红外热像仪在电力行业的应用

红外诊断技术是一项检测目标准确、速度快、涵盖面积广、科技含量高的重要工作。红外诊断是在不停电、不接触、不解体、不采样的状态下，对带电设备的状态进行检测和诊断，很快查找出设备的劣化程度、故障及失效位置、故障原因进行定量分析，为开展设备预知性状态检修创造条件。提高设备运行的可靠率和降低设备管理工作的费用。

红外技术对电力设备检测的必要性：

由于电力设备过热故障有以下几个特点，1）电力设备过热故障随机性；2）电力设备过热故障阶段性；3）电力设备过热故障的隐蔽性；4）电力设备过热故障的多发性。所以，有红外诊断技术对电力设备进行温度监视、控制，是电力设备稳定运行的一项重要措施。

红外诊断技术的目的，是对电力设备故障进行早期监视，并识别是否有隐患，通过红外诊断提前预报故障。用红外技术识别电力设备故障包括三个方面：过热故障确定，过热故障定位，过热故障程度估计。通过红外技术，可以确切知道电力设备过热潜在故障何时发生，以确定其维修时间及更换的间隔期，及时削除引发事故的隐患；提高作业效率，稳定、实时的检测出故障点及故障程度；

随着电力规模快速发展，对电力生产的稳定性要求起来越高；但是，电力系统因高压设备发热引起的事故仍频繁发生。通过红外高科技技术对电力设备进行系统化、标准化管理，强化对电网设备的运行管理和可靠性维修是电力稳定生产的重要环节。红外技术取得的效果显著，而从经济学的角度看，红外技术的应用对企业来说：具在很高的投入产出比。

下面是需要采用红外热像仪进行检查的部分设施： 

a:电气装置：

可发现接头松动或接触不良，不平衡负荷，过载，过热等隐患。这些隐患可能造成的潜在影响是产生电弧、短路、烧毁、起火。 
b:变压器：

可以发现的隐患有接头松动，套管过热，接触不良（抽头变换器），过载，三相负载不平衡，冷却管堵塞不畅。空冷器件的绕组可直接用红外热像仪测量以查验过高的温度，任何热点都表明变压器绕组的损坏。其影响为产生电弧、短路、烧毁、起火。  
c:电动机、发电机：

可以发现的隐患是轴承温度过高，不平衡负载，绕组短路或开路，碳刷、滑环和集流环发热，过载过热，冷却管路堵塞。其影响为有问题的轴承可以引起铁芯或绕组线圈的损坏；有毛病的碳刷可以损坏滑环和集流环，进而损坏绕组线圈。检查发热点，在出现的问题导致设备故障之前定期维修或者更换。 

电动机线圈绝缘层-通过测量电动机线圈绝缘层的温度，延长它的寿命。还可能引起驱动目标的损坏。为了保持电动机的寿命期，检查供电连接线和电路断路器（或者保险丝）温度是否一致。 
d:连接器：

电连接部位会逐渐放松连接器，由于反复的加热（膨胀）和冷却（收缩）产生热量、或者表面脏物、炭沉积和腐蚀。非接触红外热像仪可以迅速确定表明有严重问题的温升。 
e:各相之间的测量：

