摘要：随着我国社会经济的高速发展，工业发展水平不断进步，其中电气设备的应用变得越来越广泛。从某种意义上来说，我国现代社会主义工业化的进程就是电气工程的现代化的发展水平。电气设备在应用的过程中很容易发生故障，而通过红外热成像技术对电气设备进行检测，能够保证电力系统的安全稳定运行。
关键词：红外热成像技术；电气设备；故障诊断；应用
科学研究表明，物体都能够发出红外线，并且红外线的波长都不一样，温度高的物体发出的红外线与温度低的物体的红外波长是有区别的。而所谓红外热成像技术，就是根据温度不同波长不同的原理，对电气设备运行状态进行检测、分析的技术。许多的电气设备的结构都十分庞大，构架复杂，导致拆装起来十分复杂，对于存在故障的电气设备，要对其故障原因进行检测，分析其内部结构，如果用传统方法，将机械设备拆开来检测，不仅工序复杂、冗长，还会耗费大量的人力物力。而随着现代红外热成像技术的不断成熟，通过红外热成像技术的远距离、不接触、准确、实时、快速的特点，利用红外热成像技术对电气设备的故障进行诊断，则能够在不停电、不取样、不解体的情况下快速的对电气设备进行诊断分析，因此红外热成像技术在电气设备故障诊断中作用巨大。通过对相关资料的研究分析，笔者在此谈谈自己对红外热成像技术在电气设备故障诊断中的应用的看法和见解，希望对相关学者的研究有一定的参考意义。
一、红外热成像技术的电气设备诊断原理
红外线其本质上是一种电磁波。自从1672年，牛顿通过利用分光棱镜成功的将我们日常所见的太阳光分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的单色光，这个实验的成功，证明了太阳光是复色光；再到1800年，赫胥尔发现光在红外光以外的地方的温度比其他单色光的地方的温度高，于是乎除了红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的单色光的存在，红外光的也被人们所发现。红外线的波长为0.78～1000μm。红外线辐射是一种十分常见的辐射，任何物体在常规环境下都会产生自身的分子和原子无规则的运动，并不停地辐射出热红外能量。红外热成像技术是一种被动的红外夜视技术，当物体的温度高于绝对零度的时候，物体就会不断的向外界发射红外线，此时利用光电红外探测器将各种波长的进行收集处理，转化成电信号，再利用成像技术，分析出物体表面各种温度的分布情况，最后分析绘制出热图像视频信号，进而对物体的各个结构进行分析诊断。
二、电力设备故障红外诊断的适用范围和案列分析
由于电气设备在运行过程中，工作状态不同，其各部件产生的热量也将随之发生变化，因此，可以利用红外热成像技术对电气设备是否正常运行进行检测分析。电力设备在工作的时候会产生各种各样的电磁波，因此要在着数以万计的电磁波中找到需要提取的红外线，则需要对仪器的精度有较高的要求，然而在目前的科学水平上，能完成如此庞大的数据统计分析仍然会存在一定偏差，所以在现实中，目前的红外热成像技术在电气设备故障诊断中还不完美，对于设备的内部故障以及精密仪器的问题诊断可能会存在分析不准确不全面的现象，但是在整体情况考虑下，鉴于电力设备故障红外热线技术诊断的优势，使用红外诊断仍然是最可靠的最有效的诊断方式。下面将从故障的发热原因来分类，对电气设备故障红外诊断的实例进行简要分析。
2.1电流致热型设备故障的诊断
电气设备对导流回路的要求很高，由于发热功率P=I^2R，所以当电流听过电气设备的线路的时候，如果所经过的线路某一块的电阻非常大，电流也很大，那这样的结果就是会形成电气设备局部发热的现象，如果长时间过度发热，就会导致这一局部的相关零件的损坏，造成整个电气设备的故障。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当线路中的负荷电流发生改变的时候，那么造成的发热功率和在设备表面形成的局部发热特征也会随之发生改变，因此，在使用扫描记录仪对设备的表面热像进行成像处理的时候，不仅可以分析设备的内部结构特点，还能对故障的具体位置和程度作出定量的分析和判定。有关电流致热型设备故障的诊断，在历史上有过很多个例子。例如在1995年4号发电机发现直流电阻不平衡，存在了到达2.12%的互差，这个数值严重超标，经过相关技术人员的研究分析，觉得很有可能是在线棒的焊接点存在故障，可能是接触不良。经过5个小时仔细观测，终于确定在#55线棒延伸处的温度是34.5摄氏度，而其他的部分的温度是32摄氏度，打开绝热层，发现该处有焊锡馏子，因此其检测结果与红外成像技术诊断结果完全一致，再次证明了红外成像技术的可靠性。
2.2电压致热型设备故障的诊断
对于那些正常运行时没有工作电流通过的电气设备，由于其绝缘性，其损耗功率的计算公式主要是P=U^2*w*C，因此，这种类型的电气设备的发热主要原因是电压，称其为电压致热型设备，这些设备包括：电压互感器、避雷器、绝缘子、耦合电容器、电缆头。由于电压的不断增大，可能会在电气设备上的局部造成电压过大的现象，由于过大的电压造成局部发热，使得该部分的相关零件发生过热现象，造成零件的损坏。通过相关设备对零件的检测，使得对其故障程度有一个较为清楚的定量式的诊断。例如在夜巡测温过程中，如果发现某500kV线路三相电容式电压互感器底部电磁装置间的运行温度存在较大的差异，则可初步分析、判定其内部存在异常，需提早停电处理，防止故障扩大化。
2.3油浸电气设备缺油故障的诊断
很多的油浸电气设备都会存在这样的现象，因为漏油而使得电气设备出现缺油或者假油位的情况。由于油面上下介质热物性参数差异较大，在设备外表可产生与油位对应的明显梯度，因此，缺油故障也可以应用红外方法进行检测和诊断。通过对油的红外辐射的检测，能够实时掌握各油浸设备的现有油量，保证各电气设备的安全可靠运行。
三、电力设备故障红外诊断的局限性
对运行中电气设备各部位的温度进行诊断和分析的准确性，是以红外热成像技术为基础的，因为红外线在固态中的穿透能力特别十分有限，对内部结构较为复杂的大型电气设备进行检测便显得十分棘手，因此这项工作在实施的过程就会显得十分困难；另外，由于设备内部结构的复杂，那么内部的热交换也就变得十分频繁，对于各个数据的收集处理的难度也就更加困难。电气设备中假如其故障发热功率太小，或因故障部位距设备表面太远，由于热量的横向传递，使故障发热不能在设备表面产生明显的特征性响应，内部的故障发热也无法在设备表面形成特征性热场分布。
四、结语
红外热成像技术在电气设备故障诊断中的应用已经变得越来越普遍，红外热成像诊断技术能配合其他的试验方法准确地找到设备的故障点，也能判定许多故障类型，对提高电气设备的可靠性有极其重要的作用，使得电力系统的稳定运行，电气设备的功能更加有效的运行。因为红外线穿透能力有限，红外热成像技术还存在一定的局限性，所以如何更准确的对故障进行检测、分析，还需和其他故障检测手段一起进行结合分析。
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论文作者:林永鹏
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/11
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