紅外技術在電力設備故障診斷中的應用

江雙華

（國網甘肅省電力公司檢修公司變電檢修中心，甘肅 蘭州730050）

0 引言

紅外技術是研究紅外輻射的產生、傳遞、轉換、探測并實現在實際工作中應用的一門技術。隨著科學技術的發展，紅外技術現已發展成為一門深受廣泛重視的高新技術。它以人眼看不見的紅外輻射作為傳遞信息的載體，可以把人們的視野帶入一個不可見的世界，因此，現代紅外技術在許多領域都得到了重要的應用。紅外技術在電力生產中也發揮著重要的作用，目前，大多電力試驗研究機構和一些大型發電廠及大部分供電公司都配置了先進的紅外熱成像儀，廣泛用于電力生產的設備普查、故障探測及診斷，大大提高了電力設備探測和診斷的技術水平。

(2)濃鹽酸易揮發,反應制取的氯氣中含有HCl,裝置B中飽和食鹽水的作用是除去Cl2中的HCl;若裝置C發生堵塞,裝置B中的壓強會增大,長頸漏斗中液面上升,形成水柱。

1 紅外診斷技術在電力生產中的應用

電力安全運行最大特點是供電的連續性，而影響安全運行因素是故障出現的突發性和頻發性，電氣設備一旦有故障就會直接或間接帶來經濟損失，這就對電力設備安全可靠地運行提出更高的要求。為了更多、更及時發現設備缺陷，我們采用設備在不停電的在線檢測——紅外測溫，主要是解決熱故障的診斷。

對運行中的高壓電氣設備來說，由于紅外診斷技術能在不停電狀態下，通過運行設備的熱分布以掃描成像的方式進行遠距離實時在線診斷，這比傳統的停電預防性試驗更能有效的檢測出與運行電壓、負荷電流有關的設備缺陷。大多數運行中的電氣設備發生故障時，會導致設備溫度發生異常變化，即設備的發熱故障，因此紅外測溫故障診斷技術在電力行業得到了廣泛應用。

2 影響紅外在線檢測與故障診斷結果的各種因素

在對電氣設備故障進行紅外檢測（尤其在戶外現場作業）和故障診斷時，往往受到各種不利因素的限制，以至影響檢測的準確性和診斷的可靠性。

《全宋詩》之劉敞、劉攽詩重出考辨………………………………………………………………… 陳小輝（2．93）

2.1 運行狀態的影響

電氣設備無論是電流效應引起的導電回路故障、電壓效應引起的絕緣介質故障或是電壓分布不均勻和泄漏電流過大故障還是電磁效應引起的漏磁渦流故障，產生的設備發熱與溫升，都分別與設備運行狀態有關。因此設備的工作電壓和負荷電流的大小將直接影響到紅外檢測和故障診斷的效果。如果沒有加載運行，或者負荷很低，則會是設備故障發熱不明顯，即使存在較嚴重的故障，也不可能以特征性熱異常的形式暴露出來。只有當設備在額定電壓下運行，而且負荷越大時，發熱及溫升越嚴重，故障點的特征性熱異常也暴露的越明顯。因此在進行紅外檢測時，為了能夠取得可靠的檢測效果，要盡量保障設備在額定電壓和滿負荷下運行，至少應在進行檢測過程的一段時間內使設備負荷不低于額定負荷得30%。

2.2 設備表面發射率的影響

氣象條件的影響主要指大氣環境溫度、雨、雪、霧及風力（風速）造成的影響。為了克服氣象環境的影響應選擇環境溫度適中的春季的無雨、無霧、無風（最大風力不超過三級，或風速小于0.05～0.1米/秒）和環境溫度較穩定的夜晚（日落后2～3小時至次日黎明前）進行檢測。

2.3 大氣衰減的影響

下侏羅統八道灣組賦存A煤，主要分布于勘查區中東部，含≥0.3 m的煤層（線）21層，具有中部厚邊部薄，由南東向北西逐漸變薄的趨勢；中侏羅統西山窯組是區內主要含煤地層，B煤組煤層在全區均有分布，含≥0.3 m的煤層（線）65層，煤層層數具有中部多邊部少，深部多淺部少的特征。

