摘要：采用红外热成像技术对电力系统运行设备进行故障检测是近年来不断兴起和推广的一项新技术，红外热成像具有设备在正常情况下无需停电的优点。红外热成像可以很直观的观察和发现运行设备热故障点，在一定程度上弥补了日常巡视电气设备时的不足，也是真正实现状态检修的有效手段。本文简要的探讨了红外热成像技术在电气设备维护中的应用情况，希望能对从事本专业的技术人员有个简单的参考。
关键词：红外热成像；电气设备维护
引言
随着国内电力工业向特高电压智能电网、超高临界大型发电机组的迅猛发展，电力生产对安全可靠运行提出了越来越高的要求。2002年发生在美国和加拿大地区的大电网瘫痪事故敲响了电网安全的警钟，电力设备运行状态的监控及故障诊断受到了高度重视。采用红外热成像技术进行设备运行故障时一项新型的高科技技术，把红外热成像技术应用到电力设备运行的检测当中，其优势在于红外热成像技术的检测不会对电力设备的正常运行造成影响，因此其在电力设备运行的故障检测中得到了广泛的应用。但红外热成像技术在实际应用中还存在着一些问题，需要进一步改进，这也是推广红外热成像技术的过程中需要研究的一大课题。
一、红外热成像技术的原理和特点分析
1.红外热成像的原理
红外热成像技术是一种被动红外夜视技术，其原理是基于自然界中一切温度高于绝对零度(-273℃)的物体，每时每刻都辐射出红外线，同时这种红外线辐射都载有物体的特征信息，这就为利用红外技术判别各种被测目标的温度高低和热分布场提供了客观的基础。利用这一特性，通过光电红外探测器将物体发热部位辐射的功率信号转换成电信号后，成像装置就可以一一对应地模拟出物体表面温度的空间分布，最后经系统处理，形成热图像视频信号，传至显示屏幕上，就得到与物体表面热分布相对应的热像图，即红外热图像。
2.红外热成像技术的特点
红外热成像技术应用到电气设备中时有如下特点：①红外热成像技术在控制和应用阶段最大特点就是灵敏度较高，当有0.01℃的温度变化时热成像仪也可以检测出来，为电力设备的后期维护提供了一定的保障；②与传统的检测方法相比，红外热成像技术不仅能在大规模的电力设备检测与维护中广泛应用，同时能在电力设备正常运行和带电的情况下进行检测，有效提高了设备检测、维护的精确度和安全度；③原有的成像技术对电气设备的干扰性比较大，如果存在应用不当的情况会直接对设备产生影响。红外热成像技术在电器设备的整体应用和控制过程中由于干扰性比较差，则不会出现太大的影响。
二、红外热成像在电力生产中的应用
电力系统是一个复杂的大系统，组成原件多，分布地域广，系统特性复杂，可能发生的故障情况差别很大，从简单的个别原件故障到可能造成大面积停电的后果严重的故障都有可能发生。电力系统产生温差异常的原因是多方面的，其主要原因是设备内外接触不良，也有相当一部分是因内部受潮使绝缘体劣化造成。当设备通过电流或施加电压时，只要其表面出现温差，就可用红外热成像仪诊断出来。以下将对红外热成像技术在电气设备维护中的具体应用情况进行分析。
1.明确电气故障
基于电气设备应用形式的差异性和不间断性，在应用系统后续应用和控制过程中必须不断减少影响因素的影响，明确电气故障的类型。在电流和电压的作用下，会出现一定的热能反应，在后续应用形式的整体控制过程中电气设备发生一些故障或者是存在一些缺陷时，这些部位将会产生异常的温度，红外热成像技术能在第一时间捕捉到异常情况，系统会自动对干扰因素进行分析，并在后期应用阶段及时对其进行整合，使其适应现有干预形式的种种要求。在整个干预形式的具体应用中，故障类型是重要干预形式，经过长时间的收集和整理后，在实践中会明确基础性特征，进而达到理想的控制效果。
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2.明确判断形式
