紅外熱成像技術在高壓電氣設備診斷的應用

【摘要】 紅外熱成像技術在能量探測、溫度檢測等方面具有不可比擬的優勢。本文首先從原理、應用要點和重要性三方面闡述紅外熱成像技術，隨后探討紅外熱成像技術的應用路徑和方向。

【關鍵詞】 紅外熱成像;電氣設備;診斷

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.05.017

Application of Infrared Thermal Imaging Technology in Diagnosis of High Voltage Electrical Equipment

CHEN Hui

（School of Electrical and Energy Engineering，Nantong Institute of Technology，Nanton 226000，China）

Abstract： Infrared thermal imaging technology has incomparable advantages in energy detection and temperature detection. In this paper，the principle of application points and importance of infrared thermal imaging technology are described，and then the application path and direction of infrared thermal imaging technology are discussed.

Key words： infrared thermal imaging;electrical equipment;diagnosis

1 紅外熱成像技術概述

1）原理分析。高壓電氣設備發生故障的重要特征在于溫度過高，必然會產生大量熱輻射。紅外熱成像技術應用熱力學原理，利用紅外熱成像技術的收集效應實現對異常設備熱輻射的收集效果，進而形成反映紅外熱輻射的圖像。在檢測高壓電氣設備溫度的基礎上開展分析工作，并將分析結果轉化為計算機可以處理的數值內容，實現量化處理理念與紅外熱成像檢測的融合效果。

2）應用要點。高壓電氣設備診斷的重要任務在于電力設備故障識別，在識別設備故障時應用紅外熱成像圖像技術，在定位連通區域的基礎上分析向量，從而確定連通區域樣本特征。獲取區域熱成像內容后進行分析，并根據分析結果標識熱成像現象，為故障診斷做好準備。

3）重要性。紅外熱成像技術在故障預判場景中有顯著的應用價值，為高壓電氣設備維護提供有效的決策支撐。顯著提升電氣設備維護工作的精準性，加強對設備關鍵指標的判斷能力，進而精準定位需要維護的設備組織。紅外熱成像技術也能夠在較短時間內完成目標設備的檢測工作，不僅解放電氣設備診斷體系中的人力資源，而且檢測過程對于高壓電氣設備體系的影響也相對較小。

2 故障診斷分析

1）發電機滑環應用。發電機滑環工作狀態中可能存在與碳刷接觸不佳的現象，進而導致發電機滑環溫度提升。應用紅外熱成像技術執行檢測任務時需要掌握發電機滑環的合理溫度值以及最高限值，平均溫度值為80 ℃，如果發電機滑環溫度高于110 ℃，意味著發電機滑環處于異常狀態，應當檢測發電機滑環的故障原因并及時解決。

2）電動機應用。電動機工作外殼溫度最大值105 ℃，溫升最大值為85 ℃，規定了電動機工作參數限值。如果絕緣電動機工作參數超出限制，意味著電動機處于異常工作狀態，發生故障的概率增大。應用紅外熱成像技術能夠判斷絕緣發電機的表面溫度，并與在正常工作狀態下的絕緣發電機進行比較，進而定位絕緣發電機的故障位置。

3）電氣短路應用。高壓電氣設備線路體系中可能會發生不同電位點的碰撞現象，由于產生的點位差導致的電流增大現象，經過短路回路的電流明顯超過正常范圍，進而在電位碰撞點發生電火花現象，引起高壓電氣設備的金屬導線融化。在金屬導體可燃屬性明顯提升的情況下，容易激發可燃物質的燃燒屬性，嚴重情況下會導致電氣設備體系火災。處理電氣短路的關鍵在于定位過熱點，應用紅外熱成像技術可以精準定位溫度過高的電位點并進行跟蹤，從而定位高壓電氣設備體系中的短路位置。

4）變壓器線夾應用。變壓器線夾屬于高壓電氣設備體系中的故障高發點，應用紅外熱成像技術可以檢測這類設備故障。決定導線線夾工作屬性的關鍵因素在于壓接工藝精密度，如果壓接工藝精密度不足，導線線夾工作性能偏弱，降低導線與壓接管的接觸嚴密性，導線溫度由此會超過壓接管的溫度。應用紅外熱成像技術判斷故障的關鍵點就在于兩者之間的溫度差，如果溫度差脫離正常區間，則可以判定故障點以及變壓器線夾存在工藝缺陷。

5）電阻檢測。電阻過大現象在高壓電氣設備體系中屬于多發故障，電源線開關位置、設備之間的連接點都是電阻過大的高發位置。如果發生接觸不良現象，意味著接觸位置的電阻值處于異常區間，通過高壓電氣設備回路的電流明顯偏大，進而會造成局部范圍內熱量的大量累積，提升金屬部件發生融化現象的概率。在高壓電氣設備金屬融化的情況下，設備體系絕緣層附近發生火災的概率顯著提升。判斷連接點故障的關鍵在于測量連接點溫度，應用紅外熱成像可以檢測連接點溫度并判斷是否存在異常，溫度監測結果能夠直接顯示。

3 紅外熱成像應用拓展

1）專家系統概述。關于紅外熱成像技術的應用，若要進一步提升應用效果，結合紅外熱成像技術特征建立專家系統很有必要。通過專家系統實現熱成像圖的轉換效果，抽取其中數據信息并形成狀態溫度數據庫，方便后續工作的隨時調用。關于專家系統，以紅外熱成像技術反饋的圖像為基本材料，對圖像進行預處理后進行識別，執行溫度計算并比較判斷后將數據信息錄入到溫度數據庫，并將診斷結果輸出。

2）專家系統解析。專家系統具有解析紅外熱成像資料的性能，在獲取檢測圖片的基礎上確定其中的噪點內容，執行預處理后對于設備發熱現象進行進一步判斷，確定設備發熱的等級。利用專家系統可以判斷紅外線的功率以及電氣設備的溫度，在對比分析功率數據和溫度數據的基礎上形成診斷結果。

3）專家系統應用。在此選擇變電站母線刀閘作為試驗對象，根據對象特征建立實驗內容并與專家系統相結合。通過現場測量獲取紅外熱圖像的一手數據后，在專家系統中進一步利用紅外熱圖像數據，由此開展設計對比工作。例如高壓設備發生故障后，對故障的類型、特征進行識別并確定誘發故障的原因，為處理高壓設備故障鋪平道路。

4 結語

在高壓電氣設備體系不斷升級完善的背景下，充分利用紅外熱成像技術，意味著設備故障診斷工作更加高效從容，為高壓電氣設備運行提供堅實保障。

【參考文獻】

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【作者簡介】

陳慧，女，1992年出生，助教，碩士，研究方向為機器視覺。