李刚
本钢板材热连轧厂 辽宁省 本溪市 117000
摘要：随着现代红外检测技术的不断成熟，利用该技术的远距离、实时、无需接触以及准确等优点，使得电气设备状态的红外检测技术取得了快速发展，它的普及和应用已成为保证电气设备正常运行的重要技术手段之一。本文阐述了红外检测技术的工作原理，分析了红外检测技术在低压电气设备、变压器、电缆以及避雷器等电气设备故障诊断中的应用。
关键词：红外检测；电气设备；应用；
前言
现阶段，红外技术诊断的应用更加广泛，尤其是在高低压电气设备检修中。电气设备故障以热故障为主，包括内部故障与外部故障，内部故障主要是因为设备内导电回路接触不良或者互感器内部接头出现松动等，利用红外技术，能够有效的诊断内部故障，提高故障检修的效率。
一、红外检测技术的基本原理
任何温度高于绝对零度（ -273.16 ℃）的物体，都会不停地辐射出红外线，辐射出的红外线带有物体的温度特征信息。 这是红外技术探测物体温度高低和温度场分布的理论依据和客观基础。
红外探测是指检测电磁波谱中一段特定波长，波长范围在0.75 μm<λ<1000μm的电磁波。来判断物体表面的温度，进而找出电器设备的故障。可以进行非接触的精密测量。
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按照普朗克定理，波长一定，测出红外辐射能量W就可以算出温度值T，通过与黑体基准参量比较，仪器能准确计算出各测量点的实际温度值，且以不同颜色的温标显示出检测面温度分布的变化。
电气设备运行状态的红外检测，就是对设备发射的红外辐射进行探测及显示处理的过程。 设备发射的红外辐射功率经过大气传输和衰减后，由检测仪器光学系统接收并聚焦在红外探测器上，并把目标的红外辐射信号功率转换成便于直接处理的电信号，经放大处理，以数字或二维热图象的形式显示目标设备表面的温度值或温度场分布。
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二、电气设备故障诊断基本方法
1.电气设备的发热原因
(1)电阻的有功损耗。
金属导体都有相应的电阻，当通过负荷电流时，必然会有一部分电能以热损耗的形式消耗在电阻上。导电回路中的各种连接件，接头或触头等部位接触不良，引起接触电阻增大，发热功率增加，引起接触部位温度升高，温度升高后又引起接触电阻进一步增大。
(2)电介质的有功损耗。导电体周围的电介质在交变电场的作用下会产生能量消耗，通常称为介质损耗。介质损耗与承受的电压的平方成正比，与导体所通过的电流无关。由此可知，电气设备只要加上电压，即使不输送电流，也会产生介质损耗。当绝缘介质的绝缘性能变坏时，会引起介质损耗增大，有功损耗增加，设备运行温度升高。
(3)铁磁损耗。凡使用铁磁材料做成的电气设备或装置，在交变磁场的作用下，都会产生电能损耗，称为铁磁损耗。发电机、变压器、电动机等设备，铁磁材料用量很大，运行中铁磁损耗往往与绕组中的电阻损耗不相上下，小负荷时甚至超过电阻损耗。
2.电气设备的热故障
电气设备主要有两种热故障，一种是外部故障，主要原因是长期运行的设备其电气接头暴露在空气中因接触不良造成阻值过大，引起接头发热，外部发热缺陷一般集中在设备的连接点，连接点是指电气设备之间以及它们与母线或电缆之间的电气连接部位。连接点过热也是长期影响电力系统安全运行的重要问题。一种是内部故障，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故障。
三、电气设备故障红外诊断技术
1.红外诊断的技术特点
