红外检测对高压电气设备故障诊断的应用

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摘要：电力资源在现代社会中具有重要作用，保证供电质量及其稳定性是电力事业发展过程中的重要工作，要求电力企业切实做好电力事业方面的故障排查工作。为了最大限度地排除高压电气设备的故障，工作人员需要充分利用红外检测技术。该技术不会对电气设备造成额外的压力，能够快速找出设备中存在的问题，从而保证电气设备的正常运行，保证整个电网工作的顺利开展。

关键词：高压电气设备；故障诊断；红外图像；变电设备

随着我国经济社会的进一步发展以及城市规模的进一步扩大，对电力资源的需求量也越来越大，这进一步增加了我国高压电气设备在运行过程中的压力。当高压电气设备长期处于高负荷工作状态下，零件之间的磨损也会越来越严重，导致产生故障问题，影响供电的质量和稳定性，给居民的日常生活造成不便，还会给企业造成巨大的经济损失[1-2]。相对于其他检测技术，红外检测技术的检测质量更高，效率更快，可以快速排查电力设备在运行过程中的热缺陷故障[3]。基于此，文章首先分析了红外检测技术的相关概念以及运行原理，然后探讨了高压电气设备在运行过程中的运用优势，以及高压电气设备在运行过程中的常见故障及其辨别方式。

1红外检测技术的概念及运行原理

1.1概念

红外线是一种频率高于无线电波的电磁波，其在电磁波谱中位于红光之外，是太阳光线中众多不可见光线中的一种。红外线产生的主要原因是热量或者热辐射，周围环境温度高于绝对零度，会产生红外线。周围环境的温度越高，所产生的红外射线将越清晰越强。红外检测技术是指利用红外线的物理性质来实现相关物理量测量的检测技术，具有灵敏度高、稳定性高、抗干扰性较强等优点。

1.2运行原理

高压电气设备在运行过程中会产生大量热量，因此工作人员可以利用红外线对电气设备的运行情况进行检测，从而通过分析相关的数据，准确地发现高压电气设备所存在的故障问题，判断故障原因。在采用红外检测技术时，工作人员通常运用红外热像仪对电气设备进行扫描，然后将相关的温度数值反馈到计算机上，再对这些数据进行精确化分析，得到相关的热图像，最后判断故障发生的区域。红外检测技术在工作中是可以不受时间限制，不管是白天还是夜晚都可以进行工作。同时，红外检测技术所运用的探测焦距，可以以20cm为分界线无限延长，从而满足多种监测需求。

2红外检测技术在高压电气设备故障检测中的应用优势

相对于其他高压电气设备故障检测技术而言，红外检测技术有着极大的优势。第一，在利用红外检测技术进行检测时，高压电气设备无须断电或停机，并且在检测过程中不会对高压电气设备的内部系统造成损坏，可以获得更为真实的数据信息，保证检测质量和效率。第二，在检测过程中，整个操作流程方便快捷，工作人员只需要操作红外热像仪就可以辐射出红外射线，不需要任何其他设备进行辅助。第三，检测的范围较广，并且结果成像快速，大部分是以图像形式展示，比较直观。第四，红外检测技术发展至今已经比较成熟，在这一领域的投资效益比较明显，资源利用率较高。第五，在使用过程中，红外成像仪会与计算机设备直接建立联系，将所采集的数据信息传送至计算机系统进行图像分析，从而在故障排查的过程中实现数据分析同步，切实提高数据处理的质量和效率。

3高压电气设备的故障原因分析

3.1变压器角度

高压电气设备的运行过程比较复杂，所涉及的领域较多，而不同领域所发生的故障问题也不同。变压器是高压电气设备中的重要组成结构，由于变压器的结构比较复杂，对其进行故障排查时，需根据不同的领域，采取不同的红外检测手段。如果工作人员检测的是变压器内部，那么需要结合油色谱技术辅助热像诊断，对整个变压器进行全面分析。在检测过程中，工作人员需严格按照相关的检测流程，先检测变压器的套管，再检测分界开关等。在对变压器、散热器等部位进行检查时，则需采用比较法和档案分析法，全面排查故障。一旦发生故障问题，工作人员需采取具体的手段，停止设备运行，做好放油处理工作和测试，进一步确定结果。

3.2断路器角度

在高压电气设备运行过程中，断路器也是经常发生故李燕高压电气设备故障诊断中红外检测技术的应用障问题的部位。一般而言，断路器发生故障的原因通常是动静触头接触不良。在使用红外检测技术进行检测时，所呈现的热象特征是，最高温度主要集中在顶帽下部，最低温度即瓷套温度。工作人员可以根据这些领域的温差来判断断路器的故障，并开展具体的解决策略。

