摘要：本文首先介绍了红外热成像技术基本原理和过热缺陷判断中常用到的参数，然后，论述了红外检测操作的流程方法和注意事项，在此基础上，结合现场实例，利用红外热成像技术对设备的发热缺陷进行检测和诊断，为现场红外热像带电检测工作提供参考。
关键词：红外热像；电力设备；带电检测；故障诊断
0.引言
红外热成像技术作为一种带电检测和在线监测手段，广泛地应用于电力系统设备过热检测、SF6气体泄漏检测、智能机器人巡检中[1-2]，可以及时准确地发现设备存在的缺陷，为状态评价和状态检修提供依据。本文介绍了一种红外热成像带电检测技术，通过红外热成像仪对带电设备发热部位进行精确测量和诊断，从而有效防止设备故障，提高电网可靠性。
1.红外检测基本原理和概念
物体表面温度如果超过绝对零度即会辐射出电磁波，随着温度变化，电磁波的辐射强度与波长分布特性也随之改变。其中，波长介于0.75μm到1000μm间的电磁波为“红外线”。自然界中，一切物体都可以辐射红外线。
根据斯蒂芬—波尔兹曼定律，物体红外辐射功率与温度的变化规律如下：
（1）
式中 —单位表面积发射的总辐射功率； —物体表面发射率； —玻尔兹曼常数； —绝对温度。发射率 受到材料性质、表面状态（粗糙程度、氧化膜、积污）和物体温度等多方面因素影响。
红外热像检测实质就是利用红外辐射功率和温度的对应关系将设备发射的红外辐射进行探测和显示处理的过程。设备发射的红外辐射功率经过大气传输和衰减后，由检测仪器光学系统接收并聚焦在红外探测器上，红外辐射信号功率转换成便于直接处理的电信号，经过放大处理，以数字或二维热图象的形式显示目标设备表面的温度值或温度场分布。
设备过热缺陷类型和严重程度往往通过温升、温差和相对温差表示[3]。
2.红外热成像现场检测
（1）测量环境参照体温度。环境温度参照体应尽可能选择与被测设备相应部分类似的物体，且最好能在同一方向或同一视场中选择。
2）记录环境条件、运行条件，并设置仪器参数。记录被检设备实际负荷电流、额定电流和运行电压，记录大气温度、相对湿度，并设置环境参照体温度、目标设备发射率和测量对象的距离。发射率应根据设备表面材料选取，精确检测中要考虑金属材料表面氧化对辐射率的影响。结合仪器的空间分辨率和目标大小选择合适的距离。
3）红外热成像现场检测。选择合适的角度，确定最佳检测位置，并可作上标记以便复测使用，提高互比性和工作效率。调整焦距保证图像轮廓清晰，调整明亮度、对比度、温度范围，使图像具有层次感。
4）图像储存及后处理。图像数据，包括参数、亮度、对比度等均可使用分析软件等进行修正，但焦距和图像的清晰度无法后期修改，所以需在现场保证对焦准确、图像清晰。
3.实例分析
断路器、隔离开关和接地开关的触头部位，出线套管的端部、T型等金属连接部位，各气室的连接部位，各接地引下线是缺陷发生的主要部位，这些部位是红外热线检测的重点，下面对两个典型的案例进行介绍分析。
（1）电容器单元隔离开关触头部位过热
某电容单元C相隔离开关触头发热，其他两相温度正常，如图1所示。发热位置温度T1=46.1℃，选取刀闸底座构架温度作为环境温度参照体的温度T0=26.9℃，温升19.2K，正常位置对应温度（同一工况对比温度）T2=35.6℃，温差△T=10.5K。该发热位置为裸露的金属搭接部分，分析原因可能是由于动触头接触面锈蚀氧化，触指弹簧压力降低等原因使接触电阻增大，引起发热。
图 1 隔离开关触头部位过热缺陷实物图与热像图
（2）电容器组与母线排连接处T型线夹过热
在不同角度对电容器组母线排连接处T型线夹进行检测，确定该设备存在异常发热现象。发热位置温度T1=83.4℃，环境温度参照体的温度T0=27.8℃，温升55.6K，正常位置对应温度（同一工况对比温度）T2=31.0℃，温差△T=52.4K，相对温差 =94.2%，属于电流致热型严重缺陷[3]。从热相图特征分析（图2），T型线夹接线端子压接螺栓紧固力矩不足，接触面锈蚀氧化，不光滑平整，存在毛刺、油污等原因都会使接触电阻增大，引起发热。
图 2 T型线夹过热缺陷实物图与热像图
4.结束语
通过红外热像仪可以远距离、非接触地对带电设备进行检测，既保证了人身安全，又可以及时有效地发现设备过热缺陷。对发热缺陷及时采取重点监控、停电处理等措施，有效地减少了设备故障的扩大化、严重化。
参考文献：
[1]邵进，胡武炎，贾风鸣等.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，2013，49（1）：126-129.
[2]吴继平，李跃年.红外热成像仪应用于电力设备故障诊断[J].电力设备，2006，7（9）：38-41.
[3]DL/T64-2008带电设备红外诊断应用规范.
作者简介：
孙为民（1989-），男，辽宁抚顺人，清华大学硕士，中级工程师，单位国网冀北电力有限公司检修分公司。
孔令宇（1989-），男，河北秦皇岛，湖南大学学士，助理级工程师，单位国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司。
孙弈灵（1991-），男，北京海淀人，东南大学学士，助理级工程师，单位国网冀北电力有限公司检修分公司。
薛一鸣（1987-），男，辽宁锦州人，美国纽约大学硕士，中级工程师，单位国网冀北电力有限公司检修分公司。
牛雪飞（1991-），男，北京西城人，华北电力大学学士，助理级工程师，单位国网冀北电力有限公司检修分公司。
论文作者:孙为民1,孔令宇2,孙弈灵1,薛一鸣1,牛雪飞1
论文发表刊物:《电力设备》2016年第24期
论文发表时间:2017/1/18
标签：温度论文; 设备论文; 缺陷论文; 部位论文; 秦皇岛论文; 温差论文; 北电论文; 《电力设备》2016年第24期论文;