输电设备状态检修中红外热成像技术的应用探析

诸葛葳

摘 要：输电设备状态检修工作是电力企业重要的工作之一，是确保输电设备正常运行的前提。传统的输电设备状态检修模式具有一定的时间周期性，虽然在很大程度上减少了输电设备故障发生几率，但同时也存在一定的局限性。红外热成像技术能够在不影响输电设备正常工作的前提下进行，以图像的方式显示设备运行的相关参数，与传统检修技术相比具有很大的优势。文章首先对红外热成像技术进行分析，然后探讨其在输电设备状态检修中的具体应用，供有关人员参考。

关键词：输电设备；状态检修；红外热成像技术；应用

中图分类号：TN219 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）09-0041-02

输电设备是输电系统中重要的组成部分，对整个输电系统运行都具有十分重要的意义。在输电设备运行过程中，由于运行环境等因素的影响会导致设备出现故障，对整个输电系统正常运行造成影响。这就需要对输电设备实施有效的状态检修，红外热成像技术在输电设备状态检修中具有明显的优势，而现阶段我国电力事业正处于快速发展的新时期，加强对红外热成像技术在输电设备状态检修中应用的研究具有十分现实的意义。

1 红外热成像技术概述

1.1 红外热成像技术的原理

任何物体都是由若干个分子构成，并且构成物体的分子无时无刻不在进行无规则的运动，运动会产生热量，从而不断的向外界辐射红外热能，在物体的表面就会形成一定的温度，也就是相关领域中俗称的热像。红外热成像技术就是通过对这些红外辐射热量的吸收，检测出输电设备表面的温度，同时通过成像图像探测物体表面温度场分布，从而对输电设备发热情况进行判断。

同时红外热成像技术能够通过图像对这些肉眼看不到的热像进行直观展示，具有较高的灵敏度，即使是设备细微的热状态变化也能够检测出来，反映输电设备外部与内部的情况，具有极高的可靠性，能够及时有效地发现输电设备的隐患，为输电设备正常运行提供安全保障。

1.2 红外热成像技术所用的仪器

采用红外热成像技术进行输电设备状态检测，所用的仪器被称为红外热像仪。这种仪器主要通过红外热成像技术对待测设备红外热辐射进行探测，然后经过电信号处理、光电转换等方式，将探测到的温度分布图形成可视图像。

该仪器主要有电路、平面探测器、图像处理软件等。焦平面探测器主要作用在于对设备温度分布的感知，同时将感知的情况转换成电信号；但是转换成的电信号十分微弱，还需要后续电路将这些电信号进行处理，包括逻辑处理以及电子学放大处理，提高设备温度分布观测清晰度；而图像处理软件就是将经过放大处理、逻辑处理过的电信号再次加工，将设备物体温度分布情况以可见光像的形式呈现出来。

2 红外热成像技术在输电设备状态检修中的应用

2.1 输电设备状态检修中应用红外热成像技术的要求

2.1.1 环境要求

①被测的设备需要为带电运行设备，检测时的温度应该高于5 ℃，相对湿度需要控制在85%之下，风速需要控制在5 m/s以下，在多云、阴天或者夜间进行检测最为适宜。但是在雨雪、大雾等气象条件下一般不宜进行检测；②如果在户外晴天进行设备检测，需要避免阳光对仪器镜头造成影响，而在室内或夜间进行设备状态监测，需要避免灯光对仪器镜头直射，一般需要闭灯检测；③在具体的检测过程中需要避开电磁场，避免其对红外热像仪工作造成影响。

2.1.2 仪器要求

要求仪器测温范围、测量精度等与现场检测相关要求相符，保证其具有较高的灵敏度以及分辨率，确保呈现的图像稳定、清晰。其次，为了满足对输电设备热成像的检测，不仅需要红外热成像仪满足基本功能，还必须有长焦距镜头、中距离镜头等，保证野外操作与携带的方便性。

2.1.3 检测次数要求

①对输电设备红外热检测在大负荷时较为合适，每个季度需要对110 V以上的输电线路中输电设备检测一次；对于那些经过大修后或新投产的输电设备，在带负荷运行后一个月内必须检测一次；对于运行环境差、负荷较重的输电线路，其检测的周期需要更短，一般一周至两周就需要检测一次；②在重大节日、事件时期，由于输电设备的负荷可能会突然增加，在此期间需要增加对设备的检测次数，缩短检测周期。

2.2 输电设备状态检修中对红外热成像技术的具体应用

红外热成像技术在输电设备状态检修中的具体应用体现在以下几个方面。

2.2.1 对绝缘子（玻璃、瓷）故障检测

造成绝缘子发热的原因主要包括：①受交流电场作用，由于电介质极化效应导致绝缘子发热；②绝缘子内部如果发生穿透性电流泄漏，也会导致绝缘子发热；③由于绝缘子表面爬电电流泄漏也会导致绝缘子发热。如果绝缘子状态良好，其发热功率极小，同时其发热功率与电压平方成正比关系。通过红外热成像技术，如果绝缘子良好，其成像显示为马鞍状，并且相邻绝缘子之间的温度差<1 ？觷。如果绝缘子劣化，其发热功率会急剧上升，同时集中在钢帽内部，当钢帽温度与相邻绝缘子温度差值>1 ？觷，就可以判断为零值绝缘子；如果绝缘子表面积灰过多，就会导致绝缘子电阻减小，磁盘就成为发热的集中位置，而钢帽正常。

2.2.2 通过红外热成像技术检测复合绝缘子故障

一个正常的复合绝缘子具有非常大的电阻，通过绝缘子的电流非常小，所以其发热功率几乎可以忽略不计。当复合绝缘子中某一位置电阻下降到一定程度后，电流会集中通过该处，会引起局部发热现象；如果绝缘子芯棒、外护套等出现破损，会导致局部强场出现，引起局部放电。在局部放电带来的电子崩或电流脉冲作用下，会使得绝缘材料发热。红外热像仪检测出的两种故障发热图如图1（a）、（b）所示。

2.2.3 对線夹、导线接头等故障的红外检测

通过对接头、导线等温度差检测判断其是否存在故障，如果线路的传送功率小，说明其发热功率也相对较低，所以在进行红外检测时需要保证大气环境、传输功率等的一致性。导致导线接头、线夹等出现故障的原因包括：耐张线夹、引流线夹等螺丝发生松动，导致发热；导线出现断股现象，引起发热；导线接触面过小，或受到运行环境的影响使得接触面过度氧化，增大了接触面的电阻，引发过热。

3 结 语

通过上述分析可知，红外热成像技术在输电设备状态检修工作中发挥着重要的作用，能够及时发现设备故障以及故障位置，为输电设备运行提供安全保障。随着我国科学技术的发展，红外检测与诊断技术必将被不断的完善，红外热像仪的检测精度也会不断提高，为我国电力事业的发展做出巨大的贡献。

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