摘要：本文对红外诊断技术的原理及其优点进行了简要介绍，其关键技术红外成像测温技术主要通过相对温差判别法、同类比较法、特征图谱判别法、档案分析判断法来诊断故障，对于在变电站设备中的具体应用又分为外部故障应用和内部故障应用。以此为相关工作人员提供参考依据。
关键词：红外诊断技术；红外成像测温技术；应用方法；具体应用
作为一项科学新型的诊断技术，近年来，红外诊断技术在变电站设备运行维护中得到越来越广泛的应用。为了实现我国变配电系统有序稳定，就务必要强化对设备的科学管理，相关技术人员在变电站设备运行维护中，可应用红外诊断技术对变电站设备开展定期检测，经由检测逐步强化设备性能，通过对检测结果有效分析，及时找出设备中存在的技术缺陷，全面分析设备故障一系列原因，开展针对处理，避免由于设备故障而引发的损失。
1 红外诊断技术介绍
1.1 红外诊断技术的原理
在现实生活中，任何物体都在时刻发出红外辐射，且物体热量越高、能量越大，所散发出的红外辐射能量也随之升高。红外辐射强度可以代表测量物体表面的温度分布，在电力工程中，输变电设备作为红外线辐射的发射源，在正常工作时，红外线辐射量不会出现明显的增减，而当设备出现异常时，会出现红外线的异常辐射。正是基于这一现象，使用传感器将输变电设备产生的红外线信号进行收集，通过计算机系统整理后，以直观数据或图表的形式进行输出，使维修人员可以在不对设备进行拆解的情况下，第一时间找到故障发生点，采取对应措施。线路发热量计算公式为：P =KfI2R式中P代表的是热功率；K代表的是损耗的系数；I表示的是电流值；R代表的是导体直流电阻的数值；f为附加损耗系数。当P值发生显著波动时，即可代表对应区域存在异常。由公式可知，输变电设备热功率与线路电阻成正比，而在实际情况下，输变电设备一出现问题，一般都会伴随系统阻值的改变，红外诊断技术正是利用这一原理，当输变电设备出现局部红外辐射异常后，即可判断此处电阻值发生异常改变，从而对故障位置进行判断。
1.2 红外诊断技术的优点
红外诊断技术作为一项新型的诊断技术，现在已经在一定范围内开始应用，这项技术具有以下特点：（1）非接触性。红外诊断技术采用便携式红外线传感器，对输变电设备发出的红外辐射进行收集，采样距离最大可达到50米，无需维护人员接触输变电设备，无需对输变电设备进行拆解，即可找出故障点，非接触的特点保障了维护人员的安全，尽可能少的拆解也提升了维修、检查的效率。（2）直观性强。红外诊断技术将传感器采集到的红外线辐射信号通过计算机系统转化为可以直观读取的图形，通过图形中的温度分布，即可迅速定位故障发生位置，红外诊断技术直观性强的特点大大提升了检测效率，降低了故障排查难度和工作量。
2 红外诊断的关键技术——红外成像测温技术
2.1 红外成像测温技术的应用方法
随着电力行业的不断发展，红外测温技术得到了广泛应用。当前，红外测温技术在我国变电站中的应用方式主要有以下三种。
（1）相对温差判别法。电力设备运行时有电流经过，当设备发热异常时，相关人员可利用温度测量法检测电力设备温度值，利用计算公式计算变电站中电力设备正常运行时产生的热量，比较两者温度，得出准确的温差值，以此准确判断电力设备运行情况。
（2）同类比较法。依照对应点上升温度的差异，能够准确判断同类别型号设备的运行状况。在变电站运行中，若存在因电压导致电力设备温度上升与设备缺陷的情况，相关人员可利用同类型电力设备接纳的温差，判断电力设备运行状况。当变电设备的同类温度差超过接纳温差的30%时，表明电力设备出现故障。
（3）特征图谱判别法。特征图谱判别法是通过对积累的各类设备正常运行时的红外图谱进行汇总和整理建立特征图谱库，将设备红外发热异常图谱与特征图谱进行比对来判断设备缺陷的性质和严重程度的方法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一旦该设备出现发热故障，热量通过热传导、辐射等热交换，使得设备缺陷部位温升和热分布发生变化，与红外特征图谱产生差异，通过差异的大小和位置分析，可以判别设备有无故障，故障的位置、属性以及它的严重程度。