2.4 氣象條件的影響

1）可以運用圖像運算方法消除發射率影響。2）對于需要經常進行紅外檢測的故障頻發設備部件，可以運用敷涂適當漆料涂層使發射率恒定的方法來增大和穩定其發射率值，從而獲得可靠的結果。

由于受檢電氣設備的溫度信息是以紅外檢測儀接受到的設備表面紅外輻射能量來傳遞的，而設備表面發射的紅外輻射能量經大氣傳送到紅外檢測儀器上會受到大氣組分中的水蒸氣、二氧化碳、甲烷及一氧化碳等氣體分子的吸收衰減和空氣中懸浮微粒的散射衰減，而且這些紅外輻射的衰減程度與輻射在傳輸路徑上的大氣組分與紅外檢測儀器的工作波長范圍有關，并且隨輻射傳輸距離（檢測距離）的增大而增加。消除大氣衰減影響的措施是：（1）選擇在環境大氣比較干燥和潔凈的時節（大氣相對濕度不超過85%）進行檢測。（2）盡可能縮短檢測距離，對測量結果進行合理的距離修正。

2.5 環境及背景輻射的影響

在進行電力設備紅外檢測時，檢測器接受的紅外發生，除了受檢設備相應部位自身發射的輻射外，還包含設備其它部位和背景的輻射，以及直接入射或通過受檢設備及背景反射的太陽輻射，這些輻射都將對設備欲測部分的溫度測量造成干擾。為了減少環境及背景輻射的影響應采取：（1）對戶外電氣設備的現場紅外檢測盡可能選擇在陰天或者在日落后2～3小時的傍晚至次日黎明前的無光照的時間進行作業。（2）對于具有高反射的設備表面應采取適當措施（如涂敷無光黑漆）來減少對太陽輻射及周圍高溫物體輻射的影響，或者改變檢測角度找到最佳檢測位置。（3）為避免太陽輻射及周圍高溫物體輻射的影響，可在檢測時采取適當的遮擋措施，或者在紅外檢測儀器上加裝適當的紅外濾光片，以便濾除太陽及其它背景輻射。（4）選擇參數適宜的儀器和檢測距離進行檢測，保證受檢設備部位充滿儀器現場，從而減少背景輻射的影響。

3 結束語

在電力系統應用紅外技術的初級階段，人們普遍的認為，紅外方法只能用來查找電氣設備和輸電線路的裸露過熱電氣接頭。本文通過對高壓電氣設備內部故障發熱的傳熱分析與模擬試驗研究，并結合大量現場監測實際，分析出了各類高壓電氣設備不同故障發熱的熱場分布規律與表面紅外熱像特征。通過本篇論文可知，除某些電氣設備的少數內部故障以外，凡是內部故障發熱能夠在設備外部有溫度響應的故障，均能用紅外方法作出診斷。所以，可以說，紅外診斷方法原則上可以覆蓋所有電氣設備各種故障的診斷。

現階段我們對電氣設備內部故障的定位、定性與起因判別，還基本停留在經驗層次，即這種診斷判別更主要地還以經驗規律為主要基礎。當然，隨著紅外診斷工作對各種電氣設備內部故障特征性紅外圖譜越來越多的研究和實踐積累，以及各種模擬試驗與解體驗證工作的增加，經驗日益豐富，這種經驗診斷判別的準確性也日趨提高。這要求我們在實際工作中對紅外成像測溫時應該從一些不太明顯的表面現象上仔細分析，發現問題，解決問題，總結經驗，收集基礎資料和典型的溫度數據、熱像圖譜，進一步提高紅外診斷的準確性。我們在發現問題時不僅要對照各種電氣設備典型的發熱圖譜進行定性，而且要通過一些手段和方法找出發熱的成因，具體問題具體分析。今后電力設備故障的紅外診斷面臨的任務是研究在有限信息的條件下，如何判斷各種電力設備的技術狀態，亦即研究制定采集和篩選診斷信息的原則與方法，規定技術狀態劃分判據的方法，尋找故障模式判別的途徑。

［1］陳化鋼.電力設備預防性試驗方法及診斷技術[M].中國科學技術出版社.

［2］中華人民共和國電力行業標準帶電設備紅外診斷技術應用導則[M].中國電力出版社,1990.

［3］GB763-90交流高壓電器在長期工作時的發熱[S].

［4］中華人民共和國國家經濟貿易委員會.帶電設備紅外診斷技術應用導則[Z].1999.