摘要：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。
关键词：红外技术；电力设备；状态检测；故障诊断；分析
1导言
作为一门前沿学科，红外诊断技术于20世纪60年代在国外应用于电力设备的热缺陷检测，我国电力部门从20世纪80年代末开始引进红外热像仪，并相继开展了理论方面的探讨与研究。近年来，红外诊断技术作为一种无损检测手段，在电力系统设备故障诊断方面得到了广泛应用，为保障电气设备的稳定运行起到了重要作用。状态检修是企业以安全、环境、效益等为基础，通过设备的状态评价、风险分析、检修决策等手段开展设备检修工作，达到设备运行安全可靠、检修成本合理的一种设备检修策略。状态检修作为一种科学的检修模式，克服了定期计划检修的盲目性，具有很高的安全性和经济价值。
2红外诊断技术的原理与特点
2.1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。.38pm一。.78pm,属于人眼可以感受的范围,但是红外线的频谱范围为0.78pm、1000pm,人眼无法感受的。人们己经研究表明,自然界内一切高于绝对零度(一273OC)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。
2.2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,有利于对己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。
3红外诊断原理及在电力系统中的应用
3.1红外诊断原理概述
自然界一切温度高于绝对零度的物体都在不断地、自发地辐射出红外线。红外辐射是一种波长在0.76~1 000μm之间的电磁波。红外辐射基本规律表明，物体红外辐射的本质是热辐射，热辐射的强度及光谱成分取决于辐射体的温度，热像仪在任意瞬时扫描接收到的红外辐射功率与被扫描表面温度的四次方成正比。因此，经红外探测器将该红外辐射信号功率转换成电信号，电信号的大小与接收到的辐射功率成正比，即电信号与物体表面温度的四次方成正比。因而，热像仪的输出信号可以完全对应地模拟扫描物体表面的空间分布，电信号随物体表面温度变化而变化，从而起到测量物体表面温度的作用。
3.2红外诊断在电力系统的应用
在电力系统中，许多电气设备和热能动力设备故障都是以设备相关部位的温度或热状态变化为征兆表现出来的，与其相应的红外辐射能量可由红外热像仪进行检测。电气设备热缺陷因发热机理不同可划分为电阻损耗发热、介质损耗发热和铁损发热。由发热部位不同可分为外部缺陷和内部缺陷外部缺陷是指“凡致热效应部位裸露，能用红外检测直接检测出的缺陷”，内部缺陷是指“凡致热效应部位被封闭，不能用红外检测仪器直接检测，只能通过对设备表面的温度场进行比较、分析和计算才能确定的缺陷”。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆外部缺陷一般是以局部过热的形态向其周围辐射红外线，其红外热像为以热缺陷点为中心的热场分布，如刀闸、线夹等部位的发热。因此从设备的热图像中可直观地判断是否存在热缺陷，根据温度分布可准确地确定缺陷的部位。内部缺陷由于其故障点密封在绝缘材料或金属外壳内，红外辐射基本上不能穿透绝缘材料和设备外壳，所以无法直接用红外热成像装置检测内部热缺陷，如套管缺油故障。
4高压电气设备过热故障的红外诊断
4.1高压套管故障的红外诊断
4.1.1内外接头故障的红外诊断
(1)对于与设备连接的套管外部接头，因裸露在大气中的外部故障，所以它的热像特征是以连接头为中心的热像图。对于110k V及以上电压等级的变压器套管，穿缆引线接头故障发热一般通过接线鼻子传到将军帽上，因此其热像特征是以将军帽帽端为中心的热像图。对于35k V及以下电压等级的变压器套管，与线圈连接的内部接头大多在下端，且浸入箱体油内，故障时产生的热量要通过油和套管散出，而套管较长，当热量传到套管外部时引起的温度不高。但三相套管不是同等热故障时，则三相套管的热像特征存在明显的温差。(2)发生内外接头同时存在接触不良的故障的热像特征是内外接头发热区的相互叠加。
4.1.2套管绝缘故障的红外诊断
由于绝缘介质的老化受潮引起的介质损耗增大或绝缘故障，呈现的热像图特征为套管整体发热。
4.1.3套管内外放电故障的红外诊断
套管内外放电后的热像图特征是在相应部位呈现局部发热区。而造成套管内部放电故障的原因主要有以下几方面。(1)当电容式套管芯子在进行真空处理时，如果残存的气泡过多会造成介质的不均匀，引起套管的局部放电。(2)由于制造中电容极板不光洁、电容屏尺寸不符合要求或因为应力过于集中而产生断裂引起电场集中，造成局部放电。
4.2高压断路器故障的热像特征和红外诊断
4.2.1内部故障
主要包括动静触头接触不良、静触头座接触不良、中间接头接触不良和内部受潮等故障。当断路器内部受潮湿，热像显示为整体发热。二档断路器偶像兼温差大道30℃且开断负荷电流后，详见温差人不变化的，则视为内部严重受潮，需尽快安排处理。内部故障中故障比例最大的是触头故障。
4.2.2外部故障
包括裸露在大气中高压断路器触头座与出线头连接处的不良连接。此故障的红外热像图特征是以接线线头为中心的温度分布，且有相互对应关系。特别指出的是，对少油断路器的缺油故障的热像特征是在油界面处有清楚温度突变且缺油部分温度较低。而判断是否缺油的依据要看位面是否低于油位警戒线。
5结论
红外诊断技术在电力设备上的应用己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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论文作者:顾磊
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/19
标签：故障论文; 套管论文; 缺陷论文; 设备论文; 物体论文; 电信号论文; 技术论文; 《电力设备》2017年第13期论文;