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摘要：为满足我国经济增长的要求，电力系统在最近几年获得了跨越式的发展，电网的兴建数量与规模均呈现一定程度的增长。其中，为了确保电力系统可以稳定且可靠的工作，在故障诊断过程中应用红外热成像技术就显得尤为重要。鉴于此，本文首先以介绍红外热像仪的测温原理与特点为切入点，对其应用于诊断高压电气设备故障进行分析，并详细探究了影响红外热成像仪故障检测结果的影响因素。
关键词：电力系统；故障诊断；红外热成像技术
引言：为了提升电力系统的输配电能力，必须在电力系统中应用性能优良的控制装置，从而确保电力系统得以稳定与安全的运行。然而，即便电网在运行过程中得到了稳妥的维护，但是仍存在一定概率出现故障状况。此外，在实际电力系统运行过程中发现，部分薄弱环节会在此过程中出现程度不同的故障，极大的影响电力系统的工作。因此，随着红外热成像仪的应用，不仅可以很好的对隐藏故障隐患进行预防，而且将电力系统设备故障率降低，对电力系统中的设备的稳定性有着较大幅度的提升。
一、红外热像仪的测温原理与特点
1、测温原理
红外热像仪的测温原理主要指的是：电力设备表面所辐射的红外线由其物镜进行接收，并汇聚在光学系统之中，从而使得系统红外探测器的焦点位置可以接收传输过来的红外能；随后光电转换在探测器处完成，从而电力设备外表面辐射的红外能转变为电信号，最终将热成像在热像仪的取景器中显现出来。其中，温度异常点可以直接在热像图中观察出来，并显示出确切的温度值。红外热像仪的应用可以实现无接触温度测量并输出热像图，从而及时发现电力设备的隐藏故障隐患，提升电力系统各个电气设备运行的可靠性。
2、应用特点
2.1高灵敏度、高分辨率
红外热像仪具有较高的测温灵敏度，当室外温度为30℃时，热像仪的灵敏度范围为0.12℃~0.02℃，并且细微的温差也可在设备表现分辨出来，以此提升判断设备运行情况的准确性。此外，热像仪的像素可高达76800点，所以电力设备的细节部位可以用红外热像仪探测出来，并且可以实现远距离的温度探测。
2.2检测效率高
当红外热像仪对准电力设备后，便可以在显示器中查看设备的热分布状态。如果有故障存在于设备中，可以将该故障点的热像图或温度值上传至计算机中进行进一步的分析与处理。通常来讲，先进的红外热像仪可以存储与采集数百万点的温度信息。
2.3非接触检测，检测面积大
通常在检测电力设备热点故障过程中，红外热像仪会距离被测设备一定距离，最远可至上百米。因此，一大片面积的电力设备，例如，范围大的变电设施、悬空的高压线等电力设施可在红外热像仪的视场内观察到，从而完成总体情况的检测，随后再对异常热点进行细致的检测。
2.4在线带电检测
由于热像仪探测的是设备表面热辐射的红外能，不需要与被测物体接触，因此任何带电工作的电力设备都可以用红外热像仪检测。以往的检修方法是让设备停止运行，由人工对电气接头进行清洁与紧固，这种检修方法既费时又费工，效果不佳。采用红外热像仪检测，可在不让设备中断运行的情况下，找出不良的接头，非常省事省时，效果又好。
二、红外技术诊断高压电气设备过热故障
1、高压套管故障
1.1内部故障
内部故障包含了中间接头接触不良、静触头接触不良、颞部受潮等故障现象。让断路器的内部出现了受潮现象，就会呈现出整体发热热像。当断路器耦相间温差大至30℃，并且在断开了负荷电流之后，温差不发生变化，就可以判定设备内部出现了受潮现象，需要指派相应人员进行处理。内部出现故障最大可能性是触头故障。通过实际的统计调查，我们可以从表格 1 当中发现内部故障存在的规律。