由于不同系统的干扰形式存在一定差异性，在整体应用阶段需要对表面温度进行检查，按照检测规定和干预形式对其进行细化分析，只有确定表面的整体干预值后才能最终确定具体的应用形式。下面是电力系统红外成像检测的几种方法。
2.1比较电力设备的相对温差
电力设备在正常运行时都会发出一定热量 , 而这种热量按设计要求是允许的。用红外成像设备对全部运行设备进行检测时,若发现有温度异常点,则应对该部位进行重点检测，并测出异常点的温度。为了判断是否故障 , 应将异常点的温度与正常运行时的温度进行比较,同时考虑周围环境条件的影响,最后根据设备的相对温差是否超出规定值来确定设备故障与否。
2.2比较同一部件的温度
同一部件的材料、流过的电流都相同，正常情况下整个部件上升的温度应该是一样的。然而由于某些产品由于材质上存在缺陷，如材料存在杂质、气泡，使材料特性发生变化，当电流通过时，会产生不同的热量，表现出部件局部发热。如绝缘子串的局部发热，避雷器的局部发热，导线电缆的局部发热等。
2.3分析异常运行状态
根据同等设计形式和干预机制的双重影响，在体系应用阶段必须适应建设形式的整体要求。同类电气设备在应用过程中必须对异常运行状态进行分析，及时对设备的运行情况进行调整。分析法在控制领域有一定指导性意义，必须按照具体设计形式对其进行系统的分析，使其满足系统设计的整体性要求。
红外热成像技术在国内电力系统中的应用已经取得了十分显著的效果，发供电企业利用红外热成像仪发现了许多设备故障隐患，有效地防止了一些重大事故的发生。由于电力系统生产设备的多样性和复杂性，在利用红外热成像仪进行检测的过程中，要不断的总结经验，深入准确地了解电力生产设备的结构和工作原理，只有对被测设备深入了解才能准确地检测并不放过任何一个故障点。在日常的巡检工作中，要对各种红外热成像图进行梳理、归纳分析，不断积累各类设备的典型红外热像图和温度数据，建立设备的红外热成像数据档案，便于设备的日常维护和设备产生故障的成因分析。
三、红外热成像技术的局限性
尽管红外热成像技术在运行电力设备的热缺陷检测中具有显著优势，但在实际应用过程中，红外热成像技术还存在以下缺陷：①图像对比度低，分辨细节能力较差。由于红外线热成像仪靠温差成像，而一般目标温差都不大，因此红外热图像对比度低，使分辨细节能力变差；②不能透过透明的障碍物看清目标，如窗户玻璃。由于红外热成像仪靠温差成像，而像窗户、玻璃这种透明的障碍物，使红外热成像仪探测不到其后物体的温差，因而不能透过透明的障碍物看清目标。③受被测物体的发射率与红外线的反射和背景发射补偿影响。④成本高、价格贵。目前红外热成像仪的成本仍是限制它广泛发展的最大因素，但肖特基势垒非致冷红外焦平面阵列的出现，提供了一种以低成本获得高分辨力、高可靠性器件的有效手段。随着科技的发展，关键技术的突破，加工效率的提高，今后的成本将大大的降低。
四、结束语
综上所述，尽管红外热成像技术目前还存在着上述的缺点，但它也在电气设备维护中发挥了巨大作用。红外热成像检测技术的应用，对提高电力系统生产设备的可靠性与有效性，提高电力生产企业运行经济效益，降低电气设备维护成本都有很重要的意义，是目前在预知检修领域中普遍推广的一种先进手段，能使维护水平和设备的健康水平再上一个新台阶，更好地为电力系统的安全生产服务。
参考文献
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[3]陈晓东,邹芳.红外热成像诊断技术的应用[J].甘肃科技. 2010(11).
论文作者:邓选滔
论文发表刊物:《基层建设》2016年27期
论文发表时间:2017/1/6
标签：技术论文; 设备论文; 故障论文; 电气设备论文; 温差论文; 形式论文; 温度论文; 《基层建设》2016年27期论文;