摘要：当前，我国的红外技术诊断的应用越来越广泛，尤其是在高压电气设备的检修中。电气设备故障通常主要是热故障，包含内部与外部故障两方面，导致内部故障的主要原因是设备内导电回路接触不良抑或互感器内部接头出现松动的现象等，利用红外热成像技术，可以有效地对内部故障进行诊断，提高故障检修的效率。
关键词：高压电气设备；故障诊断；红外检测技术
1高压电力设备主要故障及诊断原理
1.1 接触电阻损耗增大故障
电气设备的电力系统中，所有的金属导体都存在一定大小的电阻。当回路中有电流通过这些导体时，由于电阻的存在，电能的一部分便会以热量的形式消耗掉。由于电阻的存在而产生的发热功率计算公式为：P=I 2 R，其中P表示该导体的发热功率，I表示通过该导体的电流；R表示该导体的电阻。当电气设备之间接触不良时，该处电阻值增大，导致发热功率明显比附近的导体功率要高，因此导致该处温度升高，发热明显。
1.2 介质损耗增大故障
此处的介质主要包括电气设备中的电介质以及导体周围的电气绝缘油等。在交流电场中，由于电气设备系统中的介质极化方向一直在改变，因此消耗电能而产生热损耗。热损耗功率计算公式为：P=U 2 wCtanD。其中U表示电气设备中的电压值；w表示交变电压角频率；C表示介质的等值电容；tanD表示介质损耗角正切值。高压电气设备正常运行过程中也会产生一定的介质热损耗。当高压电气设备中的绝缘介质受到破坏时，介质损耗角的正切值会增大，使得介质热损耗功率增大，最 终导致电气设备运行温度增加，故障产生。
1.3 铁磁损伤增大故障
由于设备结构不合适以及铁芯材质低劣、芯片与芯片之间的绝缘损伤等造成设备内部的短路，造成回路产生磁饱和或磁滞，在芯片间短路处产生环流，从而引起电能损耗产生热量。
1.4 缺油
在高压电气设备运行过程中由于故障导致渗油或电气设备变压器的套管排气故障等引发缺油，可能会导致油面放电，引起电气设备表面温度升高。这种情况一方面是由于设备内油位的上下介质之间不同的热特性参数值引起；另一方面是由于放电产生热损耗。
1.5 电压分布异常和电流泄露过大故障
高压电气设备在正常运行状态下，回路中存在特定的泄露电流及电压分布设备，它们是输电线路绝缘子和避雷器。在高压电气设备正常运行情况下，它们不会出现问题，可当高压电气设备中部分出现故障时，分布在这些设备中的电压和泄露电流就会发生变化，从而导致电气设备表面温度分布出现变化。
2高压电气设备中红外技术诊断应用要点
2.1 合理选择红外诊断设备
当前在输电线路架设施工时，通常会使用较高的杆塔，现场的仪器和绝缘子金具等，高度通常都会超过20米，在利用红外技术进行诊断时，就需要增加长焦镜头，在实际应用的过程中，需要对检测距离进行控制，以确保成像的清晰度。针对距离对红外诊断技术精度的影响，在发现热点后，要进行登杆复测外，或者可以使用红外城像摄像机，选择探测器性能较好的设备。
2.2 创新红外技术诊断方式
在高压电气设备诊断中，红外技术诊断的应用通常会受到检测距离以及气象条件等的影响。供电公司从实际方面考虑，如果大量购入较为高端的设备，会导致设备运维管理成本的增加，所以，加强红外技术诊断的研究，是十分必要的。
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2.3 加强技术要点的把控
对高压电气设备进行红外技术诊断作业时，由于材料的物理结构与厚度不同，会对辐射率造成不同程度的影响，导致红外检测精度不够准备。所以，在开展红外检测工作前，需要严格核实设备被检测物体的反射率。
3红外检测技术在高压电气设备故障诊断中的应用举例
3.1 检测电流、电压互感器的内部缺陷
