摘要:电力设备故障往往以设备相关部位的温度或热状态变化表现出来，在设备不停电的情况下，借助红外检测技术可及时找出设备发热的异常位置，为设备故障消缺提供指导。基于此，本文主要就红外线检测技术在电力设备故障中的应用进行探讨。
关键词：红外线检测技术;电力;设备故障;应用
1红外检测电力设备的应用情况
1.1红外检测电力设备的原理及优点
红外线是电磁波谱中小于微波波长，大于可见光波波长，范围在0.76～1 000μm的电磁波，它具有电磁波的特征，以横波形式在空间传播，在真空中和可见光的传播速度相同。电力设备红外检测与诊断是在运行状态下检测设备故障引起的异常红外辐射和温度场来实现的，与传统的预防性试验和离线诊断相比，具有以下技术特点：①不接触、不停电、不取样、不解体；②可实现大面积快速扫描成像，快捷灵敏、形象直观，检测效率高；③有利于实现电力设备的状态管理和状态维修体制的建立[1]。目前，红外检测技术已广泛运用于电力系统中，成为试验和运行专业的日常工作之一。
从设备故障的发热机理上来说，红外诊断适用范围有以下6种。①高压电气设备内部导流回路故障；②高压电气设备内部绝缘故障；③铁磁损耗或涡流故障；④电压分布异常和泄漏电流增大故障；⑤油浸电气设备缺油故障；⑥电力机械磨损故障。南方电网《电力设备检修试验规程》(Q/CSG1206007—2017)已将红外检测试验纳入日常工作中，并发现多起缺陷，检测成效显著，提高了电网设备的运行安全。
1.2红外检测电力设备存在的问题
由于测试时存在一些被遮挡或测试视野不佳的部位，导致有一些本可以通过红外检测发现的缺陷无法及时发现，最终出现事故的情况。以主变套管末屏为例，其所属位置为套管根部，在进行红外检测时往往因为主变散热片或本体的遮挡而成为盲点，影响了该部位缺陷的提早发现。现场停电预试或者停电清扫维护时有发现变压器套管末屏因接触不良导致的悬浮放电缺陷或者因为密封不严导致套管末屏绝缘受潮等[2]。
2带电设备红外检测与故障诊断
2.1带电设备热故障的类型
（1）内部故障。主要因设备内部的绝缘介质劣化和电气回路老化或故障所导致。这类故障出现在电气设备内部，反映在设备外表的温升很小，一般只有几开尔文。内部故障的特点是，温升小，故障比例相对较小，对红外检测设备要求高，危害大。
（2）外部故障。主要是指某些连接件、触头或接头因连接不良造成接触电阻增大，导致该部位的电阻损耗升高，从而产生局部过热。外部故障如不能及时处理，则易快速劣化，造成损失和事故。该外部故障类型具有易用红外热像仪发现且局部温升高的特点。
2.2带电设备热故障的危害
电力系统温升可使设备机械性能降低、设备绝缘性能下降以及导体连接部位发生故障。电力设备热故障造成的影响主要有以下几方面。
（1）机械性能降低
电力设备材料的机械性能会随设备的发热温升而降低。如果处在高温环境和工况下的带电设备散热性能欠佳，设备的机械性能就会由于高温出现热氧化现象而明显下降，甚至劣化为设备机械部件弯曲变形，进而引发各种不可预知的故障。因此，对电力设备的发热问题必须足够重视，将温升控制在允许范围之内，以确保设备带电时的运行安全。
（2）绝缘性能劣化
电力设备的耐热性直接影响设备的绝缘性能。其耐热性能以设备正常运行的温升上限为衡量基准，这将直接决定设备中导体部分允许通过的最大电流，并以此确保系统各带电设备稳定和安全运行。
（3）金属连接部件故障
温升会在设备的金属连接部件表面产生一层氧化膜，使得连接部位的接触电阻迅速变大，进而导致发热问题进一步恶化。
发热温度在达到设备金属部件导体的熔点后，轻则引起设备金属连接部件熔化，重则引发火灾等事故。