表1 内部故障规律
1.2套管缺油故障
高压套管出现缺油故障：其一，变压器油和套管油相互连通；其二，变压器油与套管油相互分开，但是由于出现个别原因导致假油位出现或者是套管缺油现象。前者主要产生的原因是在安装或者是充油过程中没有将套管内的气体排除，所以，只需要将套管内的气体排出就可；后者主要是油与空气分界面当中介质村爱参数不一的热物性，从而使得油面的温度差异较大，从而存在明显的温度突变的热像特征在油面处。
2、高压断路器故障
2.1内部故障
内部故障包含了中间接头接触不良、静触头接触不良、颞部受潮等故障现象。让断路器的内部出现了受潮现象，就会呈现出整体发热热像。当断路器耦相间温差大至30℃，并且在断开了负荷电流之后，温差不发生变化，就可以判定设备内部出现了受潮现象，需要指派相应人员进行处理。内部出现故障最大可能性是触头故障。
2.2外部故障
外部故障指的在大气中裸露的中高压断路器的触头座和出线头连接处出现了不良连接现象。此故障是以接线线头为中心的温度分布为主要的红外热像图特征，并且其关系是相互对应的。其中需要强调的是，对于少油断路器的缺油故障，其热像特征主要是油界面处存在突变的温度，并且较为清晰，而缺油部分的温度相对较低。而位面是否低于了油位警戒线这是缺油判断的重要依据。
三、红外在线检测与故障诊断结果受到影响的因素
1、运行状态的影响
电气设备无论是电压效应引起的绝缘介质故障、电流效应引起的导电回路故障，还是泄露电流过大抑或是电压分布不均匀等等，从而导致设备发热和温度的升高，都联系到了设备的运行状态。在额定电压下运行时，并且随着负荷的增大，其温度的升高以及发热现象也就越严重，也将故障点的热异特征性暴露的更加明显。所以，在使用红外检检测设备时，需要确保设备在额定的电压以及满负荷的状态之下运行。
2、气象条件的影响
气象条件对于电力设备的影响主要指的是、雨、雪、风、温度等大气环境。使用红外检测时，最好是选择无风、无雾、无雨，并且温度适中的春季进行，或者是温度处于相对稳定状态的夜晚。
3、设备表面发射率的影响
其一，通过图像运算方式，可以将设备表面发射率产生的影响消除；其二，对于故障频发的设备部件，需要经常使用红外技术进行检测，并且数据结论不够可靠时，就可以在其外部敷涂适当漆料涂层，从而来稳定其发射率。
4、背景辐射和环境的影响
为了尽量的减少背景辐射以及环境带给电力设备红外检测的影响，可以采取以下几种方式：其一，如果电气设备处于户外，尽可能的选择无光照的阴天或者是在日落之后到黎明之前进行；其二，在检测期间，可以在红外检测仪上加装红外滤光片，或者是采用遮挡措施，都能够减少太阳或者是周围温度较高的物体对于红外检测带来的影响；其三，在检测时，选择参数适宜的仪器以及确定好检测距离，减少背景辐射带来的影响。
结语：电力系统采用红外热像仪对电力设备进行故障检测，实践证明是非常有效的，也是十分必要的。热像仪显示的热图像清晰、直观，测得的温度数据准确。它可以准确地判断电力系统的许多过热隐患，以帮助合理安排检修，大幅度降低维修费用，保障电力系统安全运行，大大降低故障率。
参考文献
[1]邵进，胡武炎，贾风鸣，胡育蓉，马晓薇.红外热成像技术在电力设备状态检修中的应用[J].高压电器.2013（01）
[2]韦强.红外技术在电力设备状态检修故障诊断中的应用[J].机械研究与应用.2011（01）
论文作者:刘启福
论文发表刊物:《基层建设》2017年第34期
论文发表时间:2018/3/14
标签：故障论文; 温度论文; 电力系统论文; 热像仪论文; 设备论文; 电力设备论文; 测温论文; 《基层建设》2017年第34期论文;