浅谈红外成像在吕四港电厂的应用

张恒?高翔

摘要：红外成像技术是一种快速、有效地确定电气设备故障的方法。该技术广泛用于发电厂电气设备带电运行时的在线监测，该设备的应用能帮助及时发现和处理设备隐患，提高电力设备运行可靠性。

关键词：红外成像；电流致热；电压致热；缺陷

作者简介：张恒（1985-），男，江苏启东人，大唐国际吕四港发电有限责任公司，助理工程师；高翔（1978-），男，山西繁峙人，大唐国际吕四港发电有限责任公司，高级工程师。（江苏 启东 226246）

中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）05-0211-01

红外成像集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身，通过接收物体发出的红外线辐射，将其热像显示在屏幕上，从而帮助相关人员准确判断物体表面的温度分布情况，使用该技术具有不停电、不取样、非接触、直观、快速、安全等其他检测手段不具备的优越性，对保障电力设备的安全运行起到了积极作用。

吕四港电厂于2008年12月配备了一台FLUKE TI55型红外成像仪，它利用红外成像系统直接接收设备表面的红外辐射，并可自动捕获画面中超过温度设定范围的物体图像，进而测出设备表面的温度及其温度场的分布情况，判断设备是否存在热故障，为保证电力设备安全运行，提高设备可靠性作出重要贡献。

一、红外成像的原理

温度处在热力学温度零度（-273℃）以上的物体都存在一种与人眼所能辨别的反射图形十分相似的热辐射图形，红外成像仪就是把这种物体上存在的热辐射图像通过红外技术转变成人眼能见的可见光图像。

红外成像仪主要由红外摄像头和处理器两部分组成。红外摄像头接收物体表面辐射的红外能量并将其转换成电信号，处理器再把电信号转化成数字信号并进行存储。当红外成像仪获得完整的一帧红外图像数据后，就通过内置的彩色显示屏显示出来。电厂相关人员通过对图像的分析和判断，了解设备可能出现的故障，从而有针对性地对其进行检修，防止故障进一步升级，起到预防作用。

二、红外成像技术在吕四港电厂的应用

吕四港电厂自投产起就积极应用红外成像技术，只要表面能发出红外辐射且不受阻挡的设备，都属于红外诊断的有效监测范围，例如：旋转电机、变压器、断路器、互感器、电力电容器、避雷器、电力电缆、母线、导线、绝缘子串、组合电器、低压电器及二次回路等。至今已经通过红外成像技术对现场电气设备进行了两年多的检测，积累了一定的经验。在两年多的检测过程中，相关人员发现了一些发热故障，并进行了处理。

2010年4月28日，工作人员在对2号发电机进行红外成像时，发现刷架下的励磁母性正极螺栓处温升异常（见图1），随后继续加强监视。在随后的一个月内，该处温度继续升高，并伴有打火现象。在分析讨论后决定，于5月25日紧急停机进行处理，在处理过程中，发现发电机励磁母线正极与刷架连接螺栓共4根，已烧断1根（见图2），另三根打火痕迹明显。

经分析：首先，励磁母线与刷架连接处螺栓选用不合理，应该选用不锈钢螺栓，但实际使用的为碳钢螺栓；其次，刷架与励磁母线结合面间隙过大（最大有10丝），导致电流大部分从螺栓处流过，发生过热烧损。经对刷架与励磁母线接头处所有螺栓重新调整、紧固，并将碳钢螺栓全部更换成不锈钢螺栓，测量母线结合面无间隙后，重新起机，该处红外成像显示正常。

在夏季大负荷时期，也曾多次在巡检中发现主变冷却器控制箱内二次线有过热迹象，温度最高达到106℃（见图3）。而发生该类情况均是由于端子排接线有松动，导致接触电阻增大，产生过热的现象，关于这种现象对端子排接线作紧固处理即可消除。

上述例举的均是利用发热点相对环境温度的温升来判断过热缺陷的例子，当被检测点相对环境温度的温升相差较大时就表明该处缺陷，这种方法简单、直观、实用性较强，但涉及的缺陷均为电流致热型缺陷。该类缺陷主要原因是设备的接触面电阻过大而导致发热，在电流互感器、隔离开关、断路器、变压器套管等设备的接线板上较为常见，特点是发热部位相对正常，设备发热明显，温升较大。这在红外图像中为一个明显的亮点，一般来说很容易被发现。

相对于电流致热性缺陷，电压致热性缺陷较难判别。电压致热性缺陷的主要成因往往是设备内部绝缘出现老化、受潮、放电等情况。此类缺陷常见于避雷器、耦合电容、电压互感器、绝缘子等设备中，特点是发热部位较为隐蔽，发热点相对正常设备常常只有几摄氏度的温差，在背景干扰较大和仪器参数设置不当的情况下很容易被忽略。而电压致热型故障往往隐藏着较严重的设备内部问题，长期发展下去很容易引发设备事故。

在两年多的红外测温工作中，相关员工发现的各种缺陷多数都是接头接触电阻过大导致的发热，为电流致热性缺陷，而电压致热型缺陷暂无发现。一方面是受制于仪器的功能限制，另一方面也跟初期缺少相关经验有关，不过随着历年的测温图片和数据的积累，相信红外测温技术一定会在此类设备检测中发挥越来越大的作用。

三、结语

红外诊断技术还可以在电厂其他诸多方面发挥重要作用，例如：转动机械轴系过热故障的诊断；储煤自燃隐患的诊断；锅炉堵灰的红外检测等。基本上凡是能够表现为温度异常的各种故障，都可以应用红外检测技术做出诊断。

另外，对GIS、开关柜等封闭式电力设备，目前还不能直接通过红外检测手段进行检测，这也是目前红外检测系统在电力系统应用中的一个局限之处。

参考文献：

[1]段利英.红外检测技术在大同第二发电厂的应用[J].华北电力技术，2000，（4）.

[2]中华人民共和国国家发展和改革委员会.DL/T664-2008带电设备红外诊断应用规范[S].北京：中国电力出版社，2008.

（责任编辑：宋秀丽）