红外线诊断技术在电气设备状态检修中应用（2）
2.红外线技术
红外检测技术是“九五”国家科技成果重点推广项目，红外检测是一种在线监测(不停电)式高科技检测技术，它集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身，通过接收物体发出的红外线(红外辐射)，将其热像显示在荧光屏上，从而准确判断物体表面的温度分布情况，具有准确、实时、快速等优点。任何物体由于其自身分子的运动，不停地向外辐射红外热能，从而在物体表面形成一定的温度场，俗称“热像”。红外诊断技术正是通过吸收这种红外辐射能量，测出设备表面的温度及温度场的分布，从而判断设备发热情况。目前应用红外诊技术的测试设备比较多，如红外测温仪、红外热电视、红外热像仪等等。像红外热电视、红外热像仪等设备利用热成像技术将这种看不见的“热像”转变成可见光图像，使测试效果直观，灵敏度高，能检测出设备细微的热状态变化，准确反映设备内部、外部的发热情况，可靠性高，对发现设备隐患非常有效。
红外诊断技术对电气设备的早期故障缺陷及绝缘性能做出可靠的预测，使传统电气设备的预防性试验维修(预防试验是50年代引进前苏联的标准)提高到预知状态检修，这也是现代电力企业发展的方向。特别是现在大机组、超高电压的发展，对电力系统的可靠运行，关系到电网的稳定，提出了越来越高的要求。随着现代科学技术不断发展成熟与日益完善，利用红外状态监测和诊断技术具有远距离、不接触、不取样、不解体，又具有准确、快速、直观等特点，实时地在线监测和诊断电气设备大多数故障(几乎可以覆盖所有电气设备各种故障的检测)。它备受国内外电力行业的重视(国外70年代后期普遍应用的一种先进状态检修体制)，并得到快速发展。红外检测技术的应用，对提高电气设备的可靠性与有效性，提高运行经济效益，降低维修成本都有很重要的意义。是目前在预知检修领域中普遍推广的一种很好手段，又能使维修水平和设备的健康水平上一个台阶。
采用红外成像检测技术可以对正在运行的设备进行非接触检测，拍摄其温度场的分布、测量任何部位的温度值，据此对各种外部及内部故障进行诊断，具有实时、遥测、直观和定量测温等优点，用来检测发电厂、变电所和输电线路的运转设备和带电设备非常方便、有效。
利用热像仪检测在线电气设备的方法是红外温度记录法。红外温度记录法是工业上用来无损探测，检测设备性能和掌握其运行状态的一项新技术。与传统的测温方式(如热电偶、不同熔点的蜡片等放置在被测物表面或体内)相比，热像仪可在一定距离内实时、定量、在线检测发热点的温度，通过扫描，还可以绘出设备在运行中的温度梯度热像图，而且灵敏度高，不受电磁场干扰，便于现场使用。它可以在-20℃～2000℃的宽量程内以0.05℃的高分辨率检测电气设备的热致故障，揭示出如导线接头或线夹发热，以及电气设备中的局部过热点等等。
带电设备的红外诊断技术是一门新兴的学科。它是利用带电设备的致热效应，采用专用设备获取从设备表面发出的红外辐射信息，进而判断设备状况和缺陷性质的一门综合技术。
3.电气设备的发热来源及热故障
3.1电气设备发热源
电气设备在工作的时候，由于电流、电压的作用，将产生以下3种主要来源的发热。
3.1.1 电阻损耗发热；按照焦耳定律，当电流通过电阻时将产生热能，这是电流效应引起的发热，大量表现在载流电气设备中。
3.1.2 介质损耗发热；电气绝缘介质由于交变电场的作用，使介质极化方向不断改变而消耗电能并引起发热。由此产生的发热功率为：
P＝U2ωCtgφ
式中 U——施加的电压；
ω——交变电压角频率；
C——介质的等值电容；
tgφ——介质损耗角正切值。
这种发热为电压效应引起的发热。
3.1.3铁损致热；当在励磁回路上施加工作电压时，由于铁芯的磁滞、涡流而产生电能损耗并引起发热。
3.2电气设备热故障
电气设备的故障按红外诊断可分为外部故障和内部故障。
3.2.1 电气设备的外部故障；接触不良；长期暴露在大气中的各种电气裸接头因接触不良常常引起过热故障，接触不良的主要原因为：
(1) 设备设计不合理；
(2) 安装施工工艺不严格，不符合工艺要求，如连接件的接触表面未除净氧化层及其污垢、焊接工艺差、紧固螺母不到位、未加弹簧垫、未拧紧、连接件内导体不等径等；
(3) 导体在风力舞动下，或外界引起的振动等机械力的作用下，以及线路周期性过载及环境温度的周期性变化，都会使部件周期热胀冷缩，引起连接松驰；
(4) 长期裸露在大气环境中工作，因受雨、雪、雾、有害气体及酸、碱、盐等腐蚀性尘埃的污染和侵蚀，造成接头表面材料氧化；
(5) 长期运行引起弹簧老化等。
（6）绝缘强度降低；由于表面污秽或机械力作用引起绝缘性能降低造成的过热故障。如绝缘子劣化或严重污秽，引起泄漏电流增大而发热。
3.2.2电气设备的内部故障；这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。根据各种电气设备的内部结构和运行状态，依据传热学理论，分析金属导电回路、绝缘油和气体等引起的传导、对流，从电气设备外部显现的温度分布热像图，可以判断出以下各种内部故障：
(1) 内部电气连接或接触不良引起的故障；
(2) 内部绝缘材料受潮、劣化引起的介质损耗增大故障；
(3) 绝缘老化、开裂或脱落故障；
(4) 电压分布不均或泄漏电流过大性故障；
(5) 磁路的涡流损耗增大性故障；
(6) 浸油设备的缺油故障。