红外线成像技术在电气设备状态检测中的应用

红外线成像技术在电气设备状态检测中的应用

温晓辉

广东量化检测技术有限公司

摘要：电气设备因劣化而发生的事故之前都会有温升变化，温升变化是红外线成像技术检测电气设备运行状态的关键。本文就以红外线成像技术在电气设备状态检测中的应用为例，探讨电气设备状态缺陷及其故障诊断。第一部分介绍了红外线成像技术原理；第二部分分析了电气设备状态缺陷及其原因；第三部分探讨了红外线成像技术在电气设备状态检测中的判定方法；第四部分讨论红外线成像技术在电气设备状态检测中的实践应用。旨在为红外线成像激素应用于电气设备安全管理提供一些参考。

关键词：红外线成像技术；电气设备；状态检测；应用；判断

引言

随着我国电力系统的建设，电气设备自动化程度、智能化程度不断提升，电气设备的运行故障与电力系统的关联性增强。某一电气设备的运行故障既有可能引起某一区域输电系统内电力系统整体的运行故障，影响电力系统运行可靠性及稳定性。为提升电力系统运行的安全性，我国的电力系统运维管理及设备检修开始从计划检修向预防性的状态检修转型。状态检修不仅可以为电力电气设备状态评估和运行保护提供风险因素控制的参考，还能通过及时有效、科学合理的管理来延长电气设备运行的使用寿命，预防电气设备故障发生对电力系统运行造成的不良影响，以维护更加的电气设备运行状态，从而提升电力系统整体运维管理的经济效益。红外线成像技术是电气设备运行状态检测中应用最为广泛的技术。研究红外线呈现技术在电气设备状态检测中的应用对提高电气设备状态检测水平有着重要的意义。

一、红外线成像技术原理

红外线成像技术属于一门新兴学科，它是利用带电设备的致热下硬，采用专用设备获取从设备表面发出的红外辐射信息，并由此预判设备运行状态及故障缺陷的综合技术。红外线呈现技术具有不接触、不取样、不解体、远距离检测的应用优势。应用该技术对电气设备状态进行检测，不仅检测效率高，检测结果精准性高，而且还有利于计算机综合分析智能化电力系统故障，对电力系统运行状态进行在线检测和诊断，预防电力系统运行故障及风险事故的发生。

二、电气设备状态缺陷及其原因

（一）电气设备状态缺陷—温升

电气设备状态缺陷最普遍的问题就是温度升高，简称温升。温升异常通过红外线成像技术就可以发现电气设备运行故障。常见的电气设备状态缺陷有接触不良、缺油、受潮、松动、绝缘老化、电晕、放电等等。

（二）造成电气设备温升的原因

电气设备致热故障大体桑可以分为三类，分别是：（1）接触类热故障，如导体连接件接触不良、电流流过时发热等。接触热故障根据位置可以分为设备外部故障和设备内部故障两类。设备外部故障包括各种裸露接头、压接管、压板、隔离断路器刀口等。设备内部故障包括设备内部导电回路接触不良、互感器内部接头松动、变压器绕组和电机定子线棒焊接处接触不良等。（2）设备元件变质老化。如阀性避雷器并联电阻劣化或损坏等。（3）充油设备当油性循环受阻、假油位等。如散热器上下阀门未打开等。

分析造成电气设备状态发生温升的原因有以下几点：（1）电力设备间存在多种电阻制成的传输设备，电流传输时导致散热量增多；（2）电力系统传输电流时产生的电磁互感效应，由此产生磁场，加剧了电气设备的老化；（3）油浸式电力设备放电现象导致的温升。

三、红外线成像技术在电气设备状态检测中的判定方法

（一）一般检测的判定

采用红外线成像技术进行电气设备状态一般检测时，对设备运行状态的判定应遵循以下几点要求：（1）避开视线中的封闭遮挡物，如门、盖板等；（2）测试应在不低于0℃、相对湿度不大于85%、风俗不大于5m/s的环境下进行；（3）室外白天检测应避免阳光直射或被摄物放射进入仪器镜头，室内夜晚检测应避开灯光直射，在安全条件下进行；（4）检测电流致热型设备时需要在不低于30%的额定负荷下检测。

（二）精确检测的判定

采用红外线成像技术进行电气设备状态一般检测时，对设备运行状态的判定应遵循以下几点要求：（1）检测风速小于1.5m/s；（2）设备通电时间控制在6～24小时；（3）户外检测应避开阳光直射，以日落后、阴天或夜间为佳；（4）确保被检测设备周围背景辐射均衡，避开可能影响检测结果的热辐射源及其他放射干扰源；（5）确定被检测设备周围五电磁场影响。

四、红外线成像技术在电气设备状态检测中的实践应用

（一）案例分析

某动力厂供电车间带电设备运行状态下红外线初次成像发现1＃动力变B相高压管套上部第5个瓷裙较暗，于8月6日上午10点10分列入设备重大缺陷评级（评级结果参考下表1）。根据对运行设备红外线成像检测数据的分析，最终提出了对该问题变压器套管做维护消缺及补油10kg的意见。检修处理后跟踪显示成像数据合格。

表1 电流致热性设备的温差比判据参考表

（二）电气设备状态检测跟踪分析

关于1＃动力变三相套管缺陷的发现是通过值班人员对设备的常规红外诊断测试中发现的。红外成像图（如图1所示）显示是1＃动力变三相套管上部第5片瓷裙异常暗，温度仅为28.68℃。其他同等部位红外辐射温度均显示36℃。将它与图库中动力变标准成像图片（如图2所示）作对比，最终判定B相套管存在缺陷。温差比计算参考下式1。其中T1表示发热点的温度；T2表示正常相的温度；T0表示环境参照体的问题。相对温差显示1＃动力变三相套管为重大缺陷。经过红外成像跟踪分析，从图1可以看出，套管上部却又19.2%。根据《国家电力变器运行标准》可短时间轻负荷运行。查找理试点检修记录，没有找到套管明显的渗油记录，判定该问题可能为多年以来的漏检项目。经相关部门协调，一致决定在一个月内完成消缺。点检人员通过红外成像米雀关注套管油位的变化，每天做至少一次的点检评级，直到图库跟踪显示红外成像图像合格。红外成像在本次电气设备状态检修中的应用及时有效的发现了原有的4项漏检缺陷，并通过预防性维护解决了电气设备状态异常缺陷，间接的实现了电气设备运行经济效益和安全性的整体提升。

式1：相对温差=[（T2-T1）/(T2－T0)]=[（37-28.68）/(37－28)]=0.92℃

图1 8.6日1＃动力变三相套管中B相管套异常缺陷红外成像图

图2 图库中动力变标准成像图片

五、结语

综上所述，红外线成像技术在电气设备状态检测中的应用及其广泛。它作为一种电气设备及电力系统状态检测的方法，有利于辅助分析电气设备及电力系统运行故障，并针对成像分析电气设备故障及温升异常的原因。它能够为电气设备风险因素控制和电力系统的可靠运行管理提供指导决策，做好电力系统运行管理中的风险预防和安全管理，来提升智能化电气设备在电力系统中运行的安全性，提高电力系统运行的经济效益。

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