红外线诊断方法具有以下技术特点：红外检测电气设备可以做到不接触设备，不需停电和能改变电气设备的运行状态，完全可以采用遥感技术实现检测。可以实现对电气设备大面积快速扫描成像，状态显示快捷、灵敏、形象、直观。红外诊断适用面广，效益、投资比高。易于进行计算机分析．促进向智能化诊断发展。
2.红外诊断的仪器及选用
电气设备红外诊断基本仪器有红外辐射测温仪、红外行扫描仪、红外热像仪以及辅助的计算机图像处理系统。不同的物体热辐射的发射能力不同，因此在使用前要在仪器当中设置出物体的辐射发射率。作为一般检测被测设备的辐射率一般取 0.9 左右。
3.红外诊断仪能诊断的电气故障
常见的电气设备热故障有外部故障和内部故障两种。常见的外部故障有电力设备外部接头接触不良发热。变压器油枕及套管油散热器阀门未打开不能散热。电力电容器内部缺陷或熔丝熔断发热，二次回路或低压回路导线过热，内部故障有电力封闭母线过热，变压器绕组、铁芯及套管过热。电压互感器因铁芯不良引起的过热及因绝缘不良或缺油引起的内部放电隐患，各种高压设备绝缘层介损增大、受潮、老化引起的温度升高和可能出现的热击穿和爆炸隐患。高压套管假油位造成的绝缘不良而引起的发热或局部放电，避雷器内部各种故障造成的温升等热故障。
四、红外检测技术在常见电气设备检测中的应用
1.电动机故障的诊断
电动机是工业的组成部分。是将电能转换成机械能的重要部件。据统计在美国工业中就大约运转着 4000 万台电机，这些电机耗用了整个工业所消耗的电力的 70 %左右。
将红外热成像仪应用在电动机故障判断中，可为您带来极大便利。通过使用红外热像仪，可以二维图像的方式来捕获电机的红外温度测量值。与只在单点采集温度的红外温度不同，热成像仪可以针对所有关键部件，一次捕获成千上万个点的温度：电机、联轴器、电机与轴的轴承和减速器。
每台电机都在一个特定的内部温度下运转。其它部件的温度不应与电机外壳的温度一样高。所有电机的铭牌上都应列出标准运转温度。虽然红外成像仪无法看到电机内部，但外部表面温度足以指示出内部温度高低。随着电机内部温度的升高，其外表面的温度也升高。因此，通晓电机的有经验的成像人员可以通过热成像来识别不正常状况，如空气流量不足、轴承即将失效、联轴器出现问题以及电机的定子或转子的绝缘性能恶化等。
2.变压器故障的诊断
变压器正常的工作状态应该是：顶部是高温区，温度逐渐向下减弱；套管升高座附近温度最高；本体呈现一个明亮的红外热图像。通常采用以下方法判断是否出现过热故障：检查套管端部接点；比较三相套管表面温度是否均匀一致，以判断套管内部是否存在缺陷；散热器表面温度是否均匀，以判断油路的堵塞情况。
3.隔离刀闸故障的诊断
隔离刀闸工作中的正常状态是：环境温度略高，三相均匀。判断其是否存在过热故障应注意：检查两端顶帽接点是否过热；检查由弹簧压接的刀口是否过热；是否支柱瓷瓶劣化使支柱瓷瓶整体温度升高。
4.电流互感器故障的诊断
电流互感器工作中的正常状态是：因大电流，内部高温通过瓷套辐射出来，本体呈现出一个较高的温度区域；顶帽温度比瓷套表面温度略高。判断其是否存在过热故障应根据：因内部绕组匝间短路或介质损耗增大，均会引起本体温度升高，比较三相CT表面温度是否平衡以判断可能出现的内部缺陷；检查CT端部接点。
结束语
应用红外技术诊断电气设备故障，需要考虑到各种因素的影响，采取有效的措施，以确保红外诊断的质量。红外检测技术的应用，能够实现不停电、远程检测，具有不错的应用前景，需要提升其精度，使其能够被广泛的应用。
参考文献：
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[2]刘德刚.红外诊断技术在电气设备状态检测中的研究与应用[D].济南:山东大学,2010.
[3]赵伟林.红外检测技术在变电站电气设备故障诊断中的应用分析[J].中国科技纵横,2011(21).