（4）档案分析判断法。档案分析法的基础是要为被诊断的设备建立红外检测档案，然后将测量结果与设备的红外档案进行比较分析，通过分析同一设备在不同时期的温度场分布，找出设备致热参数的变化趋势，以判断设备是否正常。对于大型或超高压设备，在进行判断时，应在其投运开始就建立红外图谱库，在投运后一周内应完成一次检测，之后按规程要求定期检测充实图谱库，方便以后开展红外诊断，能够发现设备的早期故障，避免严重事故的发生。
2.2 红外成像测温技术在变电站设备故障中的诊断应用
2.2.1 外部故障的诊断应用
所谓外部故障，主要是指外界可以直接观测到的设备部位所发生的故障。其中含有两种情形：一是长期暴露在大气中的各种裸露电气接头因接触不良等原因引起的过热故障；二是由于设备表面污秽或机械力作用引起绝缘性能降低导致的过热故障。
采用红外热像技术可以有效地诊断如下各种外部缺陷：①各种裸露接头、线夹、导电板外连接以及软连接不良引起的过热缺陷。②刀闸的刀口与触指以及转动帽与球头结合不良而引起的刀口过热和转动体过热。③支持绝缘子发热缺陷。正常的支持绝缘子在靠近导体处有轻微发热，异常绝缘子则表现为整体或局部明显发热。④穿墙套管支撑板发热。大电流穿墙套管的支撑铁板未开口，引起较大的涡流损耗而发热。⑤导线松股或断股引起的导线阻值不均匀而发热。⑥变压器类设备箱体上因漏磁产生的涡流损耗而引起的过热。
2.2.2 内部故障的诊断应用
由于红外线的穿透能力较弱，红外辐射基本不能穿透绝缘材料和设备外壳，因而变电设备的内部故障无法直接用红外热像仪检测到。但内部热缺陷一般都发热时间较长而且比较稳定，故障点的热量可以通过热传导和对流置换，与故障点周围的导体或绝缘材料发生热传递，引起这些部位的温度升高，因此通过对设备红外检测、热像图的综合分析可以发现其内部是否存在发热缺陷。其发热情况可能因为内部电气接头不良或内部介质损耗劣化，或内部分布电压不良或泄漏电流过大而引起，且表现形式不一。
采用现代红外诊断技术可有效诊断变电设备的内部缺陷主要有以下几方面情形：①各种内部连接不良引起的内部过热。②各种断路器的内部触头接触不良引起的触头过热。由于接触不良，导致接触电阻增大，在电流作用下引起过热。③充油设备的内部油绝缘不良。④充油设备缺油。运行中的充油设备中的油介质 一般是热量的携带体，所以在设备油位分界处其外壳有一明显的程度不一的温度梯度。灵敏度较高的红外热像仪可清晰看到该温度分界线，由此可知道真实油位。其主要反映在变压器高低压侧套管、PT、CT及耦合电容器。⑤避雷器内部受潮及阀片老化。⑥瓷瓶的劣化及污秽缺陷。通常劣化瓷瓶的局部过热较重，而污秽 时局部过热较轻。此类缺陷主要发生在支柱瓷瓶和线路瓷瓶上。
3 结语
总而言之，作为一项科学新型的诊断技术，近年来，红外成像测温技术在变电站设备运行维护中得到越来越广泛的应用。红外诊断技术是一项十分有效的新型设备故障检测手段，强化非接触式红外测温仪在变电站应用有着十分重要的现实意义。鉴于此，相关人员务必要清楚认识红外成像测温技术，全面分析红外成像测温在变电站设备运行维护中的应用，不断钻研研究、总结检验，积极促进变电站设备有序运行。
参考文献：
[1]谭湛．红外成像测温技术在变电站设备中的应用[J].河南电力，2009（4）：56-58．
[2]张金龙，唐培新．远红外测温技术在变电站中的应用[J]．神华科技，2010，8（6）：54-56．
[3]李伟峰，付占威.红外成像测温技术在500kV变电站设备巡视中的应用[J].内蒙古石油化工，2008，34（15）：65．
[4]陈昱.刍议红外测温技术在变电站设备缺陷诊断之中的运用[J].科技创新与应用，2013（28）：30-31．
[5]徐娟，秦绪武．浅谈红外成像测温技术在变电站一次设备检测中的应用[J]．科教导刊旬刊，2013（19）：163-163．
论文作者:杨静
论文发表刊物:《电力设备》2018年第33期
论文发表时间:2019/5/16
标签：设备论文; 测温论文; 技术论文; 变电站论文; 故障论文; 图谱论文; 缺陷论文; 《电力设备》2018年第33期论文;