3带电设备故障红外检测规范
3.1热故障的红外诊断判据
红外检测技术对电力设备进行检测的方法有两种，分别是主动式检测和被动式检测。通常对电力设备的检测都属于被动式检测的范畴。针对电力设备各种损耗发热的情况，结合DL/T664—2016《带电设备红外诊断应用规范》，对电力设备红外成像诊断方法和分析进行介绍。
（1）表面温度判断法
表面温度判断法在电磁设备铁损或电流热效应引发温升的情况下比较适用。但该方法缺乏对设备故障缺陷的预见性，只能判断检测当时运行工况下的设备缺陷或故障。该方法有较强的适用性、直观明了，但更倾向于应用在设备负荷较大或发热较明显的情况，因而在带电设备外部或表面存在发热故障时效果显著。若由表面温度判断法检测到设备发热严重，且温升超过设备允许的温度上限时，则需尽快安排专业人员对设备进行停电检修消缺。
（2）同类比较判断法
同类比较判断法用于同样环境下同型号电力设备在相同工况时对比，通过比较同型号设备在相同位置相同工况下的温升状况，从纵向与横向两个方向比较，以判断此类设备是否正常运行。同类比较判断法适用于电压致热设备和电流致热设备。测试经验证明，在同类电压致热型温升允许范围内的判断效果显著。
（3）热像图特征判断法
热像图特征判断法对于电压致热型设备比较适用，可依据非正常状态与正常状态下的热像图，在排除各种因素干扰的情况下来分析某设备在不同状况下的热像图，进而判断该设备运行状态是否正常[3]。
（4）相对温差判断法
为排除电力设备运行工况差异的影响提出了相对温差判断法。当环境温度较低且设备的温度未超过相关标准规定时，对设备潜在的缺陷难以察觉，而负荷增长或环境温度上升很可能引发设备故障。经验表明，若电力设备已存在缺陷或故障，则环境温升较大时将直接威胁系统运行的安全，甚至造成设备故障与安全事故。
（5）档案分析判断法
历史档案分析判断法是通过对比设备的历史检测数据进行判断。该方法对较为重要或者结构比较复杂的电力设备有良好的判断能力。分析同一设备不同时期的温度场分布，找出设备致热参数的变化，判断设备是否正常。在辅助其他检测判断方法，该方法能够及时发现设备运行缺陷，排除故障隐患，通过设备在各时间段温度场分布下的发热参数变化情况，来判断设备状态是否正常。与此同时，结合其他判断方法，可更准确发现设备存在的故障或缺陷，及时进行消缺。可利用该判断方法对大量历史状态数据进行比较分析，在解决存在隐患的细微故障方面效果显著。档案分析判断法需基于大量历史数据建立数据库，以此按规范对历史数据进行记录和归纳分析，奠定未来设备维护的工作基础[4]。
（6）实时分析判断法
实时分析判断法的实时性较好。该方法借助红外热像仪在时间尺度上观察设备随负载变化时的温升情况，当检测发现某台设备有发热缺陷时，可采用本方法进行连续监测；当发现缺陷有劣化时，应采取相应的措施进行消缺。
结束语
红外检测技术可有效检测并诊断电力设备的故障状态，为电力设备的状态检修提供有效支撑。应用此技术可减小电力设备事故的发生，降低企业的经济损失，从而间接提高了经济效益。
参考文献
[1]王成,黄森焘,孙永玲.试论智能电网背景下的电力设备检测和维护技术[J].科技展望,2016,26(29).
[2]刘方，周耀显，张予洛.红外测温技术在电容式电压互感器故障判断中的应用[J].电力电容器与无功补偿，2011，32(1)：50?53.
[3]陈衡.红外热像仪在电力设备故障诊断中的应用概况[J].激光与红外,1994,24(3):8-11.
[4]刘凯,彭在兴,金虎,等.基于红外检测的GIS内部过热缺陷严重程度的评估方法研究[J].高压电器,2018,54(7):280-285.