红外诊断在电力设备状态检修中的应用

摘要 红外诊断技术以其不断电、直观准确、非接触等优点成为了对电力设备进行运行状况检测和判断故障的有效途径。本文首先介绍红外诊断技术的特点，然后结合实际工作经验，重点对红外诊断技术在电力设备诊断和维护中的应用进行分析，为电力设备的实际检修工作和红外诊断技术的应用提供基础。

关键词 电力设备；检修；红外诊断；应用

中图分类号TM7文献标识码A文章编号 1674-6708（2014）113-0191-02

0 引言

红外诊断技术是在上世纪60年代进入电力设备检修领域的，由于其远距离、快速、直观、不断电等特点，可以在运行中对设备的早期缺陷作出可靠预测，便于工作人员及时采取措施进行预防，保证了电力系统的安全可靠运行，在电力设备检修领域推广十分迅速。我国的电力行业在1990年前后引入了红外热像仪，并开展红外诊断技术的理论研究与探讨。近年来，红外诊断技术作为一种无损检测手段在电力设备状态检修中得到了广泛的应用，在国家电网 《 输变电设备状态检修试验规程 》 中红外诊断被列为所有设备的例行试验项目。

1 红外诊断技术的原理与特点

1.1 原理概述

红外线和人们熟知的可见光都属于电磁波，只不过可见光的波长为0.38μm~0.78μm，属于人眼可以感受的范围，但是红外线的频谱范围为0.78μm~1000μm，人眼无法感受的。人们已经研究表明，自然界内一切高于绝对零度（-273℃）的物体都在自发的、不间断的向外辐射红外线，并且辐射出的能量随着温度的升高而增强。而红外诊断技术则基于这种自然界最广泛存在的辐射进行研究。以红外热像仪为例，其红外探测器会将物体辐射信号转变为电信号，电信号的强热与物体所释放的能量成正比，因而热像仪的输出信号可以很好的模拟出被测物体表明的温度空间分布情况。

1.2 红外诊断技术的特点

1）没有电磁干扰，无需接触和停运设备，可以有效的对电气设备进行大范围的检测，如悬空的高压线、大型变电站、运行中的发电机等；

2）检测效率高，检测结果直观、准确，可以检测出各类设备外部的接触性过热故障，而且能够有效的设备内部绝缘、线路回路缺陷等故障；

3）检测手段成熟，降低了劳动成本；

4）检测数据存储方便，有利于对已有故障进行有效分析，为后期的维护和建设提供可靠的依据，提高设备运行效益。

2 红外诊断技术在电力设备中的应用

2.1 红外诊断技术的常用产品

1）红外测温仪

红外测温仪主要由光学系统、信号处理系统、显示系统以及光电探测器等部分构成。首先光学系统会将其可视范围内的被测物所辐射的红外能量进行汇聚，然后光电探测器会将该能量转换为相应的电信号，该信号会被进一步的处理而最终转变为显示屏幕上的温度值。红外测温仪主要应用在电力设备外部热故障诊断，如接头的接触不良、器件表面的绝缘性能下降等。

2）红外热像仪

红外热像仪主要由光电探测器、光学成像物镜和光机扫描系统，显示系统等部分构成。光机扫描系统将被测物的红外辐射能量分布情况传输给探测器，进而探测器对该红外辐射能转换为电信号，电信号经过进一步的处理和转换变为显示屏上的红外热像图。这种热像图最主要的特点就是能真实的反映出物体表面的热分布场，能量辐射高的部分图像就明亮，反之就会相对暗些。

红外热成像仪可以有效对电力设备内外的热故障进行有效判断，将其对设备温度的感应形成相应的热分布图，以图像的明暗来反映设备内部器件温度的高低，进而对导电回路连接情况、电压分布情况、内部绝缘情况进行有效分析。

2.2 红外诊断技术在电力设备中的运用

虽然我国的电力行业在红外诊断技术方面起步较晚，但是在发电、输电、变电各方面的应用都取得了很好的效果。在发电检修方面，红外热成像仪可以用来检测锅炉和汽机的绝热情况，对发电机定子铁芯的绝缘以及一些接触点的焊接质量。在变电方面可以对大型变电站进行定期巡检，如可以对变压器的各部件的热成像情况进行比较和分析，及时有效的发现主变套管及外壳漏磁等问题，便于维护人员及时的消除事故。输电方面，红外诊断技术可以对线路的接头处进行可靠的诊断，迅速准确的发现接线点的接触不良、绝缘损坏或污秽以及材质工艺不良引起的局部发热或整体发热情况。

下面对一些典型电力设备的红外检测效果进行简单介绍：

1）电力变压器在端部出现局部高温现象。这种情况套管内部件接触不良引起的；

2）断路器的一些金属部位的瓷套出现稳定异常。这种情况可能是断路器内的触头接触不良导致的；

3）电力设备的避雷器型号较多，但它们在运行时都有轻微发热的器件。其热像特征的共同点是热场的分布性对均匀，有时会出现中间温度略高、两端稳定稍低的情形，但总体温差不大。当其温度场出现稳定分布不均匀，温差大的异常情况，则可判断该设备存在缺陷，其温度不均匀度直接反应了缺陷的严重情况。

2.3 红外诊断技术的分析方法

1）表面温度判断法

参照DL/T664-1999《带电设备红外诊断技术应用导则》等有关技术条款，当设备表面的温度值超出了规范中的标准值，那么可以根据设备的运行情况、环境情况、温度超标程度以及已有数据等判断设备是否存在问题。局限性在于主观性强，误判的可能性大；

2）相对温差判断法

这种方法主要针对电流致热型设备，当导流部分出现温度异常后，可以取两个监测点，利用[(T1－T2)÷(T1－T0)]×100%算出相对温差值，然后参照相关的规范进行判断。其中T0为环境参照体的温度，T1为发热点的温度，T2为正常点的温度；

3）同类比较法

主要是针对同一电气回路中的相同设备，但某一设备出现温升后，与其同回路的设备进行比较；

4）热谱图分析法

此类方法主要用于电压致热型设备，根据同类设备的正常和异常情况下的热谱仪来对设备的运行情况进行判断；

5）档案分类法

档案分析法需要建立大量设备的资料，进而分析同一设备在不同时期的数据变化趋势，从而诊断设备是否正常。

3 结论

红外诊断技术在电力设备上的应用已经取得了很大的进步，弥补了一些不易或无法发现的设备缺陷，并建立了一些设备的在线监测功能，促进了电气设备检修由定期检修向状态检修过渡。同时，我们应该注重对科技升级和检测人员的培训，深入掌握电气设备的运行、仪器的原理以及各种影响因素，推进红外诊断技术在电力设备诊断中的规范化应用。

参考文献

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