衰减影响——保证测温读数的准确性。

存在问题

• 红外窗口灰尘和油污使红外线衰减测温偏低数度至十度以上
• 衰减导致触头高温隐患被掩盖
• 传统红外测温枪激光瞄准与红外线不同轴——瞄准点不准
• 测温读数受窗口清洁度影响大

创新目标

研制一把变电站高压开关柜红外短波激光同轴测温枪。采用短波红外线测温——短波红外线穿透红外窗口时的衰减远低于长波红外线——测温结果几乎不受窗口灰尘和油污影响。激光瞄准与红外线完全同轴——激光点瞄准的位置就是红外线测温的位置——瞄准精确。

技术方案

测温枪由短波红外测温模块和激光同轴瞄准模块组成。

短波红外测温模块的工作波长选择约1.6微米——这个波段的红外线穿透石英玻璃红外窗口时的衰减远低于传统的8-14微米长波红外线。相同条件下——短波红外线在灰尘和油污涵盖的窗口上衰减量约为长波红外线的几十分之一。测温读数几乎不受窗口清洁度影响——灰尘油污覆盖后读数几乎不变。短波红外测温的另一个优势是对金属表面的发射率更稳定——铜排和触头的铜合金表面在短波红外波段的发射率波动小于长波红外波段——测温重复性更好。

激光同轴瞄准模块通过一个精密光学合束器将一束红色可见激光与红外测温光路合并在同一轴线上——两者完全共轴发射。操作者通过测温枪的激光瞄准点对准开关柜观察窗内的触头——激光点落在触头表面——红外测温光路也跟着落在了同一位置。瞄准精度达到毫米级——在数米距离内激光点和红外测温点几乎完全重合。同轴瞄准保证了操作者瞄准的位置就是测温的位置——不像传统测温枪那样瞄准点和测温点有偏差。

创新亮点

• 1.6微米短波红外：穿透窗口衰减量为长波的几十分之一
• 不受灰尘油污影响：窗口清洁度差读数几乎不变
• 激光红外完全同轴：瞄准点即测温点毫米级精度
• 金属表面发射率更稳定：铜排测温重复性更好

落地应用效果

短波激光同轴测温枪已在开关柜红外测温中使用。在一个红外窗口积灰较严重的开关柜上——用传统长波测温枪测得的温度比实际值偏低约8度——而短波测温枪的读数基本接近实际值。检修人员反馈激光同轴瞄准非常精确——激光点落在哪个位置温度就是哪个位置的——不像以前用传统测温枪感受红外测温区域比激光点大。测温枪重量和尺寸与普通测温枪相当——不影响携带和使用习惯。

产出物：红外短波激光同轴测温枪一把（含1.6微米短波测温模块、光学合束器激光同轴模块）、便携保护套、使用说明书。

适用场景：开关柜红外窗口测温，同样适用于其他需要穿透玻璃或窗口进行精确测温的场景。

安全提示：测温时测温枪不可接触开关柜观察窗玻璃；激光不可直射人眼；测温枪电池电量低时及时充电避免测量偏差。

常见问题

Q：该创新成果的适用场景有哪些？

A：本成果适用于电力系统各类相关作业场景，包括但不限于变电站运维、输电线路检修、配电作业等。具体应用时可根据现场实际情况进行调整。

Q：与传统方案相比，主要优势是什么？

A：主要优势体现在作业效率提升、安全风险降低、操作便捷性增强等方面。经过实际应用验证，综合效益显著。

Q：后续是否有升级计划？

A：将根据现场应用反馈持续改进改进，进一步提升性能和适用性，拓展更多应用场景。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。