红外热成像技术在电力设备状态检修中的应用分析

红外热成像技术在电力设备状态检修中的应用分析

刘全庆

（国网恩施供电公司湖北省444300）

摘要：红外热成像技术作为有效的检测电力设备状态检修技术，正在越来越多的被广泛应用于各领域。该技术的应用，以温度检测寻找故障，具有科学依据和指导性作用。本文就红外热成像技术在电力设备状态检修中的应用进行深入探讨，以供参考。

关键词：电力设备；状态检修；红外热成像技术；应用

引言

电力设备状态检修，是对整机元器件整个设备的检修，也是确保设备正常运行的主要方式。元器件一旦失灵或故障，将给整个系统设备的运行带来不必要的麻烦。以红外线成像技术应用为基础的电力设备检修新技术，能够迅速、准确地对故障进行分析定位，成为检测诊断的主要观测指标。基于红外热像仪的原理及优点，结合电力设备状态检修，探讨红外热成像技术的应用。

1红外热成像技术概述

1.1红外热成像技术的原理

任何物体都是由若干个分子构成，并且构成物体的分子无时无刻不在进行无规则的运动，运动会产生热量，从而不断的向外界辐射红外热能，在物体的表面就会形成一定的温度，也就是相关领域中俗称的热像。红外热成像技术就是通过对这些红外辐射热量的吸收，检测出输电设备表面的温度，同时通过成像图像探测物体表面温度场分布，从而对输电设备发热情况进行判断。同时红外热成像技术能够通过图像对这些肉眼看不到的热像进行直观展示，具有较高的灵敏度，即使是设备细微的热状态变化也能够检测出来，反映输电设备外部与内部的情况，具有极高的可靠性，能够及时有效地发现输电设备的隐患，为输电设备正常运行提供安全保障。

1.2红外热成像技术所用的仪器

采用红外热成像技术进行输电设备状态检测，所用的仪器被称为红外热像仪。这种仪器主要通过红外热成像技术对待测设备红外热辐射进行探测，然后经过电信号处理、光电转换等方式，将探测到的温度分布图形成可视图像。该仪器主要有电路、平面探测器、图像处理软件等。焦平面探测器主要作用在于对设备温度分布的感知，同时将感知的情况转换成电信号；但是转换成的电信号十分微弱，还需要后续电路将这些电信号进行处理，包括逻辑处理以及电子学放大处理，提高设备温度分布观测清晰度；而图像处理软件就是将经过放大处理、逻辑处理过的电信号再次加工，将设备物体温度分布情况以可见光像的形式呈现出来。

1.3红外热成像检测方法

在当前的科技条件下，红外热成像诊断方法可以分为四种：

（1）热谱图分析

该方法是通过同一类设备在正常情况和异常情况下的热谱图差异比较判断设备是否正常的方法，对于一些常用电器出现的常规故障来说，这一方法易懂且易操作。

（2）表面温度判断

表面温度判断法是遵照已有的标准，对设备显示过热的部位按相关的规定判定它的状态正常与否。凡温度或温升超过标准者可根据温度超标的程度、设备负荷率大小、设备的重要性以及设备承受机械应力的大小来确定设备缺陷的性质。这种方法可以判定设备的部分故障情况，但不可能充分显示红外诊断技术超前诊断的优越性，下述的相对温差判断法可弥补表面温度判断法的不足。

（3）相对温差判断

“相对温差”是指设备状态相同或基本相同（指设备型号、安装地点、环境温度、表面状况和负荷电流等）的两个对应测量点之间的温差与其中较热点温升之比的百分数。相对温差判断法是为了排除设备负荷和环境温度不同对红外诊断结果的影响而提出的。当环境温度低，特别是负荷电流小的情况下，设备的温度值并没有超过相关标准的规定，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存在，往往在负荷增长或环境温度上升后，就会引发设备故障。故对电流型设备还可采用“相对温差”来判别故障存在与否。

（4）档案分析

档案分析法时将测量结果与设备的红外技术档案相比较来进行分析。这种方法有利于对重要的、结构复杂的设备进行准确诊断。应用这种方法的前提是要为被诊断的设备建立红外热像检测技术档案，在诊断设备有无异常时，可以分析该设备在不同时期的红外热像检测结果，其中包括温度、温升和温度场分布有无变化，掌握设备发热的变化趋势，同时还应参考其它相关检测，进行综合判断。

2红外热成像技术在电力设备状态检修中的应用

2.1发电机内部故障的红外检测

全封闭的发电机本体可用红外成像仪对发电机端盖因漏磁而引起的涡流损耗发热、轴承发热以及冷却系统局部不畅等缺陷进行检测和定位，对于定子绕组的故障。可以采用在发电机定子绕组中加入电流，等到温升稳定后，记录绕组接头的热谱图，并对其进行分析，通过温升异常的接头来快速准确定位接触电阻偏大的定子绕组接头。

2.2高压电气设备内部导流同路故障的红外检测

许多高压电气设备的内部导流同路因连接不良，接触电阻增大而出现过热。当改变负荷电流时，其发热功率和表面红外热像也随之改变。所以，通过红外热像，就可以分辨设备内部导流同路的连接故障。这类故障又可称为电流致热型故障。

2.3高压电气设备内部绝缘故障的红外检测

许多高压电气设备的内部绝缘由于密封不良，进水受潮，或者因绝缘介质老化导致电气绝缘性能下降，甚至会出现局部放电或击穿此类故障的发热功率与运行电压有关，而与负荷电流大小无关。绝缘故障的外部特征，往往是表现为温度上高下低的热场分布据此，可判定为设备出现相应的绝缘故障这类故障又可称为电压致热型故障。

2.4电力电缆和电线的红外检测

电力电缆和电线是远距离传输强大电力能源的载体。传输电缆的好坏直接关系到电能输送。电缆引线接触不良、内部接头接触不良、电缆头局部绝缘欠佳、电缆引线套管破损等都引起接触电阻增加、电流增大而发热。图1是某一高压线接头用红外检测时红外热图像，检测出其温度高达256.8℃，维修人员当场就上线进行带电检修。同理，导线由于材质不好，电流通过时也会引起发热。随着负载的增加，流过导线的电流也会增大，导线上的热量会不断积累，时间一长也会引起故障。

图1高压电力电缆故障红外热图像

3结语

综上所述，在电力系统引进红外热成像技术对电力设备进行检修，极大地改善了现有的检修条件，可以快速、有效地找到故障点，并及时排除故障，保障电力设备的正常运行，促进了我国电力事业的发展。

参考文献：

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作者简介：

姓名：刘全庆（1983.09.27），性别男，籍贯：广西南宁市武鸣县人，学历：本科，长江大学，现有职称：助理工程师，研究方向：220kVGIS设备带电检测及检修。国网恩施供电公司检修分公司建始运维站