摘要：随着我国电力事业的快速发展，对电力设备开展红外诊断已经成为电力从业人员的工作常态，基于此，本文就电力设备缺陷红外热像特征展开分析，并对电力设备缺陷红外热像特征的应用进行了详细论述，希望由此能够为相关业内人士带来一定启发。
关键字：电力设备缺陷；红外诊断；热成像
前言：红外检测技术能够得到被测物表面的温度及温度场分布，由此即可判断电力设备的发热情况，由于电力设备的早期缺陷多伴随着发热，这就使得红外检测技术能够较好服务于电力设备缺陷检测，而为了最大程度发挥红外检测技术的效用，正是本文就电力设备缺陷红外热像特征的应用展开具体研究的原因所在。
1.电力设备常见缺陷及红外热像特征
电力设备的常见缺陷较为繁复，鉴于篇幅限制本文仅对其中的电气连接不良外绝缘污秽、内部绝缘劣化、外部绝缘劣化、电磁致热共五方面缺陷及其红外热像特征进行详细论述。
1.1电气连接不良
电气连接不良属于较为常见的电力设备缺陷，该缺陷的成因及红外热像特征如下所示：（1）电气连接不良缺陷成因。电力设备载流回路松动、连接不良、接触表面氧化等因素均可能引发电气连接不良缺陷，而由此带来的回路接触电阻增大就会导致串联回路更多的电阻损耗出现，同时形成的发热点则可能引发更为严重的事故。（2）电气连接不良缺陷红外热像特征。电气连接不良缺陷红外热像往往存在着明显的发热点，图谱所显示的温度也围绕发热点向周围呈递减分布，图1便属于较为典型的电气连接不良红外热像图谱。值得注意的是，相较于外部连接不良，内部连接不良缺陷存在着发热区域面积较大特点，且多数时候温度最高点并不出现在外部连接部位[1]。
图 1 套管外部接线头发热红外图谱
1.2外绝缘污秽
电力设备外绝缘污秽同样属于较为常见的电力设备缺陷，这一缺陷的成因与红外热像特征如下所示：（1）外绝缘污秽缺陷成因。由于外绝缘的表面污秽会导致其表面电阻降低、泄漏电流增加，这就使得外绝缘的表面温度往往会因此大幅提升，而这种提升直接受污秽的程度影响，很多时候电力设备外绝缘会因较为严重的污秽形成干区，最终则会通过放电引起局部热效应，电力系统的稳定、安全很容易因此受到严重侵害。（2）外绝缘污秽缺陷红外热像特征。不同于电气连接不良缺陷，电力设备外绝缘污秽缺陷的红外热像往往会呈现区域分布特性，图2便属于较为典型的外绝缘污秽红外热像特征图谱，结合图2不难发现这一红外热像还具备着相同环境下同类设备和相邻设备特征相似的特点。值得注意的是，悬式绝缘子污秽缺陷红外热像特征具备温度最高点在瓷盘上，且温度呈现从中心向外径递减分布的特征，这点需要得到电力人员重视[2]。
图 2 220 kV穿墙套管污秽红外图谱
1.3内部绝缘劣化
作为常见的电力设备缺陷，内部绝缘劣化缺陷的红外热像特征也有着较高参考价值，缺陷的成因与相关特征如下所示：（1）内部绝缘劣化缺陷成因。内部绝缘劣化缺陷可以细分为两类，一类为设备内部绝缘局部劣化，另一类则为整体性的绝缘劣化，老化、受潮则属于较为常见的劣化原因，一般情况下小体积设备出现内部绝缘劣化问题较为容易被发现，如避雷器、电容器、套管等。（2）内部绝缘劣化缺陷红外热像特征。设备整体或整节发热属于较为常见的内部绝缘劣化缺陷红外热像特征，图3属于较为典型的内部绝缘劣化缺陷红外热像图谱，结合该图不难发现电力设备内部绝缘劣化红外热像的局部发热特征。
图 3 干式电压互感器介损增大引起发热的红外图谱
1.4外部绝缘劣化