检查感应电动机、大型计算机和其它设备的电线和连接器各相之间的温度是否相同 
f:不间断电源：

确定UPS输出滤波器上连接线的发热点。一个温度低的点表明可能直流滤波线路是开路。 
g:备用电池：

检查低压电池以确保连接正确。与电池接头接触不良可能会加热到足以烧毁电池芯棒。 
h:镇流器：

在镇流器开始冒烟之前检查出它的过热。 
i:公用设施：

确定出连接器、电线接头、变压器和其他设备的热点，一些型号的光学仪器范围在60:1有可能更大，使几乎所有的测量目标都在测量范围内。

以目前的使用实例来看，热像仪在电力行业的应用主要在以下几个方面：

1． 变压器过热故障的红外诊断。变压器事故通常都是突发性的，大部分变压器事故都是长期潜伏的故障发展而成的。变压器潜伏故障可分为：

1） 变压器在运行中因振动使螺栓加紧的外部引线载流接头发生松动，因安装质量差引起套管连接不良。

2） 铁芯绝缘不良

3） 内部异常发热，引起箱体局部湿度升高，过热缺陷伴有变压器内部油的气化。

4） 油枕缺油、假油位、油枕里有积水。

5） 涡流引起箱体局部过热。

6） 冷却装置故障，潜油泵过热、风扇电机过热、散热器堵塞造成主变压器湿度升高。

7） 油路故障，如管道堵塞、阀门未开等。

8） 高压套管密封不严进水，高压套管缺油。

9） 分接开关接触不良，热油沿绝缘筒内部上升，引起箱顶发热。

10） 严重的持续过载在整台变压器中引起高温。

2． 高压断路器过热故障。实践经验表明，在各类高压电气设备故障中，通断类设备故障所占比例较大，通断类设备故障诊断和及时检修，对保障电力系统稳定，经济运行具有重要意义。高压断路器的故障类型可分为：

1） 操作失灵，拒动或误动。

2） 绝缘故障，套管破损、裂纹发生电晕放电及闪络。

3） 开断关合性不良。

4） 导电性能不良引起过热。

5） 渗漏油或漏气。

3． 隔离开关过热故障。隔离开关属于通断类设备，由于长期在大气中运行，易受水蒸气、油、腐蚀性尘埃和化学气体的侵蚀，在接触面上形成氧化膜使电阻增加，造成接触不良而发热；或因触指弹簧性能不良，操作中造成弹簧变形；导线在风力作用下，因负荷变化引起周期性热胀冷缩，使连接螺丝松动，减少接触面积，增大收缩电阻；安装检修工艺不合要求；隔离开关运行中负荷过载等等造成异常：

1） 部件松动、刀口不严，造成触头接触部分过热或刀口熔焊。

2） 绝缘子外伤。

3） 针式绝缘子胶合部因质量不良和自然老化造成绝缘子掉盖。

4） 在污秽严重或过电压情况下，隔离开关产生闪络、放电、击穿接地而引起烧伤痕迹，严重时产生短路、绝缘子爆炸，断路器跳闸等。

4． 电力电容器过热故障。电力电容器的损坏类型主要可分为：

1） 初期性故障，由于制造工艺不良和存在严重缺陷造成的。

2） 偶发性事故，由于通风不良、接点过热、外力破坏、操作过电压、雷电等原因造成电容器损坏。

3） 磨损性故障，由于长年运行，绝缘老化、内部游离等造成绝缘强度降低而损坏。

5． 架空高压输电线路过热故障。设计不合理、材质差、施工不良造成线路导线接头不良；架空线路的接头是运行中的薄弱环节，长期运行的架空导线的接头接触电阻会逐渐增大发热，逐步发展为断线事故。对大负荷线路，短路大电流事故后的红外测温及特殊巡视，是防止线路接头过热烧断事故的预防措施；高压线路过热故障主要类型有：

1） 导线接头压接管过热。

2） 导线隐蔽性断股及断股修补处的过热。

3） 架空线路杆塔上的引流线夹、跳线夹、耐张线夹等螺丝松动形成的过热故障

6． 载流设备过热故障。电力电缆、电流互感器等载流设备承载着较大的工作电流。因为过载或散热不良、中间接头和终端头的设计不周密、选用材料不当或制作工艺要求不严；形成过热是电缆的多发缺陷：

1） 过载使绝缘干枯、脆化、断裂。

2） 电缆终端头漏油，引起发热。

3） 电缆中间接头外过热引发短路（此为造成火灾的直接原因）

7． 低压配电装置及直流设备过热故障。主变冷控电源、隔离开关拉合闸、通信设备、微机监控、检修负荷等低压负荷的电源，在变电站中有重要作用。站用电源一旦失去，会严重影响变电站的稳定运行，有可能引起系统停电、设备损坏等后果。低压配电装置及直流设备过热事故主要有：

1） 接触电阻大引起铁壳开关过热跳闸。

2） 熔断器接触不良引起低压配电室失压。

3） 刀闸接触不良，熔丝安数过大烧毁设备。

4） 端子排过热引发跳闸

8． 电压型致热设备的潜伏故障。电气设备的内部缺陷主要是指封闭在固体绝缘、油绝缘以及设备壳体内部的电气回路故障和绝缘介质劣化引起的热缺陷。常见的有如下几种：

1）   内部导电部分连接不良或触头接触电阻过大。

2）   内部受潮，介质损耗增大。

3）   绝缘材料老化、开裂、脱落。

4）   电压分布不匀、泄露电流过大。

5）   套管内部缺油等。

以下为部分应用图例

 电力行业使用例证及效益分析

2000年邹县发电厂利用红外热成像仪，发现了大量设备缺陷，避免了许多设备事故的发生，减少损失上百万。该仪器在状态检修工作中发挥的作用，是实现状态检修以来比较成功的。发现的设备缺陷类型主要有：高压设备接头发热、变压器箱体涡流损耗、锅炉汽机方面的问题、阀门保温、高压电机引线发热、端子排端子发热、电路板发热、电缆鼻子发热等。另外热成像仪的应用，解决了高压绝缘子的检零、避雷器在线检测、开关内部触头的间接检测等问题。下面举几个典型的应用实例

