维谛UPS电源红外成像，“看得见”的异常热点-维谛精密空调
引言如果把机房低压配电系统和终端用电负载比喻成人的身体，那么配电回路就像遍布人体内大大小小的血管，在能量的输送和转换过程中起着至关重要的作用。对于人来说，血管不通，后果你懂的！同样，配电系统回路有隐患，会直接威胁终端负载的运行安全，在影响配电系统回路安全的诸多因素中，异常发热是最常见的因素之一。
如下图一，在传统的低压配电系统中，一般包含低压变压器、柴油发电机组、进线柜、补偿柜、母线联络柜、ATS切换柜、馈电柜、输入输出配电柜、维谛UPS电源、开关电源、机房空调、终端负载、环境监控、消防等等设备，各设备间通过铜排或电缆连接，配电路由遍布整栋建筑，环境复杂；途径多路开关，节点众多。每一个节点，都是通过人为连接的，如果存在连接不良，由于阻抗的原因，电流流过时就会形成异常发热点，严重发热时甚至会引起火灾。
机房运维，就是要发现并消除这些运行隐患。但根据以往经验，很多配电系统都存在异常发热的节点，包括有专人维护的专业机房也不例外。原因就是这些异常发热的点，如果不借助专业仪器，仅靠常规维护方法不易发现。下面就介绍一下机房配电维护的好帮手----红外热成像仪，及其应用案例。
红外热成像技术在运维中的应用
红外热成像仪的工作原理，是利用红外探测器和光学成像物镜接收被测目标的红外辐射能量分布图形，反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。简单来说红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量辐射转变为可见的热图像，热图像上不同颜色代表被测物体的不同温度。目前红外热成像技术已经较多应用于电力、冶金、石化、机械、医疗、质量控制、监控等领域。下面以一些具体的场景，来展现红外热成像技术在配电系统运维中的应用。
一、日常维护中的应用
如前所述，配电路由中发热异常会对系统安全构成威胁，因此相关标准对于配电系统中不同部件的温升有明确限制要求，以《中华人民共和国通信行业标准YD/T585-2010通信用配电设备》为例，其限制要求如图二所示。
首先看如下案例1：在为某用户配电系统做红外热成像检测中，发现配电柜中一路开关的上端，其B相铜排和开关连接点处严重发热，温度已高达91℃，对比上述标准，显然温升超出了标准，对应到右图的可见光图像，可见B相铜排热缩套管及信号检测端子，已经由于过热而变色发黑。随着支路电流增大或环境温度升高，节点温度会进一步升高，严重威胁运行安全。在后续的处理中，发现造成异常发热的原因是B相铜排的螺栓，施工时未按要求紧固。
以上是温升超标的案例，那么如果温升没有超过标准的限制要求，是否就是安全的呢？
请看如下案例2：某配电支路开关，经检测，在环境温度26.8摄氏度的情况下，A相电缆温度达43.1℃，从热成像图上看，明显高于B相和C相温度，对比明显。相对于环境温度16.3℃的温升并未超过标准限制要求，是否就可以判定为安全呢，还要结合A\B\C三相的实测电流来看。经实测，A\B\C三相电流值相当，均为25A左右，同样的电流，同样的材质和路由，温升应该一致，所以A相的温升仍然判定为异常。经进一步检查，发现原因和案例1中类似，同样为开关A相上端电缆未可靠紧固，随着支路电流增大，发热会进一步加剧，虽然目前温升未超标，仍然是严重的运行隐患。可见，借助红外热成像仪，还可以通过三相温升的对比，来发现隐患。
