红外诊断技术在电气一次设备状态检修中的应用

党菲

【摘 要】随着电力系统的不断发展，国民经济对电力需求持续增加，国家对电力的稳定性与安全性要求随之也越来越高。红外诊断技术采用科学的检测手段，对电力设备异常情况进行经济和准确诊断，进一步提高了电力使用的安全性和稳定性。

【关键词】红外诊断;电力系统;状态检修

前言

随着我国经济建设的深入发展，国家建设发展所消耗的能源结构逐渐由传统不可再生能源转变为可再生资源，如太阳能、热能和风能等。受科学技术高速发展的影响，电力设备在社会诸多行业领域得到广泛应用，电力资源在生产、生活中所占的比重也不断增加，电力传输和供应的安全与稳定成为人们高度关注的问题。保证电网系统的安全运行，重点在于变电站一次设备的运行。电气一次设备是指直接用于生产、变换、输送、分配和使用电能的电气设备，比如：发电机、变压器、输电线路、隔离开关和断路器等。而在具体电力供应过程中，一次设备的运行失误是引起停电检修的重要原因。一旦因电力问题造成停电检修，不仅会对社会经济的稳定发展造成影响，也难以继续为城市居民的正常生活与工作提供有利保障。同时，若变电站设备故障问题过于严重，会导致供电企业蒙受重大经济损失，社会公信力降低，波及城市整体建设与发展。因此，必须深入研究和思考一次设备的安全运行问题，探索相应的解决路径，保障电网系统的正常运行。

1 红外诊断技术的工作原理

自然界物体超于自体绝对零度时，会自发持续辐射出红外线，其电磁波波长在0.76～1000um之间[1]。红外辐射的过程实质是热辐射的过程，辐射体的温度决定热辐射的强度和光谱成分，任意辐射体的瞬时红外辐射功率与其表面辐射温度的4次方成正比。因此，红外诊断技术通过将红外辐射功率转化成电信号，通过电信号的信息反馈判断系统状态的变化。比如电力设备的零件或部件出现磨损、变形、腐蚀等情况时，其内部的整体热平衡被打破，由里自外发生温度变化，此时采用红外诊断技术对设备温度等信息的捕捉，依据设备的结构、工艺和运行特点即可做出故障判断。

2 红外诊断技术的优势

2.1 无须触碰、无须停止运行、无须拆卸解体

红外诊断技术对电力系统故障的判断，通常需要在5米以外的距离进行监测[2]。监测人无须碰触系统即可进行技术诊断，一方面利于工作人员的操作安全，另一方面可以降低劳力成本，减少维修经费，提高检修效率。传统的电力系统检修，需要停止运行甚至系统解体，易于导致系统损耗或性能下降，降低工作效率;而红外诊断技术不需要改变系统的运行状态，也无须停电操作即可对故障部位进行诊断，这个系统诊断技术上的突破更适用于高速发展的现代社会需要。

2.2 诊断效率高

红外诊断技术通过清晰的成像，可以形象、直观、大范围进行异常位置诊断，且准确性较高。这主要由于红外检测的响应速度较快，诊断器的数据采集速度较快[3]。根据统计显示，先进的红外热像仪，每秒钟可以采集和存储上百万个温度点。与此同时，在电力系统高速运转时，红外诊断器仍然可以顺利完成监测任务。相较于以往检测高压输电线路接头时，采用劣化的绝缘子登高观测比较，有效降低了检测人员的工作强度，提高工作效率，同时不受限于地理环境条件。

2.3 应用范围广

目前来看，对于所有电力系统各类故障的检测，大部分的预防性试验均难以满足检测。而红外诊断技术基本上可以适用于大部分的电力系统特别是高压电力系统的检测。虽然红外诊断仪的一次性投入高于常规的检查仪表，但是红外诊断仪对故障的检测不影响设备的正常工作，不需要停电或解体检测，缩短了检测时间，避免了因检修造成的系统故障寿命缩短或损耗，具有其不可替代的优势。

3 在电力系统中的应用

3.1 确定电力系统的使用寿命

目前红外诊断技术在电力系统状态的检测中得到广泛使用，应用的方式也在不断改变。由于电网设备的工作运行原理、工艺层次、使用材料的不同，其整体使用的周期也各不相同。在运用过程中，红外诊断仪可通过对电力系统内部有关因素的具体分析，对其的运行周期做出有效的判断评估，以便对整个电力系统进行合理的控制。正常条件下，电力系统的各个组成部件的使用时间会长于整个系统的使用寿命，而红外诊断技术的检测是属于动态的，会根据零部件及系统的维护变化而变化[4]。红外诊断技术充分掌握系统中的电压等级、运行状况、运行时间与自身电力负荷等重要信息，对待测的运行中的系统进行综合考虑。

3.2 了解电力系统的工作状态

为了确保红外诊断技术发挥最大的使用价值，在整个电力系统的检测过程，根据电力系统的具体类型选择恰当的诊断仪器和检测方法来对系统工作状态进行了解。例如：对于电流产热型的电气设备，其红外诊断的技术依据应为设备的热像特征、故障类型、设备的缺陷性等相关信息判断;对于电压产热型的电气设备的故障诊断，红外诊断技术依据不仅应从其热像特征、故障类型着手，还应根据温差变化的信息进行判断;而针对综合型产热的电力设备，其判断依据应以实际运行周期和产生过热反应做出综合判断。

3.3 红外诊断常见的实际应用领域

①高压电力系统其内部导流回路由于接触不良或者接触电阻增大导致内部热平衡被打破，因此通过对高压电力系统的热能量变化作出故障判断;另外线路绝缘体的老化，容易致使线路导电体受潮渗水出现绝缘能力下降甚至局部放电，采用红外诊断技术对高压电力系统进行大范围检测，可以及早预防或排除安全隐患[5]。②对于磁回路的高压电力系统，如果设计不合理或者局部绝缘破损，会导致短路环流及磁耗增加，从而引起铁箱体发热或铁芯局部过热，红外诊断技术同样可以根据其环流或涡流导致发热的特点进行故障诊断。③由于发电机、电动机以及其他的各类电力机械因润滑不足、设备安装调整不好等原因导致轴承受力异常，出现过热故障，用红外诊断技术均可准确判断出其故障原因和位置。

4 结束语

综上所述，红外诊断技术有其不需要接触、停电、拆卸进行检测的优势，在应用过程中方便、直观、准确，有效降低了工作人员的劳动强度，提高工作效率，增加电力设备使用的安全性和稳定性，减少电力系统因检修引起的性能损耗;同时，采用电力系统故障产生热辐射的原理进行状态诊断，是状态检修工作的一项重要的带电检测方式，充分保障了电力系统的安全性和稳定性。因此，其多方面优势伴随目前电力技术的不断发展而被广泛应用。

参考文献：

[1] 张振彪.电气设备管理中状态检测和故障诊断技术的运用[J].科技经济导刊，2018，26（08）：47-48.

[2] 林晓玲.探究红外诊断技术在变电设备故障诊断中的应用[J].科技与创新，2016，（22）：142，146.

[3] 李宁.红外测温技术在电网运行中的应用[D].济南：山东大学，2015.

[4] 任庆帅.红外诊断技术在电力系统状态检修中的应用研究[D].濟南：山东大学，2015.

[5] 郑建平.运用红外测温技术进行电力变压器故障诊断[J].通訊世界，2015，（20）：154.

（作者单位：国网山西省电力公司检修分公司）