紅外診斷在電力設備狀態檢修中的應用

摘 要 紅外診斷技術以其不斷電、直觀準確、非接觸等優點成為了對電力設備進行運行狀況檢測和判斷故障的
有效途徑。本文首先介紹紅外診斷技術的特點 ，然后結合實際工作經驗 ，重點對紅外診斷技術在電力設備診斷和維
護中的應用進行分析 ，為電力設備的實際檢修工作和紅外診斷技術的應用提供基礎。
關 鍵 詞 電力設備 ；檢修 ；紅外診斷 ；應用
中圖分類號 TM7 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2014）113-0191-02
0 引言
紅外診斷技術是在上世紀 60 年代進入電力設備檢修領域
的 ，由于其遠距離、快速、直觀、不斷電等特點 ，可以在運行
中對設備的早期缺陷作出可靠預測 ，便于工作人員及時采取措
施進行預防 ，保證了電力系統的安全可靠運行 ，在電力設備檢
修領域推廣十分迅速。我國的電力行業在 1990 年前后引入了
紅外熱像儀，并開展紅外診斷技術的理論研究與探討。近年來，
紅外診斷技術作為一種無損檢測手段在電力設備狀態檢修中得
到了廣泛的應用 ，在國家電網 《 輸變電設備狀態檢修試驗規
程 》 中紅外診斷被列為所有設備的例行試驗項目。
1 紅外診斷技術的原理與特點
1.1 原理概述
紅外線和人們熟知的可見光都屬于電磁波 ，只不過可見光
的波長為 0.38μm~0.78μm，屬于人眼可以感受的范圍 ，但是
紅外線的頻譜范圍為 0.78μm~1000μm，人眼無法感受的。人
們已經研究表明 ，自然界內一切高于絕對零度（-273℃）的物
體都在自發的、不間斷的向外輻射紅外線 ，并且輻射出的能量
隨著溫度的升高而增強。而紅外診斷技術則基于這種自然界最
廣泛存在的輻射進行研究。以紅外熱像儀為例 ，其紅外探測器
會將物體輻射信號轉變為電信號 ，電信號的強熱與物體所釋放
的能量成正比 ，因而熱像儀的輸出信號可以很好的模擬出被測
物體表明的溫度空間分布情況。
1.2 紅外診斷技術的特點
1）沒有電磁干擾 ，無需接觸和停運設備 ，可以有效的對
電氣設備進行大范圍的檢測 ，如懸空的高壓線、大型變電站、
運行中的發電機等 ；
2）檢測效率高 ，檢測結果直觀、準確 ，可以檢測出各類
設備外部的接觸性過熱故障 ，而且能夠有效的設備內部絕緣、
線路回路缺陷等故障 ；
3）檢測手段成熟 ，降低了勞動成本 ；
4）檢測數據存儲方便 ，有利于對已有故障進行有效分析 ，
為后期的維護和建設提供可靠的依據 ，提高設備運行效益。
2 紅外診斷技術在電力設備中的應用
2.1 紅外診斷技術的常用產品
1）紅外測溫儀
紅外測溫儀主要由光學系統、信號處理系統、顯示系統以
及光電探測器等部分構成。首先光學系統會將其可視范圍內的
被測物所輻射的紅外能量進行匯聚 ，然后光電探測器會將該能
量轉換為相應的電信號 ，該信號會被進一步的處理而最終轉變
為顯示屏幕上的溫度值。紅外測溫儀主要應用在電力設備外部
熱故障診斷 ，如接頭的接觸不良、器件表面的絕緣性能下降等。
2）紅外熱像儀
紅外熱像儀主要由光電探測器、光學成像物鏡和光機掃描
系統 ，顯示系統等部分構成。光機掃描系統將被測物的紅外輻
射能量分布情況傳輸給探測器 ，進而探測器對該紅外輻射能轉
換為電信號 ，電信號經過進一步的處理和轉換變為顯示屏上的
紅外熱像圖。這種熱像圖最主要的特點就是能真實的反映出物
體表面的熱分布場 ，能量輻射高的部分圖像就明亮 ，反之就會
相對暗些。
紅外熱成像儀可以有效對電力設備內外的熱故障進行有效
判斷 ，將其對設備溫度的感應形成相應的熱分布圖 ，以圖像的
明暗來反映設備內部器件溫度的高低 ，進而對導電回路連接情
況、電壓分布情況、內部絕緣情況進行有效分析。
2.2 紅外診斷技術在電力設備中的運用
雖然我國的電力行業在紅外診斷技術方面起步較晚 ，但是
在發電、輸電、變電各方面的應用都取得了很好的效果。在發
電檢修方面 ，紅外熱成像儀可以用來檢測鍋爐和汽機的絕熱情
況 ，對發電機定子鐵芯的絕緣以及一些接觸點的焊接質量。在
變電方面可以對大型變電站進行定期巡檢 ，如可以對變壓器的
各部件的熱成像情況進行比較和分析 ，及時有效的發現主變套
管及外殼漏磁等問題 ，便于維護人員及時的消除事故。輸電方
面 ，紅外診斷技術可以對線路的接頭處進行可靠的診斷 ，迅速
準確的發現接線點的接觸不良、絕緣損壞或污穢以及材質工藝
不良引起的局部發熱或整體發熱情況。
下面對一些典型電力設備的紅外檢測效果進行簡單介紹 ：
1）電力變壓器在端部出現局部高溫現象。這種情況套管
內部件接觸不良引起的 ；
2）斷路器的一些金屬部位的瓷套出現穩定異常。這種情
況可能是斷路器內的觸頭接觸不良導致的 ；
3）電力設備的避雷器型號較多 ，但它們在運行時都有輕
微發熱的器件。其熱像特征的共同點是熱場的分布性對均勻 ，
有時會出現中間溫度略高、兩端穩定稍低的情形 ，但總體溫差
不大。當其溫度場出現穩定分布不均勻 ，溫差大的異常情況 ，
則可判斷該設備存在缺陷 ，其溫度不均勻度直接反應了缺陷的
嚴重情況。
2.3 紅外診斷技術的分析方法
1）表面溫度判斷法
參照 DL/T664-1999《帶電設備紅外診斷技術應用導則》
等有關技術條款，當設備表面的溫度值超出了規范中的標準值，
那么可以根據設備的運行情況、環境情況、溫度超標程度以及
已有數據等判斷設備是否存在問題。局限性在于主觀性強 ，誤
判的可能性大 ；