电力设备外部绝缘在运行中开裂或脱落属于较为常见的电力设备缺陷，这一缺陷的成因与红外热像特征如下所示：（1）外部绝缘劣化缺陷成因。电力设备外部绝缘所使用的材料质量不佳、生产工艺不良以及运行老化等因素均有可能导致外部绝缘劣化缺陷的出现，由此局部区域电场集中发生放电，电力系统也将因此受到一定威胁。（2）外部绝缘劣化缺陷红外热像特征。外部绝缘劣化缺陷红外热像多以缺陷放电部位为发热点，绝缘裂纹、硅橡胶破损处等便属于较为常见的发热点，图4属于较为典型的外部绝缘劣化缺陷红外热像图谱，这一缺陷源于断路器下部支持瓷瓶与法兰接触处浇注工艺不良。
图 4 外部绝缘劣化缺陷红外热像图谱
1.5电磁致热
电磁致热缺陷多出现于能产生磁回路的高压电气设备，这一缺陷的成因、红外热像特征如下所示：（1）电磁致热缺陷成因。很多高压电气设备存在着结构设计不合理、材质选择不当等问题，由此产生的漏磁往往会在附近的导电材料处形成涡流或环流，相关设备的正常运行很容易因此受到严重影响。（2）电磁致热缺陷红外热像特征。穿墙套管支撑板、空心电抗器附近接地体等部位均属于电磁致热缺陷的常见发生部位，明显发热区的热场分布属于该缺陷的红外热像特征，图5为典型的磁致热缺陷红外热像图谱。
图 5 漏磁引起变压器油箱螺栓发热
2.电力设备缺陷红外热像特征的应用
2.1电气连接不良缺陷
对于电气连接不良缺陷来说，电力人员在开展红外热像检查过程中必须结合发热区域的大小和最高温度位置判断缺陷属于外部连接不良还是内部连接不良，随后结合发热回路串、并联的结构即可确定具体出现问题的部位，高质量的缺陷性质判断、缺陷处理由此便得以实现。
2.2外绝缘污秽缺陷
结合上文关于外绝缘污秽缺陷成因、红外热像特征的论述不难发现，该缺陷一般具有区域分布特性，但由于悬式绝缘子外绝缘污秽缺陷与主绝缘缺陷存在一定差别，电力人员在开展红外热像检查过程中必须认识到二者发热部位的不同，前者发热部位为瓷盘发热，后者则为钢帽和钢脚部位发热。
2.3内部绝缘劣化缺陷
电力设备内部绝缘劣化缺陷红外热像特征多表现为整体或整节发热，但值得电力人员注意的是，充油设备内部绝缘劣化缺陷红外热像多表现为上部温度略高，这一特征属于判断缺陷具体位置的有力依据。
2.4外部绝缘劣化缺陷
上文中提到了外部绝缘劣化缺陷的红外热像特征，而在笔者的实际工作中发现，干式互感器外部开裂、外部瓷质裂纹、硅橡胶破损、瓷与金属法兰浇注处工艺处理不当等因素均有可能导致外部绝缘劣化缺陷的出现，这些均需要得到电力人员的高度重视。值得注意的是，但一角度的红外热像检查往往可能漏掉一些外部绝缘劣化缺陷，因此很多时候电力人员应多角度进行设备的检查。
2.5电磁致热缺陷
上文中提到了穿墙套管支撑板等部位属于较为常见的电磁致热缺陷发生部位，这需要得到电力人员重视，而在确定缺陷后电力人员则可以通过加装短路环、更换不锈钢螺栓、加绝缘垫等处理措施解决电磁致热缺陷，必要时候结合油色谱
等高压试验手段进行故障定位也很有必要。
结论：综上所述，红外热像特征能够较好服务于电力设备缺陷诊断与处理。而在此基础上，本文涉及的电气连接不良缺陷、外绝缘污秽缺陷、内部绝缘劣化缺陷等具体的红外热像特征应用建议，则直观证明了研究的实践价值。因此，在相关领域的理论研究与实践探索中，本文内容便能够发挥一定借鉴作用。
参考文献：
[1]李艳鹏，杨冬冬，陈昱同.电力设备缺陷红外热像特征研究与应用[J].绝缘材料，2015，4809：38-41+46.
[2]邵进，胡武炎，贾风鸣.红外热成像技术在电力设备状态检修中的应用[J].高压电器，2013，4901：126-129+133.
作者简介：
魏栋，1984年4月，男，河北石家庄人，本科，工程师，电力系统
论文作者:魏栋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/18
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