3.3电压互感器角度

电压互感器也是高压电气设备的重要部位，该部位发生故障问题的主要原因一般是由于互感器内部的铜心绝缘体出现故障，从而导致电压互感器之间的温差变小。此时，利用红外检测技术，可以检测出温差变化，从而判断电压互感器是否发生故障。例如，如果电压互感器的运行环境比较稳定，那么在运行过程中35kV设备之间的温差一般控制在2K以下，如果超过此范围，表明可能发生故障。

3.4电流互感器角度

从电流互感器的角度，主要是在电气设备运行时，判断电流的数值是否稳定，如果不稳定可能造成内部设备接触不良，从而引发各种电力事故。利用红外检测技术时，检测结果反映红外线热像图温差较小，那么可以判断该设备的电流互感器不存在故障；如果温差较大，超过1.3K，或者在短时间内温度迅速升高，可以考虑电流互感器发生故障，应采取针对性的措施，确定电流故障的具体位置。

3.5绝缘子角度绝缘子

在电气设备运行过程中，所散发的热量较低，利用红外检测技术检测所形成的热像图是一个不对称的马鞍形状。整个温度的变化趋势是，中间温度比较高，两边温度较低，但是相互之间的温差较小，基本在1K以下。如果绝缘子出现故障，会使绝缘电阻减小，并且逐渐下降到最低的绝缘值，此时反映的热像图也会发生变化。相互之间的温差会升高，中间的温度会变低，当出现这种情况，工作人员可以快速判断为绝缘子故障。

3.6电缆角度

电缆是高压电气设备中不可缺少的零件设备，而电缆产生故障的问题主要是绝缘体接触不良。利用红外检测技术检测时，所呈现的热像图通常表现为电缆内外温度不均匀，出现整体过热或者局部过热的情况。工作人员可以通过图像内容迅速判断出电缆故障发生的具体位置。

3.7热故障角度

高压电气设备在运行过程中出现的热故障主要有两大方面，分别是外部热故障和内部热故障。如果电气裸接头长期暴露在大气中，则容易出现接触不良的情况，引起外部热故障。例如，刀闸接头以及各种线路的连接处，容易出现断股或者松股的情况，会导致连接点电阻增加，从而产生热效应。在用红外检测技术进行检查时，可以通过红外线热像图快速发现该问题。内部热故障主要指当高压电气设备运行呈现封闭状态时，红外检测技术会存在应用局限，此时只能够通过检测电气设备运行场所的整体温度，与正常数据进行分析对比，从而排查故障。

4红外检测技术在电气设备故障处理中的运用

一般而言，在高压电气设备故障排查过程中，工作人员必须根据故障特点和电气设备的运行情况，采取针对性的方法，快速地找到故障发生的具体位置及主要原因。第一，表面温度判断法。表面温度判断法主要指运用红外检测技术扫描电气设备的外表，然后结合相关的温度标准，对故障进行排查。该方法的效率较高，但是无法排除一些内部问题。第二，相对温差判断法。相对温差判断法主要指工作人员运用红外检测技术对红外线热像图进行全面分析，根据所反映的温差，结合具体的电气设备运行数据，找到异常的升温点，以此确定故障发生的位置。与前一种技术手段相比，该方法在数值上更加准确，但是会使工作流程变得复杂，并且整体工作量较大，因此只适合运用到一些小范围的检查工作。第三，热图谱分析法。工作人员在电气设备保持正常运行的情况下，通过红外检测技术形成相关的热线图谱，再根据图谱中的温度数据，判断电气设备的整体运行是否正常。该方法主要运用于后期分析工作，且涉及大量的数据计算。第四，档案分析法。档案分析法主要指工作人员将不同时间段的红外检测数据进行整合并形成检测数据库，每当进行一个新的检测活动时，都需要将以往的数据找出来进行对比，分析热项数据的变化趋势，并以此作为故障判断标准，当趋势呈现不正常的上升或者是下降状态时，就可以快速地判断电气设备是否存在故障问题。但是，该方法的工作量较大，会耗费大量的人力资源，而且所获得的结论也会受到诸多因素的影响，准确度相对较低，运用范围较窄。

5结束语

综上所述，高压电气设备对保证我国电网运行的稳定性具有重要作用。因此，有必要加强对电气设备故障诊断技术的研究，做好电气设备方面的故障排查工作。为此，文章研究了高压电气设备故障诊断中红外检测技术的应用，提高了故障排查工作的质量和效率。

参考文献：

[1]王晓剑，何天磊，陈聪，等.紫外成像检测技术在高压电气设备故障诊断中的应用[J].电气时代，2019(4)：52-54.

[2]杨照光，张忠元，温定筠，等.变电站设备红外检测图像分割及故障诊断技术研究[J].科技通报，2019，35(3)：95-99.

[3]陈恺.红外检测技术在电力系统中的应用研究[D].上海：上海交通大学，2018.

作者：李燕 单位：国网宁夏电力有限公司建设分公司