以上是通过红外热成像仪，在日常维护中就能发现的隐患，但还有一类隐患，通过日常维护不易发现，就是维谛电池充放电直流回路中的隐患。在动力系统中，为了在市电停电后能够继续为重要负载提供不间断电源，维谛UPS电源和开关电源都需要配置大量维谛蓄电池。维谛电池节与节之间，组与组之间，以及维谛蓄电池组与维谛UPS电源、开关电源之间，回路中有大量的铜排、电缆、接头、开关、熔断器等。在市电正常的情况下，维谛UPS电源（以维谛UPS为例）为维谛电池组进行浮充充电，充电电流较小，一般不超过3A，仅用于补充维谛蓄电池组的日常损耗。在这种情况下，日常维护就无法发现案例1和案例2中的问题，就需要专门在维谛电池组有大电流进行充放电时进行红外热成像检测。前瞻性的做法，一般是在系统投运之前，就利用假负载为维谛蓄电池做放电测试，并在这个阶段借助红外热成像仪发现隐患并进行消除。如果在后期的维护中想复检，或比较老的系统在投运之前没有做过假负载放电测试，仍然可以通过专项的红外热成像检测来排查隐患。具体应用请见如下案例3和案例4。
案例3：某维谛UPS电源配套的维谛电池组，日常无充放电电流时做红外成像检测无法发现异常，但在某次做维谛蓄电池容量测试时，通过红外热成像仪对维谛电池开关进行检测，发现在有电流的情况下，维谛蓄电池开关正极接线相对于负极发热异常，达100华氏度（约38℃），进一步检查发现正极螺栓没有可靠紧固，导致节点阻抗大，从而引起异常温升，如右图的可见光图像所示，正极螺栓存在松动。
案例4：某维谛UPS电源配套维谛电池组，在做定期放电测试时，通过红外热成像仪发现，其中一个维谛蓄电池端子发热异常，温度达60℃；同时发现组内有一节维谛电池壳体发热严重，达41℃，如图六和图七所示。经进一步检查和测试，发现图六中的维谛蓄电池端子，铜鼻子根本就没有压，仅是把线缆铜芯插入铜鼻子并套了热缩管；而图七中的维谛电池经测试有落后现象，内阻达13.22毫欧，而同组内的正常维谛蓄电池内阻在1.5毫欧左右。可见，借助红外热成像仪器，还可以及时发现有问题的维谛电池单体。类似本案例中的情况，如果处理不及时，维谛蓄电池发出的热量积聚，极易造成热失控后整组维谛电池报废，甚至造成安全事故。
三、停机（大修）前后应用
并不是所有用户都有条件在日常维护时做经常性的红外成像检测，但是如果系统要做割接、大修、或并机系统中停单机等操作前后，为保安全，建议还是要做专项的红外成像检测，请参见如下案例。
案例5：某用户维谛UPS电源1+1并机系统，需要对维谛UPS电源做单台的停机检修工作。停机之前，考虑到安全，先对输入输出配电柜做了红外成像检测，结果发现维谛UPS电源输出并机柜内存在一处异常热点，如图八所示，由于铜排位置隐蔽，用户日常巡检时并未发过异常，此次根据红外热像图的指引，发现热点位置所处的铜排搭接螺栓上，根本就没有螺母，如右图的可见光图像所示。
如下图九为1+1维谛UPS电源并机系统示意图，而热点所处的位置，恰好位于图九所示的单机输出铜排上，如果不是提前发现并排除掉隐患，2号维谛UPS电源停机后，所有负载将会由1号机及其路由单独来带，电流将会增加1倍，必然会加剧温升，后果就不难预测了。
总结
造成配电系统节点发热异常的原因，大体可以归结为施工工艺不合格和材料腐蚀或氧化导致接触面阻值变大、长期运行松动这三类。施工工艺的问题，主要常见类型为
（1）螺栓未按扭力要求紧固，
（2）铜鼻子压接不良，
（3）螺栓未按要求装配弹垫
（4）接触面积不足等原因。
配电系统庞大复杂，节点众多，热点可能就隐匿其中，艾默生网络能源（Vertiv）可以提供业内专业的红外热成像检测服务，专业的仪器、正确的方法，让配电系统异常热点无处遁形，让运维工作变得安心！
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