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摘要：红外成像技术是随着近代光电子技术发展而产生的一个崭新的技术领域。近年来，红外成像技术被运用到各领域中，并取得了显著的效果。红外成像技术具有远距离、不接触、准确、实时、快速等特点，能够在不停电、不取样、不解体的情况下快速实时地诊断电力设备的大部分故障，可作为电力设备状态检测的一种很好的手段。红外成像技术采用被动式检测，简单方便，实现大面积快速扫描成像，有效地促进智能化诊断发展。本文主要分析了红外诊断的原理、特点，并探讨了红外成像技术在变电运检的几种典型应用。
关键词：红外成像技术；变电运检；原理；应用
1 引言
红外成像技术是一门综合性的科学技术，它是现代物理学和无线电电子学的重要分支。红外成像技术能快速实时地在线监测和诊断电力设备的大多数故障，防止电气设备损坏和由于这些设备损坏而导致的变电运检大面积停电事故发生。近年来，红外成像技术越来越多地用于设备状态监测和故障诊断中，并获得了良好效果。笔者结合实际经验，分析了红外成像技术在电接触不良过热，绝缘劣化过热和涡流引起过热中的应用要点，并探讨了其应用过程中存在的问题与发展趋势。抛砖引玉，以期为促进变电运检稳定、安全的運行尽上绵薄之力。
2 红外成像技术的工作原理
自然界物体超于自体绝对零度时，会自发持续辐射出红外线，其电磁波波长在0.76～1000um之间。红外辐射的过程实质是热辐射的过程，辐射体的温度决定热辐射的强度和光谱成分，任意辐射体的瞬时红外辐射功率与其表面辐射温度的4次方成正比。因此，红外成像技术通过将红外辐射功率转化成电信号，通过电信号的信息反馈判断系统状态的变化。比如电力设备的零件或部件出现磨损、变形、腐蚀等情况时，其内部的整体热平衡被打破，由里自外发生温度变化，此时采用红外成像技术对设备温度等级信息的捕捉，依据设备的结构、工艺和运行特点即可做出故障判断。
3 红外成像技术的优势
3.1 无须触碰、无须停止运行、无须拆卸解体
红外成像技术对电力系统故障的判断，通常需要在5米以外的距离进行监测。监测人无须碰触系统即可进行技术诊断，一方面利于工作人员的操作安全，另一方面可以降低劳力成本，减少维修经费，提高检修效率。传统的电力系统检修，需要停止运行甚至系统解体，易于导致系统损耗或性能下降，降低工作效率；而红外成像技术不需要改变系统的运行状态，也无须停电操作即可对故障部位进行诊断，这个系统诊断技术上的突破更适用于高速发展的现代社会需要。
3.2 诊断范围广
红外诊断介绍通过清晰的成像，可以形象、直观大范围进行异常位置诊断，且准确性较高。这主要由于红外检测的响应速度较快，诊断器的数据采集速度较快[3]。根据统计显示，先进的红外热像仪，每秒钟可以采集和存储上百万个温度点。与此同时，在电力系统高速运转时，红外诊断器仍然可以顺利完成监测任务。相较于以往检测高压输电线路接头时，采用劣化的绝缘子登高观测比较，有效降低了检测人员的工作强度，提高工作效率，同时不受限于地理环境条件。
3.3 应用范围广，回报率高
目前来看，对于所有电力系统各类故障的检测，大部分的预防性试验均难以满足检测。而红外成像技术基本上可以适用于大部分的电力系统特别是高压电力系统的检测。虽然红外诊断仪的一次性投入高于常规的检查仪表，但是红外诊断仪对故障的检测不影响设备的正常工作，不需要停电或解体检测，缩短了检测时间，避免了因检修造成的系统故障寿命缩短或损耗，具有其不可替代的优势。
4 红外成像技术在变电运检的几种典型应用
4.1电接触不良过热
