江苏省电力公司检修分公司苏州分部，江苏苏州215000
摘 要：早期诊断变电站带电运行设备的发热隐患对电力系统安全运行、可靠供电十分重要。红外热像仪问世后，由于其对故障点的检测可带电进行，具有非接触性特点及先进的成像技术，大大方便了电气设备的发热检测，使电气设备故障诊断和维修变得简单方便，电网设备维修从传统的预防性检修转变为预知性维护，大大减轻运行维护人员的负担。可以说红外热像仪是设备在线诊断和状态检修的最理、最有效的手段之一，是目前在预知性检修领域中普遍推广的一种手段。
关键词：红外热像仪；发热；故障诊断
1.红外热像仪测温的原理与特点
1.1测温的原理红外热像仪是一种精密设备，使用非常灵敏的红外线探测器。其红外光学镜头接收电气设备所辐射的红外线，经光学系统会聚，把接收的红外线正好落在系统的焦点上（即红外焦平面探测器）；经红外焦平面探测器的光电转换，将电气设备的红外能转变成电能后，经放大处理、转换或标准视频信号等一系列的电信号处理，在热像仪上得到所测的热图像。
1.2红外热像仪的检测特点图1为惠州某变电站的220kVGIS出线套管的现场实拍测温图片，由图1可以看出红外热像仪检测的具有以下特点：
1.2.1图像温度对比直观，分辨率高目前工业上常用的是非致冷长波焦平面红外热像仪，其特点是热像图成像质量好，图像非常清晰。检测时，所有进入热像仪红外光学镜头内的物体，都会在显示屏上成像。若视场内有一些点的温度与其它点温度相差较大，则视为异常点，这些异常点不仅可以在显示屏上以高亮度的形式清楚、直观地分辨出来，同时还实时测出这些异常点的温度，如图一中红三角所示，热像仪可以清楚地显示视场内最高温度点及其温度。目前常用的热像仪其灵敏度普遍很高，一般在室温情况下，其灵敏度可达0.12℃-0.02℃，可以分辨出被测设备表面细微的温度差别，从而可以诊断出被测设备运行工况的微小变化。
1.2.2检测效率高，点面结合以往使用的红外测温枪只能逐点检测、有效测温距离小、数据不能保存。而热像仪开机并对准被测设备后，被测设备的热像图会立即显示在观察屏幕上，若存在温度异常点，通过色彩差异，色温高，图像亮，会在显示屏上显示出异常点的位置，并测出温度数据。检测完成后，可以将热像图存贮到算机上，作进一步分析、辨识。由于电气设备安装的特点，红外热像仪通常是在是远离设备几米、几十米、甚至上百米的地方检测，这样在红外热像仪的视场内可以同时观察到大面积的电气设备。一般变电站测温时先进行大面积扫描，发现异常点时，再进行重点检测，通过这种点面结合的方法，极大的提高了检测效率。
1.2.3带电检测，不受电磁干扰红外热像仪通过其光学镜头摄入被测设备表面热辐射的红外光线，不需要与被测设备直接接触，所以任何带电运行中的电气设备都可以用红外热像仪检测。设备不停电的情况下，找出设备的发热点，及时进行检修维护，从而提高设备的健康水平。而对于本来就健康的设备，不用安排停电检修，这样不仅降低了电网、设备的安全风险，而且大大提高了工作效率，省事省时，效果显著。
1.2.4与计算机连接，图像分析功能强大目前常用的红外热像仪都具有与计算机连接的接口。这样热像仪录到的热像图不仅可以借助计算机强大的的图像处理系统对红外热像图进行深入、细致的分析处理，还可以把检测过程中有保存价值的热像图存贮起来，方便不同时间对同一被测对象进行对比，更加准确、及时的判断设备运行状况及健康程度。
2.电气设备发热的特点
