红外热成像技术应用于高压输电设备缺陷诊断

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1、红外热成像技术应用于高压输电设备缺陷诊断　　【摘要】红外热像仪能快速、实时地采用非接触手段在线监测和诊断出电力设备的大多数过热故障，防止电力设备损坏和由于这些设备损坏而导致的电网大面积停电事故发生。文章介绍了红外热成像技术的概念与发展、红外热像仪的测温原理、红外热成像技术在高压输电线路的诊断方式以及案例分析。全面推广红外热成像技术，对保障电力设备乃至电网的安全运行起到积极作用。【关键词】红外热成像；高压输电设备；缺陷诊断1.引言随着电力工业的飞速发展，高压输电线路的长度不断增加，与此紧密联系的高压输电设备数量更是成倍增长，数目庞大的设备对传统的巡视方式造成巨大的压力。然而提高供电可靠性的硬性指

2、标则意味着缩短停电时间和减少停电次数，这就要求我们能够对带电设备进行在线缺陷诊断，尽可能在发生设备故障之前及时消缺。2.红外热成像技术的概念与发展2.1红外辐射和红外热成像7电磁波由无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线组成，其中红外线波长为0.75-1000μm。红外线可分为三部分：波长介于0.75-2.0μm之间为近红外线，波长介于2.0-25μm之间为中红外线，波长介于25-1000μm为远红外线。自然界中，一切高于绝对零度（-273.15℃）的物体都能够向外界辐射红外线，只要利用红外探测器测定目标某部位与背景两者之间的红外线强度差异，就可得到红外线强度分布图，并称其为红

3、外热像图。目标红外热图像区别于目标可见光图像，它不是肉眼所能识别的光学图像，而是被测目标表面温度分布的伪色彩图像；简而言之，红外热像仪可将肉眼无法识别的目标表面温度分布状态转换为肉眼所能分辨的代表目标表面温度分部状态的红外热像图。2.2红外热成像的特性一般地，物体温度越高，就能够自发地辐射波长越短的电磁波，当物体的温达到1000?C以上时才能够发出可见光，而温度高于在绝对零度（-273.15?C）的物体都会不停辐射红外线。换一个角度说，热红外线（热辐射）是自然界中最广泛存在的辐射。热红外线有两个重要特性：7（1）大气层、云雾等吸收近红外线和可见光，但是对3-5μm的中红外线和8-14μm的远热

4、红外线却是完全透明的。因此，这两个电磁波段被称为“红外大气窗口”。利用这个特性，可使人们在完全漆黑的夜晚，或是处于烟云密布的环境中，都能清晰地观察到前方的情况；（2）物体红外辐射能量的大小，与物体表面的温度直接相关。利用红外辐射的这个特性来对物体进行非接触的温度测量和热状态分析，从而可提供一个重要的检测方式和诊断工具。2.3红外热像仪的工作原理电力系统中各类电力设备和导线在正常运行时，由于存在电流热效应，都会产生一定的热量。但是随着设备运行时间增长、负荷不平衡、某些连接点的生锈腐蚀或接触不良造成接触电阻增加、负载电流过大等，导致线路、设备、系统的热状态异常和过热故障。这些热状态异常部位和故障点

5、都会辐射出比常态更多、更强的红外能量。红外热像仪的工作原理：红外热像仪的物镜接收电力设备表面所辐射的红外线，经光学成像透镜会聚，使接收的红外能量正好落在红外探测器焦平面上；由探测器的光电转换模块，将电力设备表面辐射的红外能量转换为电压信号，经放大处理、转换，在热像仪的监视器上显示出该设备的热像图。通过测定电力设备表面的热分布场及其变化趋势，实现非接触测温、进行热像图分析，找出电力设备可能存在的热状态异常和潜在的故障点，从而实现对电力设备和线路的缺陷诊断。73.红外热成像技术在高压输电线路的诊断方式3.1诊断项目高压输电线路红外热成像检测项目主要针对线路导线接头压接管、导线断股及断股修补过的过热

6、缺陷诊断；架空线路杆塔上的引流线夹、跳线夹、耐张线夹、电缆头引流板等螺丝松动形成的过热缺陷诊断；绝缘子（串）、电缆头套管、线路避雷器等伞裙盐密过大导致沿面闪络发热缺陷的诊断。3.2影响测温结果的因素流过导线的负载电流因电阻损耗而产生热功率，称为运行状态的固有温升。高压输电线路导线在运行状态下的温度总是高于环境温度，并通过热辐射形式和对流形式向大气散热。高压输电线路导线在太阳的直接照射下吸收太阳辐射能量，必然增加导线的温升，称为附加温升。附加温升叠加在固有温升上，会干扰对线路设备的红外测温结果。而对流散热条件主要取决于风速，所以风速也是影响红外测温结果的因素。红外线检测应该在无风或小风天气，夜间

7、或阴而无雨的天气进行，效果最佳。3.3常用的缺陷辨别方法红外热成像测温应用于输电线路缺陷的判别方法主要有警界温升法和相对温升法两种。3.3.1警戒温升法7使用发热点相对环境温度的温升来判断热缺陷，并给出不同负载电流下不同导线接头过热的警戒温升表，当被检测点对环境温度的温升值大于表中所规定的警界温升值时就认为有缺陷，并按表中的警界温升值确定缺陷种类。这种方法直观、简单、实用性较强，但在实际的线路红外