成像仪检测技术在发电厂电气设备中的应用

刘方明

摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，发电厂建设越来越多。本文简要介绍了成像仪检测技术，利用红外成像及紫外成像检测技术对发电厂电气设备实际出现的缺陷进行了分析，对于处理电气设备相关问题具有借鉴意义。

关键词：红外成像检测;紫外成像检测;故障定位

引言

我国的电力系统正在向智能化方向发展，电力系统当中的大部分故障都是由电气设备故障引起的，且50%的电气设备故障都与设备的发热有关，引起电气设备发热的因素有电流泄露、接触不良等。电气设备处于异常发热状态会引起绝缘材料老化，造成严重的电气设备损坏，如何利用先进的手段进行标准化的管理，消除故障点是摆在电力设备科研单位面前的一个新问题，传统的故障检测准确率较差，为此提出本文研究以解决这一问题。

1红外热成像技术及预知性维修简介

红外线热成像技术是指就物体所发射出的红外线特波段信号使用特殊光电技术进行检测，并将所检测到的红外信号转换为人类视觉可直接分辨的图像或图像，并进一步对其温度值进行计算获取的一种技术。红外线热成像技术其最大优势为突破了人类视觉限制，可以基于物体表面的温度成像。

2成像仪检测技术介绍

人眼能够感受到的可见光波长为：0.38～0.76μm。而红外线波长为0.75～1.00μm，紫外线波长为0.01～0.40μm，是人眼无法直接看到的。成像仪检测包括红外成像仪检测与紫外成像检测。所有高于绝对零度（-273℃）的物体都会发出红外辐射，电气设备故障大多伴有发热、局部温度升高的特点，通过红外成像仪检测，可以查看电气设备的实时热图像，可一目了然地发现过热点。电气设备电晕放电时，使空气中的电子释放出微小的热量并产生紫外线，通常红外成像仪不能有效发现该现象，而紫外成像仪可接收电气设备电晕时产生的紫外线，可以准确发现放电点。此外，红外成像仪可以发现设备局部过热现象，而紫外成像仪却不能发现该现象。因此，红外成像仪检测、紫外成像仪检测是互补、非冲突的检测技术。

3光脉冲热成像技术

一般情况下，光脉冲热成像技术主要包括反射式与投射式两种不同的类型。而在实际应用的过程中，需要借助脉冲闪光灯来实现被检测物体表面的热激励，在这样就能够马上在试件的表面产生平面热源，通过热波方式实现传播。若试件的内部存在缺陷，那么此部位的热波传播形式就会变化，导致试件表面的温场改变。另外，通过对热像仪的应用，即可对这一改变过程进行捕捉，并确定缺陷具体位置与形状。在此基础上，热图序列中涵盖了温场变化时间信息内容，并在数据处理算法的作用下，即可有效地识别缺陷的属性与具体深度。这种方式是目前最为成熟且具有代表性的方法，具有非接触性特征，而且检测的速度较快。但仍需注意的是，这种方式会受到试件表面的红外发射率以及试件几何形状等因素的影响。

4紫外成像仪检测

2015年2月，某#2发电机交流耐压试验时，A相升压到17 kV后，汽侧端部电晕放电声音较大，升压至22 kV后，放电声音增大，伴有放电现象。原因分析：发电机定子线棒防电晕层存在断裂现象，进行交流耐压试验时，存在放电现象，经专家确认重新涂刷了低阻漆及绝缘漆烘干后，电晕试验合格，耐压试验合格。2016年1月，巡检发现柘苏乙线#1塔上B相跳线悬垂绝缘子串存在放电声音，通过紫外成像仪检测，直接发现最下面一片绝缘子存在放电情况，分析原因为最下一片绝缘子存在脏污或损坏。2017年1月，停电时拆下绝缘子检查存在严重脏污情况，且金属部件不再光滑，存在严重放电痕迹，更换新的绝缘子后，线路运行正常。紫外成像仪检测以直观、高效、快速定位等特点，对电气设备的外绝缘检测起到了重要作用。