1锅炉方面的应用 

三期5号炉投产以来，5B上轴承漏灰、漏热严重。2000年6月，5号炉临修前，使用红外热成像仪从多个角度检查漏风情况并做详细记录，找到了确切的漏点，临修后上轴承温度由80℃下降到47℃，解决了存在几年的遗留问题。 
2高压电机引线方面的应用 
采用红外热成像仪对电机接线盒外三相电缆和接线盒温度进行定期检测后，把电机接头过热事故减少到了较低程度。如1号炉甲排电机接线盒外电缆温度达到130℃以上，由于及时发现，及时停电检修，避免了一次重大事故

3高压设备电气接头方面的应用 
定期用红外热成像仪检测所有高压电气设备，可及时发现并消除设备隐患，避免异常事故的发生，为开关实行状态检修提供有力的依据。 
4端子排、电路板方面的应用 
定期用红外热成像仪检查端子排、电路板，可及时发现隐患，避免因端子排端子过热引起跳闸事故和很多重要电路板的损坏及设备的跳闸。

5变压器方面的应用 
使用红外热成像仪发现了变压器上下节油箱的部分连接螺栓发热的缺陷，个别螺栓温度已经达到120℃以上，严重威胁了变压器的稳定运行。而因漏磁通产生的涡流损耗，引起的螺栓发热缺陷平时是很难发现的。 
6低压电气设备方面的应用 
发现了大量的低压电气设备接头过热、母排接头过热、刀闸过热、保险口过热、接地线过热等缺陷。如发现400 V一接地螺栓严重过热(130℃)，原因是接地扁铁未正确连接在地网上。而这样的缺陷平时很难发现，也容易造成人身伤害。 
7电缆接头方面的应用 
对电缆中间接头进行编号，定期用红外热成像仪进行监测和分析，把电缆接头隐患消灭在萌芽状态，因而再也没有发生过电缆中间接头过热事故。 

8保温方面的应用 
用红外热成像技术完全可以检查出大面积保温的薄弱环　，大修时可以只拆除保温薄弱的地方，既解决了问题，也节省了大量费用。 
9阀门内漏方面的应用 
只要管道内介质与环境温度存在一定的差值，　通过红外热成像仪能对阀门进行红外检测和分析，确认内漏的阀门及内漏的程度。但由于阀门、管道有保温、铁皮，给分析内漏的程度和原因带来了一定的困难。如果阀门、管道上没有保温，内漏的阀门就容易判断出来。特别是很多管子的阀门接到总管很难确定哪个阀门泄露时，使用红外热成像仪能很快查出泄露的阀门并加以更换，避免了工作的盲目性，节省了费用。 
10其它方面的应用 
可在二极管、插件板、电机轴承、电缆中间接头、发电机碳刷等方面应用。

对于所有可以直接看见的设备，红外热成像产品都能够确定所有连接点的热隐患。对于那些由于屏蔽而无法直接看到的部分，则可以根据其热量传导到外面的部件上的情况，来发现其热隐患，这种情况对传统的方法来说，除了解体检查和清洁接头外，是没有其它的办法。断路器、导体、母线及其它部件的运行测试，红外热成像产品是无法取代。然而红外热成像产品可以很容易地探测到回路过载或三相负载的不平衡。

此外，使用红外热成像产品代替传统方法的清扫和紧固可以节省大量费用。这种节约有两个原因：首先是红外热成像产品检查进行的十分快，而不像传统的方法那样花费大量人力去进行设备的清扫和紧固。另外红外热成像产品检查在进行时，不要求设备停电，而只是在找出隐患后，在进行修理时才要求短时间停电。并且为修理个别隐患的停电只是局部性的，停电时间很有限，可能安排在计划停电时间内进行修理。