电力设备检测中红外热成像技术的应用分析

电力设备检测中红外热成像技术的应用分析

摘要：随着经济社会的快速发展，居民的日常生活和企业的生产活动对电能的

要求越来越高。随着电力设备和电网负荷的爆炸性增长，电网系统中许多潜在的

危险因素正在威胁着人们的生命财产安全。为了保证设备的安全稳定运行，电力

设备的状态检修和故障诊断显得尤为重要。随着电力系统和设备的发展，故障的

准确度、可靠性和安全性越来越低，使得故障的及时识别和诊断变得越来越困难。因此，迫切需要一种新的检测方法。目前，由于红外检测技术在设备检测中具有

无损、快速、方便、非接触等优点，红外检测技术在电力系统故障检测中得到迅

速推广，成为研究和探讨的热点。

关键词：电力设备检测；红外热成像技术；应用

1电力设备传统故障检测方法综述

1.1主观诊断

以往在电力设备检修过程中，相关仪器设备很少使用，往往是检修人员根据

自身经验判断的关键。维修人员往往通过听、看、闻、摸等感官和自己的直觉和

经验，大致定位故障的原因和位置，然后选择适当的措施来处理仪器故障。该方

法包括直观检测、参数测量、逻辑分析和故障数分析。这种方法虽然省时省力，

但诊断精度往往达不到要求，只能找到故障的大致位置，而不能直接找到准确的

故障设备。同时，这种方法有时需要现场操作，会对维修人员的生命安全造成一

定威胁。如果停电，将影响正常的生产和生活。

1.2数学模型诊断方法

数学模型诊断是指在动态测试技术和传感技术相结合的前提下，应用数字处

理技术和建模技术对电力设备进行故障诊断。主要包括参数估计和状态估计两种

方法。在获得电力设备当前运行参数的前提下，与预测的信息和数据进行比较，

分析故障的位置和原因。这种技术不需要大量的人工参与，相对安全，是我国较

为先进的技术之一。然而，目前电网和设备的数学参数模型的建立是一个非常复

杂的过程，特别是在电网分布复杂的城镇地区，这种方法的应用难度更大。

1.3光谱分析与诊断

频谱分析与诊断方法可用于电力电子系统故障原因分析。在用波形分析法诊

断电力电子系统故障过程中，如果存在强噪声，通常是波形不能真实反映噪声特

性的信号。因此，频谱分析法可用于电力电子系统故障诊断。该方法能有效地提

取信号中的噪声，然后根据噪声的详细特征，快速准确地诊断出系统故障的原因

和位置，进而排除故障。

2红外热成像技术在电力设备状态检修工作中的运用方法

2.1运用红外热成像技术进行电力设备检测的准备工作

运用红外热成像技术进行电力设备运行状态检测时，需要电力设备做好以下

几方面准备工作：首先，红外热成像技术对检测环境有一定要求。在检测过程中

需要电力设备带电运行，需要保证设备温度高于5℃，环境湿度需要控制在85%

以下，环境风速需要达到5m/s以下。因此，可以选择阴天或者夜晚进行检测，

但是雨雪天气或者大雾天气等会影响红外热成像检测结果。如果在晴天或者白天

进行检测，需要注意不能让强光直接照射在设备探测头上；如果在室内或者夜晚

进行检测，需要注意是否有灯光直射探测头，最好是闭灯检测。此外，在检测时

需要注意躲避强磁场的干扰。其次，需要注意红外热成像仪的使用要求。红外热

成像仪由于型号及精密程度不同，需要注意不同的红外热成像仪的检测温度范围、

测量准确度以及其他设备检测要求会有所差别。在检测过程中需要按照设备要求

和操作规范进行合理使用，保证检测的准确性以及设备的灵敏程度，最终保证设

备的成像结果清晰准确。此外，为了满足各种电力设备及不同的检测环境要求，

需要准备好相应的辅助设备，例如在检测户外电力设备时，需要准备长焦探测头、中距离镜头等。最后，对检测次数也有一定要求。运用红外热成像技术进行电力

设备检测时，在运行负荷高的情况下进行检测为佳。对110kV及以上电力设备最

好每个季度检测一次。

2.2绝缘故障的检测

造成绝缘体发热的主要原因有以下几种：（1）绝缘子在交流电场中，由于电介质出现极化反应而造成绝缘子发热。（2）绝缘子内部可能出现穿透性电流泄

漏情况，造成绝缘子发热。（3）由于绝缘子外表面出现爬电现象，导致电流泄漏，造成绝缘子发热。一般情况下，绝缘子材料如果状态良好，出现发热故障的

概率就很小。此外，绝缘子的发热功率与电力设备的电压平方一般呈正比。因此，运用红外热成像技术进行电力设备状态检测时，如果绝缘子材料状态正常，其红

外热成像图谱应为马鞍状，与附近的绝缘子材料温度差应当小于1℃。但是当绝

缘子材料出现发热故障时，其发热功率会迅速上升，并大部分集中在绝缘子钢帽

部分，当钢帽位置的温度与附近绝缘子温度出现明显差异时，可以视其为零值的

绝缘子。如果绝缘子材料表面有大量杂质、灰尘堆积，会造成绝缘子材料电阻降低，而钢帽情况正常。

2.3复合绝缘子材料的检测

一般情况下，复合绝缘子材料具有很高的电阻值，能够通过复合绝缘子材料

的电流非常小，其发热功率甚至达到可忽略不计的程度。但是当复合绝缘子材料

中出现某一位置电阻数值降低的情况，复合绝缘子材料中的电流就会开始集中于

这一位置，进而造成局部发热情况。通常是复合绝缘子材料的芯棒或者外部保护

层受损，导致局部位置放电，电子脉冲造成复合绝缘子材料发热。

2.4线夹以及导线位置的检测

红外热成像技术可以对电力设备中的接头位置及导线头位置进行故障检测。

在检测过程中，如果线路输送电力的功率较低，就证明电力设备的发热功率也相

应较低，因此运用红外热成像技术进行检查时，应当重点保证检测环境中大气以

及设备输电功率等条件的一致性。当前电力设备的导线头以及线夹等部件出现故

障的原因主要有：（1）耐张力线夹以及引流夹等部件的螺丝可能出现松动，造

成部件发热。（2）导线内部出现断股的情况，也会造成导线发热故障。（3）导

线接触面积较小，在电力设备正常运行过程中造成接触面氧化严重，增加接触部

分的电阻数值，进而出现发热故障。

3内部缺陷检测案例分析

在某220kV变电站红外热成像检测工作中发现，变压器设备的低压侧套管发

生整体发热情况，经红外热成像技术检测最高温度达到40.4℃，经过跟踪性检测

后发现温度持续上升，温度最高值达到60.7℃，分析红外热成像检测技术形成的

图谱发现，设备故障是由低压位置套管导电杆接触不良造成的，经过及时维修，

解除了故障。在对某500kV变电站进行红外热成像检测时发现，35kV变电站的A

相套管位置出现温度异常现象，在图谱中显示油面位置出现最高温度，并在油面

位置有明显的分界线。经过检测发现，站用变铁芯对地面产生悬浮电位，出现局

部放电问题，经过及时检修，最终解决了问题。

4结论