红外热像技术在电气设备故障诊断中的应用(论文)

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1、红外热像技术在电气设备故障诊断中的应用李毅刚三河发电有限责任公司河北065201摘要：红外测温技术最早运用于军事目的，近年来已广泛运用于电气设备检测工作中，对消除电气设备的非正常发热、降低设备事故起到了重要作用。文章对红外测温技术的原理进行了简单介绍，并就其在电气设备过热故障检测中的运用范围、典型设备的故障特征、判断标准、消除误差方法等作了论述。关键词：红外测温电气温度过热热像图电力设备能否正常工作直接关系到电力系统的安全运行。随着超高压、大机组、大电网的出现，对电力设备的可靠性要求越来越高。为了保证

2、电力设备运行的可靠稳定，必须充分依靠科技进步，提高技术监督的水平。传统的绝缘预防性试验对防止电力设备事故的发生起了一定的作用，但它的致命弱点是需要停电实验，并且有些项目对设备具有一定的破坏性，降低了设备的使用寿命。　电气设备正常运转时，由于电流、电压效应会产生热量，电气设备发生故障时缺陷部位也会异常发热，设备在危险温度下运行，存在火灾隐患。目前，大部分电力用户使用的都是低压大电流的电气设备，一旦电气设备出现故障就容易引起高温。同时，电气设备的接触不良会引起高温、打火、电弧，容易成为火灾的引火源，类似这

3、种危险温度和隐患通常是不易被发现的。由此又产生了在设备不停电的情况下监测设备的方法，其中对电力设备表面温度及其分布的监测，就是一种十分行之有效的在线诊断方法。而红外检测技术通过其独特的检测手段——非接触式的在线红外检测及热成像技术来监测设备的运行状态，可以及时了解电力设备现状，有效查找故障原因，并能预测设备未来状态。1.红外测温技术的原理红外测温技术的原理是基于自然界中一切温度高于绝对零度的物体，每时每刻都辐射出红外线，同时这种红外线辐射都载有物体的特征信息，这就为利用红外技术判别各种被测目标的温度高

4、低和热分布场提供了客观基础，物体表现热力学温度的变化，使物体发热功率发生相应变化。物体产生的热量在发出红外辐射的同时，还在物体周围形成一定的表面温度分布场。这种温度分布场取决于物理材料的热物理性，也就是物体内部的热扩散和物体表面温度与外界温度的热交换。利用这一特性通过红外探测器将物体电气发热部位辐射的功率信号转换成电信号后，成像装置就可以一一对应地模拟出物体表面温度的空间分布，经电子系统处理传至显示屏上，得到与物体表面热分布相对应的热像图。2.温度检测的步骤方与方法2.1温度检测的步骤2.1.1使用红

5、外热像仪对一般电气设备和线路进行全面扫描普遍检测，发现其异常发热部位。然后，使用红外测温仪对异常发热部位进行测温；2.1.2使用红外热像仪对重点电气设备和线路的发热部位摄取热像图，并经电脑对热像图的温度场分布进行分析处理。2.2温度检测的方法电气设备的带电体工作状态是否正常，特别是外部裸露部分的故障，只要消除了上述各种影响因素，经过合理修正，得到故障点的温度，参照国标GB763—90(交流高压电器在长期工作时的发热)及电力部出版的《红外热像检测电力设备故障导则》来判别最高允许温度和允许温升，是不难做出

6、故障严重程度的诊断。但是，温度的测量受到很多因素的影响，特别是对于电气设备的内部故障而言，要想根据GB763—90进行判别，是比较困难的，而且还会引起误判。为了提高红外诊断的准确性，还要运用以下判别方法，可以获得可靠准确的诊断结论。2.2.1热像特征判别法  所有电气设备，在无任何内外部故障情况下，即可得到正常运行状态下的表面热分布或红外热像特征图。一旦电气设备出现内部或外部故障，则故障经内部构件和介质进行热传递，或其他形式热交换，改变设备表面故障部位的稳定温升或温度分布。因此通过辨认现场摄制的设备红

7、外热像图，只要发现热像特征存在异常变化，均可判定设备内部已出现故障，并根据热场分布变化的特点及温升值的大小，还可以对内部故障的属性、故障位置及严重程度做出准确的诊断。如在瓷瓶串热像中，一旦出现缺口似的热像，则表明相应位置的瓷瓶已成为零值绝缘子，而低值瓷瓶和污秽瓷瓶也可以通过热像图来区别进行鉴别。2.2.2相间互比判断法因为高压电力设备绝大部分都是三相运行的，而且在正常情况下，作用于每一相的相电压或通过三相电路与导线的电流大致相同。换言之，每一相电路或导线相同部位的正常稳定温升应该一样。因此同组设备三相

8、之间具有可比性，同类设备在同一时间，同一地点和同一电源作用下也相互可比。因为三相相同部位同时出现一样故障的概率是很小的，基于这种原因，诊断时可以对三相之间相同部位的温升进行横向比较。若某电气设备a、b、c三相中任意两相之间相同部位存在超过10℃左右的温差，则可以把该部位温度较高的一相初步诊断为出现故障。2.2.3同相比较判别法  电气设备一相中流过的负荷电流相同，如果同一相不同部位之间出现明显温差，则往往表明温升较高处存在异常或缺陷。例如在高压输电线路中