浅议红外热成像仪在电力设备故障分析中的应用

来源:用户上传      作者: 黄朝捍

　　【摘要】电力设备故障的不同会造成不同程度的损害，可能造成设备的损伤或停产，也可能发生较为严重的电气事故。电力设备初期异常现象常常伴随着可察觉的温度变化，比如说：电力设备的绝缘不良时就会引起局部温度逐步升高。利用红外热成像仪可以让电力设备在正常运转的过程中进行检测工作，可以快速的发现电力设备过热故障，迅速采取措施解决防止电气事故的发生。红外热成像仪在电力设备如变压器、电容器、断路器、绝缘子串、电力电缆、发电机等故障诊断中的应用效果较好，推广使用红外热成像仪在电力设备故障检测中的应用，有利于将电气事故消灭在萌芽状态。
　　【关键词】红外热成像；设备检测；故障分析；电力设备
　　1、红外热成像技术概述
　　红外热成像技术的发展最早可以追溯到1964年美国德克萨斯仪器公司制造出的红外前视系统。我国开始研究红外热成像技术是从上世纪70年代开始的，到了80年代已经取得了一定的进展，研制生产出了一批红外热成像仪器。
　　1.1红外热成像定义
　　人肉眼可见的光线波长为0.38—0.78微米，波长<0.38微米的电磁波被称为紫外线，波长>0.78微米的电磁波被称为红外线，红外线和紫外线都是人看不见的光线。在自然界中，一切温度在绝对零度（-273℃）以上的物体都可以辐射红外线，利用探测器测定目标本身与背景之间的红外线差，可以得到不同的红外图像，红外热图像是将人眼不能直接看到的目标表面温度分布变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。
　　1.2红外热成像仪工作原理
　　红外热成像仪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，获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场是相对应的。
　　1.3红外热成像技术功能和特点
　　随着科学技术的发展，红外热成像仪越来越成熟，在实时的测量中可以获取较高的精度，而且体积小、重量轻，便于携带和在各个设备的测量中运用。很多民用热像仪都是采用非制冷焦平面技术。就拿SAT-G90红外热成像仪来说，它的热敏度为0.08℃，整机（含电池）的重量<1700克，工作环境的温度为-15℃—50℃，测温精度在±2%或者2℃，仪器可以在恶劣的环境中测得较为精确的图像，并且不会受到室外阳光、气候等的影响，运作起来较为方便。
　　1.4红外热成像仪的应用范围
　　目前，随着红外热成像技术的发展，它已经广泛的运用到各行各业中了，尤其是在军事方面，因为最初的研制开发就是从军事行业开始的，慢慢的由军事向民用工业等行业转移。在电力系统、土木工程、石油化工、医疗、冶金等行业都得到了非常广泛的运用，随着社会的发展，红外热成像技术将会更加广泛的运用于各行各业，将会提供更加方便的精确的服务，逐渐促进各行各业的相互进步和发展。促进社会经济的发展。
　　2、电力设备中热缺陷的红外热成像仪的检测
　　随着社会经济的发展，电力系统在人们的生产生活中发挥着越来越重要的作用。电力设备在使用的过程中经常会出现热缺陷，如果不能及时发现并进行维修或更换的话，时间一长就会造成电气事故的发生。电力设备通常将热缺陷分成两种类型：内部热缺陷和外部热缺陷。
　　在电力设备的外部热缺陷中，运用红外热成像仪的检测一般就是对电力设备的外部结构和零部件直接进行测温诊断，然后对比这个零部件本身的温度，当温差过大时就需要及时分析出现问题的原因，进而采取相应的措施来解决故障，保证电力设备的正常运转和提高电力设备的使用寿命。
　　内部热缺陷的红外热成像仪的检测是通过对电力设备的内部过热部位进行检测，然后再进行温度分析的诊断方法。在电力设备中，出现得较多的是外部热缺陷，内部热缺陷占的比例较小，一般仅占电力设备热缺陷的7%—10%。
　　在电力设备的热缺陷中，最容易出现故障就是隔离开关的接头、触头位置，这种类型的热缺陷几乎占了电力设备热缺陷的一半。在线夹的线夹口也比较容易出现热缺陷，还有变压器套管的接头、电抗器的接头、阻波器的接头、断路器的接头、电流互感器的顶帽等部位都会出现或多或少的热缺陷。而运用红外热成像仪可以对电力设备的热缺陷进行无阻碍的检测，电力设备可以在正常的生产运转中进行检测，无需停电操作，不会中断生产过程，目前在许多城市电力设备的故障检测中得到了广泛的运用。如我公司仅2012年运用红外热成像仪进行设备检测就发现缺陷近二十起，由于发现及时采取措施及时，保证了电力设备的正常运行。
　　我国每年都会发生一些电气事故，在这些事故中有很多都是因为电力设备出现故障而没有及时发现得到维修造成的。电力设备的热缺陷严重影响到了电力系统的正常运行，影响了电力设备使用寿命的提高，影响了人们正常的生产生活。
　　3、红外热成像仪在电力设备检测和故障分析中的应用
　　目前，在电力系统中，红外热成像仪已经得到了广泛的运用，在电力设备的监测、检测、普查、及时维修、杜绝安全隐患等方面都得到了运用。在电力设备中，它不会突然出现故障，故障的出现是一步步慢慢发展下来的结果。采用红外热成像仪可以及时发现电力设备的故障，准确定位故障的位置，及时做好维修工作。在电力设备中，红外热成像仪可以对变压器、避雷器、电容器、断路器、绝缘子串、变电站、发电机、导线、电缆、隔离开关等部件进行检测，还可以适时的创造条件进行输变电网的检测，可以说，几乎涵盖了全部的电力设备。
　　在运用红外热成像仪时需要注意以下几个方面：
　　第一，仪器的选择，目前市场上可供选择的红外热成像仪太多，所以在选择时非常重要，要根据检测的部件的特点和要求进行选择，一般而言是要选择非制冷焦平面探测器，在镜头上注意选择分辨率高的，这样成像的效果会更好。
　　第二，在电力设备的诊断技术和诊断方法上，首先是对设备进行全面的扫描检测，找出其中热异常部位，然后再对异常部位进行详细的测温，运用分析软件对所获取的热谱图进行分析判断，确定故障类型，然后再进行相应的故障处理。在测温时要注意不同的检测设备要有不同的环境温度参照物，不能一概而论，要对异常部位的温度进行详细的检测和记录，便于运用分析软件进行分析。在对故障进行诊断时有很多方法，比如说：同类比较法、档案分析法、热谱图分析法。运用这些方法迅速准确的判断出设备的故障类型，并提出相应的维修方案，提高电力设备的使用寿命。
　　结束语
　　由于红外热成像仪具有体积小、重量轻、测量精确的优点，目前被广泛的运用于设备的故障检测中。随着科学技术的发展，红外热成像仪运用的范围将会越来越广泛，也会有更加精确更为广泛的测量。
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