5SF6红外成像检漏

红外成像检漏技术作为高压电气设备SF6气体检漏的一种带电检测技术，利用SF6气体特定的红外吸收光谱能使泄漏气体清晰可见，可在设备运行状况下对泄漏部位进行快速、准确定位，弥补了SF6高压电气设备的缺陷。2017年3月，通过对220kVGIS设备进行红外成像检测，准确发现了一处SF6气体泄漏点，表明SF6泄漏红外成像检测法具有安全、高效和全面的特点，为SF6绝缘设备气体查漏提供可靠的信息。

6太赫兹激励红外热波技术

对于太赫兹波而言，所指代的就是频率控制在0.1-10THz之间的电磁辐射。通过对THz波的应用，将其当做热源实施红外热波检测是全新探索方式，能够借助返波振荡器太赫兹源针对试件的表面中展开连续亦或是周期热激励，而热像仪则能够对试件表面的温场改变进行探测。现阶段，太赫兹功率源受到一定的限制，所以此技术尚处在试验阶段，一般被应用在小范围热激励检测当中。而此技术的检测能力，较之于闪光灯脉冲激励技术仍存在一定的差距。然而，伴随THz技术的可持续发展，THz发生源明显改进，被当做热源红外热波技术将实现进一步地发展。

7便携式热成像仪在电气设备预知性维修中应用的常见问题和解决措施

便携式热成像仪在电气设备预知性维修中应用的常见问题主要集中在测量温度失真、图像模糊、户外测量温度和实际温度存在过大差值三个部分。其中测量温度失真的致使原因主要有被测设备和热成像仪距离不对、夹角过大以及热成像仪灵敏度过低三者。解决途径：严格依据热成像仪的使用说明书设定和检测设备之间的距离，以Ti20型便携式热成像仪为例，其最佳检测距离为1米、检测角度要尽量和被检测设备的表面相垂直、尽可能选择高精度测量仪，并在测量过程中关闭照明灯，避免一切其他热源的影响。图像迷糊的主要原因为热成像仪的调色板设置出现了问题。解决途径：在使用热成像仪之前，将成像仪的调色板设定为灰度或者是铁红，以提升形成图像的清晰度。户外测量温度和实际温度存在过大差值其主要原因是户外阳光较强，阳光中辐射热量进入到了热成像仪中，继而导致所测量的数据出现的偏差。解决措施：对于可移动的仪器可尽量选择在户内测量，如果不能移动可选择傍晚或是早晨阳光较短的时间段测量，也可在选择在阴天测量。在测量时还可尽量避免阳光的直接反射、入射和反射的情况，选择最佳测量位置。

结语

综上所述，当前电力体系部门对电气设备的安全使用提出了更高的要求，电气设备故障检测方面也越来越被重视起来。因此，提出基于红外成像技术的电气设备故障检测方法，实现了电气设备故障的区域检测，拥有稳定性高、检测准确率高以及去噪声效果好等优点，为电气设备故障检测提供了更优的保障。本文利用红外成像及紫外成像检测技术对发电厂电气设备实际出现的缺陷进行了分析，能真实反映电气设备在运行或试验状态下的状态，为及时发现、处理和預防电气设备隐患提供了有效依据。

参考文献

[1]带电设备红外诊断应用规范：DL/T664—2008[S].

[2]发电机定子绕组端部电晕检测与评定导则：DL/T298—2011[S].

[3]张振全，陈胜喜，赵伟超，等.应用红外热成像仪进行设备检测及故障分析[J].科技资讯，2012（19）：110-112.

[4]戴利波.紫外成像技术在高压设备带电检测中的应用[J].电力系统自动化，2003，27（20）：97-98.

[5]甘德刚，刘曦，肖伟，等.基于红外成像检漏技术的SF6气体检漏方法研究[J].电气应用，2011（17）：56-58.

[6]赵小民.红外热成像技术在复合材料无损检测中的应用现状[J].信息记录材料，2018（6）：15-16.