万晓天
（广州发展电力集团有限公司 510623）
摘要：针对远红外成像仪在电气设备故障检测中的应用，阐述了远红外热成像检测的原理、应用、使用注意事项以及日常管理工作。
关键词：红外热成像；电气设备；故障检测
1.引言
远红外热成像仪是利用现代高科技技术，对运行设备进行无接触检测的一种设备。使用远红外热成像仪可以对电气设备，如发电机、变压器、升压站设备、电缆接头等大量设备进行在线检测，因此对及时发现、处理、预防重大事故的发生能够起到重大作用。目前，很多企业都购买了性能优良的远红外热成像设备，但好的设备如果没有有效的应用和管理，会限制其发挥其应有的作用。本文依据红外热成像仪在电气设备上的使用及管理经验，结合现场工作实际，阐述了红外热成像仪在电气设备故障检测中的主要应用及重点管理事项，期望对现场红外检测工作有所帮助和启发。
2.红外检测原理及检测特点
电力系统运行中的各类电力设备和线路都会产生一定的热量，并不断向外辐射红外热能，从而在物体表面形成一定的温度场，俗称“热像”。红外热像仪的测温原理是：红外热像仪的物镜接收电力设备表面所辐射的红外线，经光学系统会聚，把接收的红外能正好落在系统的焦点上，即红外探测器焦平面上；经探测器的光电转换，将电力设备的红外能转变成电能，再经一系列的电信号处理，在热像仪的取景器上得到一幅所测电力设备的热图像。
红外热像仪检测特点：（1）成像检测、图像直观，在显示屏中可以清楚地看到异常点的个数和位置；（2）高灵敏度、高分辨率，能探测到小于0.1℃的温差，实现远距离检测；（3）在线进行非接触检测，检测面积大，提高了检测效率；（4）不受电磁干扰，在输变电站、高压线等强电磁场地方使用不受影响，热图像稳定；（5）可用计算机进行分析，便于将热图按设备分类建立档案及后期分析、处理和提出成像分析报告。
3.红外热成像仪在电气设备检测中的应用
运行电力设备，由于电流、电压的作用将产生发热，主要包括电流效应引起的发热和电压效应引起的发热。电力设备发热故障基本上可分为两大类，即外部故障和内部故障。
外部发热故障：它以局部过热的形态向其周围辐射红外线，各种裸露接头、连接体的热故障，其红外热图显现出以故障点为中心的热场分布。所以，从设备的热图中可直观地判断是否存在热故障，根据温度分布可以准确地确定故障的部位及故障严重程度。
内部发热故障：它的发热过程一般较长，且为稳定发热，与故障点接触的固体、液体和气体，形成热传导、对流和辐射，并以这样的方式将内部故障所产生的热量不断地传递至设备外壳，从而改变设备外表面的热场分布情况。
针对不同电气设备的工作特性，红外热成像仪可以对发电机、变压器、电力电缆、220KV系统内SF6断路器、隔离刀闸、电压互感器、电流互感器、避雷器、耦合电容器、绝缘子串以及低压电气和二次回路进行检测。主要红外检测案例如下：
4.红外热成像管理工作的建议
4.1 要制定并明确红外检测的设备、项目和周期。日常红外检测设备、项目和周期建议见下表；对新建、扩建、改建和大修后的电气设备在带负荷后一周内（建议不少于24h）应进行一次红外检测诊断；对检测中发现存在问题的设备应该根据设备重要性适当缩短检测周期。
日常红外检测设备、项目和周期
项 目方法及要求周期
发电机和电动机
1定子绕组接头质量诊断外加电流法检测直流电阻超标、
更换绕组或绝缘、必要时
2定子铁芯绝缘用380V厂用电源通过调压器对定子铁芯励磁更换定子槽楔后、
更换或修理硅钢片后
3碳刷和集电环接触情况温度分布均匀，温度限值120℃1周
4冷却系统运行情况无局部堵塞情况1周
5轴承发热情况温度不宜超过85℃2周
变压器
1油浸变压器箱体涡流损耗发热热谱为环形，不宜超过85℃1周