电气设备的发热是很多缺陷的直观反映，在我们设备维护工作中是不容忽视的问题。发热不仅影响电气设备的正常运行,未及时发现处理，还会导致电气设备的导体连接部位的热变形甚至熔焊、绝缘热击穿等，严重危及电气设备的安全可靠运行。因此正确认识电气设备发热以及准确的掌握运行中电气设备的温度变化情况，对于及早发现并排除缺陷，大大减少设备乃至电力系统的故障与事故，提高供电的可靠性,具有显著作用。
3.测温应注意的问题
3.1合理选用红外热像仪的辐射率。辐射率是一种通过与相同温度的绝对黑体相比较，来衡量物体辐射量的指标。
3.2积累一些典型的热图谱，通过对比，可以使我们在红外热像仪测温时能够从一些不太明显的表面现象中发现并解决问题，不断积累经验。发现异常点时不仅要按照《导则》的要求进行定性，而且要具体问题具体分析，找出发热的成因。
3.3进行红外测温时，最好选择在天黑或者无阳光的阴天进行，这样可以减少太阳光辐射对测温效果的影响。另外，在不影响安全的情况下，红外测温仪与被测设备之间的距离越小，越能充满整个视场，被测设备的热像图分辨率越高，对故障分析越有利。
4.红外热像仪对电力系统故障诊断方法
4.1电气设备的相对温差运行中的电气设备都会发出一定热量，在设计要求的允许范围内的热量是正常的。热像仪先对运行中的电气设备进行红外测温扫描检查，发现存在色温异常的点后，再对色温异常的点及其周围进行重点检测，形成异常点的热像图。测温人员将异常点温度与设备正常运行时的温度进行比较，同时考虑周围环境温度和负荷的影响，最后根据设备的相对温差以及是否超出规定值，来确定设备故障与否。
4.2三相之间温度比较在大电流系统中，一般以三相输电方式输送电能，三相负荷相差不大，因三相材料、制作工艺都是相同的，电阻值等参数基本相同，设备正常运行时三相温度应该是基本均衡的。当出现相间温差过高时，可以判定温度高的相存在发热缺陷。图2是惠州某变电站中110kVⅡ母线112甲00B相地刀支持瓷瓶底座起第三、四、五片处发热为39度，A、C相25度，环境温度24度。同时112甲00B相地刀支持瓷瓶处会发出“哔、哔”异常放电声音，判定故障并停电后发现110kVⅡ母线112甲00B相地刀支持瓷瓶检查发现该瓷瓶外表面从顶部至底部有明显的裂纹（如图2黑色箭头所示）。
4.3档案分析法分析不同时期对同一设备的检测数据（如相对温差、温升和热图谱等），找出设备致热参数的变化幅值和速率，对判断设备运行是否正常，及早发现缺陷非常重要。当然，使用这种方法的前提是收集电气设备以往红外检测的有关数据并建立档案。
4.4热图谱分析法对比同类设备正常状态与实际运行状态与的热图谱差异来判断设备是否正常。这是一种行之有效的精密诊断方法，也是目前对电压致热设备采取常用的方法。
5.结语
实践证明，红外成像测温能对非GIS的断路器和隔离开关等电气设备进行实时带电检测，可以发现如接头发热等常规手段不能及时发现的缺陷。但对于GIS等设备，因其采用SF6气体绝缘的全封闭结构，当前的红外测温手段不能对其进行有效的监测。因此，红外热像仪测温技术仍有很多方面需要进一步研究和探索，相关标准也将不断完善。在实际应用过程中，应注意经验积累，这对理解和掌握标准，早期发现和正确判定设备过热缺陷是十分重要。
参考文献
[5]普恩平，唐上林.红外热成像技术在电力系统故障诊断中的应用[J].电力技术，2009，（7）.
作者介绍
沈翔宇（1990.08-），男，上海人，华北电力大学本科，单位：江苏省电力公司检修分公司苏州分部（江苏，苏州），单位邮编：215000?研究方向：变电运维，
论文作者:沈翔宇
论文发表刊物:《电力设备管理》2017年第5期
论文发表时间:2017/7/17
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