红外能直观观察的电接触点过热一般位于套管柱头与导线连接处、导线T接位接头和隔离开关触头等金属连接部位。导体与导体之间形成电接触时，根据发热功率P=I2R（I为负荷电流，R为接触电阻）可知，接触电阻越大发热越严重。接触电阻大小与接触压力、导体材料和导体表面几何尺寸及锈蚀程度有关。如果电接触出现松动或者电接触部位发生锈蚀等现象均会导致发热异常。通过红外测温能直观的发现这类缺陷，从而可以进行有针对性的处理如重新紧固接触点、更换触头元件和清除脏污锈蚀表面等。
4.2绝缘劣化过热
绝缘劣化主要是内绝缘劣化致介损升高，外绝缘劣化致表面泄漏电流增加。介损升高和泄露电流增加均会引起电力设备发热功率增加，结果是设备表面温度升高。通过红外测温捕捉异常温升，能够初步预断运行设备存在缺陷。具体缺陷产生的原因还需要结合其他电气和化学试验进行综合判断，如介损超标、油品不合格、匝间短路、局部放电等因素。
某变电站发现CT出线端板异常发热，经拆盖后发现里面有积水现象。在潮湿的环境中，中间变部位发生介损上升、绝缘电阻下降严重的现象。由于绝缘劣化导致了其发热严重，红外热像仪捕捉了这一现象，为进一步进行故障排查提供了直观的依据。事后分析发现受潮原因是由于出线端板设计不合理导致雨水渗入。设计不合理很有可能出现家族性缺陷，然后对变电运检此设备厂家的CT进行了全面排查。排查过程中发现近一半运行中的此厂家生产的CT绝缘电阻严重降低、介损值严重偏高，对于绝缘劣化严重的无法加压测量介损值。最后对这个厂家的此类产品进行了全面整改，直至绝缘水平合格，密封性达标。红外测试诊断对这一起影响范围较大重大缺陷的发现起到了至关重要的作用。
穿墙套管下截表面温度发热异常。发热的原因有两种可能：一种可能是套管内绝缘即油纸绝缘劣化导致介损超标，绝缘电阻下降，泄漏电流增加引起发热；另一种可能是表面脏污潮湿，外绝缘水平降低，导致表面泄漏电流增加引起发热。这种情况的处理办法一般是先将表面瓷套冲刷干净，然后进行红外测温，如果合格，表明就是表面脏污潮湿引起外绝缘水平下降；如果红外测温结果依然是发热异常，表明可能是内绝缘水平下降。则需要进一步诊断内绝缘状态，包括介损测量、绝缘电阻测量等。
4.3涡流引起过热
套管导电杆、主变绕组、CT导电杆等传导交流电流的导体在周围会产生时变磁场，在磁场中的导磁材料会产生涡流现象。当传导电流较大时，涡流损耗严重，引发铁磁材料发热加剧，引起过热。某主变变低套管升高座温度最高达122摄氏度，严重过热。初步判断为涡流引起升高座发热。变低的电流一般为2kA左右，在套管周围产生比较大的磁场环境，导磁材料在强磁场下形成的涡流损耗功率较大，因而会引起发热现象。此后联系变压器生产厂家进行讨论，再一次验证了升高座所用材料含有导磁成分的材质偏多，造成面板部分导磁，运行时在面板上形成涡流。一般此类部件应该选用采用高纯度的低磁钢板或无磁钢板。分析缺陷产生的原因后对缺陷进行处理，处理方法为将原来的导磁面板进行断磁。将磁质材料中间切割一条带口，阻断了导磁的磁路，从而消除了涡流产生的条件。之后将无磁材料面板覆盖到原来的面板上，进行重压使新面板与原面板无间隙压接，并进行焊接打磨等一系列处理，完成消缺任务。
5 结论
红外成像技术是一门先进的变电运检作业技术，通过对运行电气设备的检测能能使设备缺陷充分暴露，为设备的预知性维修提供了可靠的依据。电力设备故障的发生不是瞬时的，从开始萌发到逐渐发展到最后的故障状态，中间总有一定的异常状态，红外热像诊断不需要设备停电，并可以清晰的、准确的反映设备过热部位、温升值等指标，真正答到“预知性维修”和“状态检修”的目的，大大提高了变电运检的供电可靠性。
参考文献：
[1]电气设备故障红外成像技术的应用[J].张勇.沿海企业与科技.2018（05）
[2]红外热像技术在电气设备故障检测中的应用[J].哈兰.安全.2017（12）