红外线热成像技术在电力系统中的应用

红外线热成像技术在电力系统中的应用

发表时间：2017-05-15T10:59:57.727Z 来源：《电力设备》2017年第4期作者：李冬伟

[导读] 摘要：随着电网的飞速发展，电源结构多元化、电力线路越来越长，为保证巡检质量，红外热成像技术应运而生。

（黑龙江省电力有限公司检修公司黑龙江齐齐哈尔 161000）

摘要：随着电网的飞速发展，电源结构多元化、电力线路越来越长，为保证巡检质量，红外热成像技术应运而生。

关键词：红外热成像；电力系统

0引言

电力设备的红外检测诊断技术作为一项简便快捷的设备状态检测手段具有不停电、不取样、不接触、灵敏度高、快速、安全、应用范围广特点。目前各电厂已开始应用红外热成像仪在发电机、组合电器、电动机、热力管道、阀门、封闭母线、继电保护控制盘柜、电路板、电缆接头，到变电站内的开关、刀闸、PT、CT、变压器、避雷器、套管、架空引线、绝缘子串等各种设备开展状态检测。利用红外热像仪长期认真的观察和诊断，有效地减少设备扩大性检修，提高检修效率。

1红外线热成像仪使用管理办法

1.1人员接受有关的红外热像检测技术的培训合格后，此条件作为单独巡视升压站、线路资格中的一条。

1.2红外检测仪器定期进行校验，每2年校验或比对一次，确保设备测量的准确性、可靠性。

1.3新建、扩改建或大修投运的电气设备，红外检测应在投运（24小时）后，不超过1个月内进行，并对主要设备进行精确测温，对原始数据及图像进行存档。

1.4正常运行的设备遵循每月定期普查、高温高负荷等情况下的特殊巡查相结合的原则，每月编制电气设备红外热成像评估报告。

1.5大小修前对继电保护装置和远动控制设备、二次端子箱、锅炉炉墙保温、汽机热力管道保温、安全阀门内漏等情况进行红外热成像检测评估。

2红外热成像技术原理

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，波长介于0.75μm 到1000μm间的电磁波称为“红外线”，而人类视觉可见的“可见光”介于0.4μm到0.75μm。

其中波长为0.78—2.0微米的部分称为近红外，波长为2.0—1000微米的部分称为热红外线。红外线在地表传送时，会受到大气组成物质(特别是H2O、CO2、CH4、N2O、O3等)的吸收，强度明显下降，仅在短波3μ—5μm及长波8—12μm的两个波段有较好的穿透率(Transmission)，通称大气窗口(Atmosphericwindow)，大部份的红外热像仪就是针对这两个波段进行检测，计算并显示物体的表面温度分布。

2电力系统中的热源点

红外热成像技术对电力设备运行状态检测中以其设备不停运，不取样，不解体，运行工况真实，快速的对电力设备的热状态进行红外成像，借助红外成像诊断技术可以及时发现对发热故障进行定位，定性和定量诊断，真正做到防患于未然，提高电力设备的安全可靠性进、确保了电力供应质量。热成像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。

2.1电气设备的外部热故障

电气设备的外部热故障主要指对外界可以直接观测到的设备部位发生的故障。一类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。另一类则是由于表面污秽或机械力作用引起绝缘性能降低造成的过热故障，如绝缘子劣化或严重污秽，引起泄漏电流增大而发热。

2.2电气设备的内部故障

电气设备的内部热故障主要指封闭在固体绝缘、油绝缘以及设备壳体内部的电气回路故障和绝缘介质劣化引起的各种故障。概括为以下几种类型：

(1)内部电气连接不良或触头不良故障。如高压电气设备内部导电体连接不良、断路器触头不良、高压电力电缆出线鼻端连接不良等。

(2)介质损耗增大故障。各种以油作绝缘介质的高压电气设备，一旦出现绝缘介质劣化或进水受潮，都会因介质损耗增加而发热。

(3)绝缘老化、开裂或脱落故障。许多高压电气设备中的导电体绝缘材料因材质不佳或运行中老化,引起局部放电而发热；或因老化、开裂或脱落，引起绝缘性能劣化或进水受潮，这类故障发热也属于电压效应发热。

3红外热成像技术在实际工作中的应用

笔者通过使用红外线点测温和红外成像检测并存方法，每年分两次对110kV厂房、10kV配电站、负荷较大或日常巡视中发现的发热较严重变电站的运行设备进行诊断。通过对电气设备红外检测图像的定量与定性分析，使用红外成像检测技术能够大大提高了设备测温的效率及缺陷发现率。对公司电网设备进行了检测，共测关键部位244处，发现问题及故障点67处，并对67处故障及时进行了处理。次月同样对公司电网设备进行了检测，共测关键部位244处发现问题及故障点30处，并对30处故障隐患及时进行了处理。

4变电运行设备发热故障的预防措施

4.1变电运行设备发热故障的预防。可以运用红外线检测技术，红外线检测技术是变电运行设备发热的故障检测中最为有效的科学技术，红外热成像仪检测设备，可以实现发热设备的在线监测，其监测的方法是，当变电运行设备发热时，会产生红外发热的状况，红外成像仪会感应并采集发热信息，通过其他的技术程序将发热的设备显示在荧光屏上，展现变电设备的运行状态，所以通过红外成像仪可以实时监测运行中的设备，发现设备的异常现象会以警报的形式提示，之后自行对其进行控制，降低了发热故障的发生率，红外成像技术的应用可以节约了维修成本。

4.2加强变电运行设备的巡回检查力度。严谨的制定巡视人员的安排制度，充分发挥巡视监测的功能，要求巡视人员在巡回检查的过程中，严格按照巡回检查规范认真检查，提前制定好巡检方法和路线，对于变电运行设备的敏感部分重点检查，例如变电运行设备的金属连接处，依据金属的特性可以分析，温度过高时，金属的光泽有明显的变化，其会呈现灰暗状态，是直接通过肉眼可以观察到的，巡视人员