高压电器设备在正常运行状态下，电流互感器会有较大电流通过，且电压较高，电流互感器内部的铁、铜介质损耗引发设备升温，而受到高电压的作用，电流互感器内的绝缘介质也会损耗致使设备升温，两面夹击之下设备升温明显。除此之外，电流互感器铁芯片之间部分出现短路情况、绝缘介质内出现大量气隙、电场中出现杂物以及高压电气设备内电场异常分布以及由于加工工艺缺陷而导致的绝缘层松动等这些因素，都是导致高压电器设备局部温度过高的原因。这些问题可以利用红外检测技术进行检测并且迅速判定故障类型。由于电压互感器的热容较小、且体积不大，导致电压互感器内部的铁、铜以及绝缘介质等极易出现损耗。由于这些介质的损耗而导致热功率增加从而导致电压互感器表面温度升高。应用红外检测技术诊断电压互感器时，可排除电压互感器内部铁芯片之间的短路情况以及互感器内部线圈短路等问题，有利于提高故障判断的准确性。
3.2 检测高压套管内部问题
若油纸电容式套管密封欠缺的条件下，一旦浸水会导致电容芯绝缘材料受潮、加速老化，很容易导致绝缘开裂，一旦绝缘出现开裂则会导致开裂部位出现放电现象、高压套管内部缺油，从而导致套管介质损耗增大等情况。由于高压套管内部介质损耗而导致的套管表面温度升高幅度为1℃，如果在工作环境中发现高压套管的表面温度升高幅度高出0.3℃-0.9℃时，标志着高压套管内部介质损耗已超限定值。这种问题一旦出现则会使得油位快速下降、充油套管缺油等问题。当套管油位下降较多时，则会在空气和油的界面处产生较明显的温度差。此时，可根据假油位及缺油热像特征利用红外检测技术诊断套管内出现的问题。
3.3 监测断路器以及避雷器的内部问题
利用红外检测技术可诊断的断路器的内部缺陷问题包括断路器内部受潮、缺油以及中间触头、动静触头、静触头等接触不良的缺陷；可利用红外检测技术诊断的避雷器运行故障包括在运行过程中可能出现的温度分布异常、局部温度升高、相间温差增大等故障。利用红外热成像技术与带电检测技术配合使用，可诊断因阀片破损导致的整体或局部元件发热以及避雷器受潮导致的故障和非故障元件发热等的问题。
3.4 检测电抗器内部问题
对于电抗器而言，漏磁是其主要问题。电抗器的结构与变压器很相像，但是电抗器相对简单一点。若在高压电器设备运行过程中，电抗器出现漏磁问题，且问题较严重的情况下，在电抗器的外箱表面会产生感应电动势并且按照电抗器外壳螺栓的流动路径进行环流，一旦出现这种问题，则会导致电抗器外壳局部高温，螺栓温度升高，甚至导致绝缘油出现异常色谱。这种问题发生时，若利用红外检测技术，红外热成像呈现出来的是一个热场分布图，该热场分布图是以过热螺栓或环流区域为中心。
结语：综上所述，高压电气设备的正常运转关系到国民经济的正常发展，保证其高效持续运行是促进经济快速发展的有效手段。红外检测技术诊断高压电气设备已得到广泛认可和应用，红外检测技术的应用进展直接影响着高压电气设备的故障监测。该技术相关研究人员应该加强红外检测技术在高压电气设备故障检测中的技术应用研究，不断总结规律，提升检测效率，逐步提高红外检测技术在高压电气设备故障检测中的应用效果。
参考文献：
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[3]莫顺强.红外热像故障诊断技术在高压电气设备中的应用[J].科技创新与应用，2014（30）
[4]吴继平，李跃年.红外热成像仪应用于电力设备故障诊断[J].电力设备，2012，5（35）
论文作者:扎西
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/14
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