2油浸变内部故障造成箱体局部发热热谱不是环形，伴随油的气化1周
3潜油泵电机过热不接近绝缘耐热等级所要求的温度1周
4管道堵塞或阀门未开应畅通的管道和阀门温度无明显变化1周
5油枕缺油和假油位通过油气分界面观察1周
6油枕积水检查油枕底部有无分界面1周
7高压套管检查精密点检，建立热图台帐，检查套管有否介质损耗增大、
缺油、导电回路连接不良缺陷精密点检1月
8干式变压器铁芯绝缘不良检查局部是否存在高温1周
电流互感器和电压互感器
1内部损耗情况精密点检，建立热图台帐，每次检测完后需与原始数据对比，
检查检查表面温差和相间温差变化情况精密点检1月
2内部连接件接触不良观察出线头和顶部油面处温度1周
3外部连接件接触不良相对温差小于20％为一般缺陷，20％～80％为重要缺陷，80％以上为紧急缺陷1周
4缺油通过油气分界面观察1周
电力电缆
1电缆头接触不良红外目测，相间对比2周
2电缆绝缘不良红外目测，精密检测2周
3电缆整体发热红外目测2周
避雷器
1发变组系统避雷器精密点检，阀型和金属氧化物避雷器分别建立热图台帐，
每次检测完需与原始数据对比，检查表面温差和相间温差变化情况精密点检1月
电力电容器
1220KV升压站内耦合电容器精密点检，建立热图台帐，每次检测完后需与原始数据对比，
4.2 要制定并明确检测方法
（1）检测时一般先用红外测温仪对所有应测设备进行全面扫描，找出热态异常部位，然后对异常部位和重点检测设备进行准确测温；（2）针对不同的检测对象选择不同的环境温度参照体；（3）测量设备发热点、正常相的对应点及环境温度参照体的温度值时，应使用同一仪器测量；（4）正确选择被测物体的发射率；（5）作同类比较时，要注意保持仪器与各对应测点的距离一致、方位一致；（6）正确键入大气温度、相对湿度、测量距离等补偿参数，并选择适当的测量范围；（7）应从不同方位进行检测，求出最热点的温度值；（8）记录异常设备的实际符合电流和发热相、正常相及环境温度参照体的温度值；（9）对难于判断的异常设备在准确测温后需用分析软件进行分析。
4.3 要注意红外检测时对环境的要求
（1）检测设备时的环境温度不宜低于5℃，空气湿度不宜大于85％，不应在有雷雨雾雪及风速超过0.5m/s的环境下进行检测；（2）室外精密检测应该尽可能在日出之前、日落之后或阴天进行。室内精密检测宜闭灯进行；（3）在保证安全的情况下，应打开遮挡红外辐射的门或盖板，测量完毕及时恢复。对新建设备要求考虑能进行红外检测，如6KV开关柜改造可在触头处和电源电缆处线处加装便拆卸测量孔。
4.4 要重视对红外成像仪的保管、维护和使用
（1）要指派专人保管、维护和使用；（2）存放前需将红外热像仪内的电池取出，电池电量需充足待用；（3）使用人员在使用前应确认仪器完好，并按操作程序和注意事项使用，避免仪器磕碰损坏。在使用后应该擦拭干净，完好归还保管人处；（4）红外成像仪需定期进行校验，校验周期建议为1年，校验后需贴好标识。
5.结束语
有句古话：“公预善其事，必先利其器”，红外成像仪是电气设备故障诊断的“利器”，规范的管理措施和使用方法也同样是“利器”，二者双剑合壁，保障红外诊断工作长期持续有效开展的“善其事”就离我们不远了。
参考文献：
[1]黄涛，袁振．红外热成像技术在电气设备维护中的应用[J]．产业技术与理论，2015（9）
[2]周国安．红外技术在电气设备检测中的应用[J]．红外，2007（5）
论文作者:万晓天
论文发表刊物:《河南电力》2018年19期
论文发表时间:2019/4/12
标签：故障论文; 精密论文; 设备论文; 电气设备论文; 温度论文; 温差论文; 成像仪论文; 《河南电力》2018年19期论文;