架空输电线路关键部件损伤的常用红外检测方法综述

陈湘阳，黄智明，黄浩诚

（广东电网有限责任公司江门供电局，广东 江门 529000）

输电线路按照架设方式分类可分为电缆输电线路和架空输电线路。其中，架空输电线路因其具有结构简单、造价低廉、建设周期短、后期运维检修方便等诸多优良特点，成为应用最为广泛的输电线路类型。由于架空输电线路具有远距离、大容量输送电能的特性，在实际建设过程中常常受限于线路走廊价格影响，需要经常建设在人烟稀少的平原、丘陵、山区等特殊地区，线路周边环境较为复杂[1-2]。

在架空输电线路的长期运行过程中，受降雨、降雪、大风、雷击等复杂气候条件影响，架空输电线路部件如导地线、金具、防雷设施、基础等会产生各种各样的缺陷，如断股、锈蚀、裂纹、断裂、破损等情况。这些缺陷对输电线路的安全稳定运行带来极大的威胁，对经济社会发展和居民的正常用电带来较大的隐患。

目前针对架空输电线路部件损伤问题，常用的损伤检测方法有可见光照片识别法、X 光探伤法、红外检测法、紫外检测法等。本文选取架空输电线路部件损伤检测领域内较为常用的红外检测法为研究对象，对现有不同技术路线的红外检测法进行综述和评价，并对各自的适用场合进行界定，可为输电线路工程领域损伤检测提供理论参考。

1 输电线路部件损伤红外检测的理论依据

架空输电线路在正常运行过程中，大部分构件起着结构支撑、绝缘、载流作用。尤其是承担绝缘或载流作用的构件如绝缘子、接续管、压接管、引流板等部件，受到安装制造工艺劣化、空气氧化腐蚀、电化学腐蚀、外力破坏等多种因素影响，会导致绝缘件、载流件结构松动、接触表面的电阻率增大。长此以往，会导致输电线路部件出现温度分布不均匀的情况，缺陷位置处会表现出一种在缺陷附近区域内呈现“最高温”或“最低温”的情况，如图1、图2 所示。

图1 架空输电线路关键部件可见光照片

图2 架空输电线路关键部件红外照片

因此，可使用红外检测分析设备对架空输电线路构件表面或内部的能量分布情况和能量流动情况进行测量，配合专用红外图像解析设备和显示设备将测量结果直观地显示出来，结合架空输电线路缺陷定级标准及相关电力行业相关标准对架空输电线路部件的缺陷情况进行评价定级[3-5]。

目前，用于输电线路领域最广泛的是传统红外热像仪检测法，在机械行业内部较为广泛使用的还有光激发无损检测法、超声波激发无损检测法等方法，这类方法在输电线路领域同样具有其适用性。因此，本文对这些基于不同技术路线的红外检测方法进行综述。

2 传统红外热像仪检测法

传统意义上的红外热像仪检测法为架空输电线路巡视人员携带手持型红外测温仪对架空输电线路各部件进行拍摄，获取目标部件的可见光照片和红外图像，借助红外图像分析软件对架空输电线路重要部件的温度分布进行分析，然后根据缺陷定级标准对部件的发热情况进行评估，从而指导输电线路运维检修工作，如图3 所示。

图3 架空输电线路关键部件红外测温

随着无人机技术的广泛使用，输电线路运维人员依托搭载可见光、红外双光镜头的无人机对架空输电线路部件进行精准测温拍摄，大大提高了工作的效率，输电线路运维人员无须翻山越岭到达输电杆塔塔基，即可完成对关键重要部件的红外测温工作。

这种测量方法在检测架空输电线路关键部件因安装或组装不牢固、金具接触面有污垢、复合绝缘子胶封受潮等原因造成的发热缺陷时具有良好的检测效果，准确率较高。

但因常见的手持式红外测温设备和无人机搭载的双光镜头仅能对架空输电线路关键部件的表面温度情况进行测量分析，无法对存在发热情况的部位及深度进行精确定位。尤其是针对某些架空输电线路部件内部缺陷，使用该种测量方法无法进行检测，存在一定的局限性。

3 外界强迫激励红外检测法

外界强迫激励红外检测法通常应用在机械行业内，被广泛应用在零件探伤、钢结构、薄壁结构裂纹检测领域，具有良好的检测效果。

外界强迫激励红外检测法是指通过对目标架空输电线路部件设备进行外界强迫激励，激励源通常为光激发和超声波激发。

对于光激发激励红外检测法，利用脉冲热像仪的闪光灯激发目标对象，使目标对象的目标区域升温，根据目标区域温度升高、降低的变化规律，将光激励前和光激励后目标区域的温度变化量与相位迟滞量以直观的形式展示出来，从而使目标区域一目了然，便于输电线路运维人员直观的判断缺陷的位置。

此法在检测导热系数较高的金属或合金连接位置处和焊接位置处的表面缺陷问题具有良好的检测效果[6-8]。

对于超声波激发红外检测法，利用超声波发生仪产生的超声波对架空输电线路的关键部件进行激发。当目标对象存在内部缺陷如气泡、缝隙、裂纹时，超声波激励使气泡、缝隙、裂纹等内部缺陷产生温度升高，激励产生的内部热量与磁滞热量传导至目标对象表面，配合红外热像仪及专用显示设备将目标对象的表面温度分布情况直观显示出来。该法在检测目标对象内部存在气泡、缝隙、裂纹等缺陷时具有极为精确的损伤识别效果。

然而该法在实际使用过程中，由于光激励源和超声波源价格高昂，在使用光激励源和超声波源时操作人员需掌握相关专业知识，在现场实际应用过程中，往往需要配备专业人员操作设备进行红外检测。且由于检测设备本体重量相比于传统红外热像仪检测法使用的红外检测设备较大，无法实现远距离非接触式测量，仅有超声波强迫激励法可实现近距离非接触测量。

4 结语

综上所述，现有传统式红外热像仪检测法因其具有便携性强、易于被线路运维人员接受等诸多优良特点得到了较为广泛的应用。虽然其在检测架空输电线路内部构件缺陷存在天生弊端，测量精度与灵敏度均低于外界强迫激励红外测温法。尤其是面对当架空输电线路的可见光和红外照片数量较为庞大时，需要耗费线路运维人员较大的时间精力去识别检测，随着“云大物移智”技术与数字输电线路的深度融合，深度识别技术可有效减少线路运维人员识别缺陷耗时耗力的弊端，大大解放了生产力。

因此，本文提出这样一种检测思路。线路运维人员可结合日常巡视工作，使用传统红外热像仪检测设备对架空输电线路的关键部件进行粗检。当发现疑似缺陷点或传统红外热像仪检测法无法检测出的问题时，配合使用光/超声波外界强迫激励红外检测法，有的放矢地对架空输电线路的关键部件进行精细化检测。两类红外检测方法互相配合、互为补充，可有效填补单种红外检测方法存在自限性的弊端，从而更好地为架空输电线路的安全稳定运行而服务。