红外热成像技术在高压电气设备诊断的应用

【摘要】 红外热成像技术在能量探测、温度检测等方面具有不可比拟的优势。本文首先从原理、应用要点和重要性三方面阐述红外热成像技术，随后探讨红外热成像技术的应用路径和方向。

【关键词】 红外热成像;电气设备;诊断

【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.05.017

Application of Infrared Thermal Imaging Technology in Diagnosis of High Voltage Electrical Equipment

CHEN Hui

（School of Electrical and Energy Engineering，Nantong Institute of Technology，Nanton 226000，China）

Abstract： Infrared thermal imaging technology has incomparable advantages in energy detection and temperature detection. In this paper，the principle of application points and importance of infrared thermal imaging technology are described，and then the application path and direction of infrared thermal imaging technology are discussed.

Key words： infrared thermal imaging;electrical equipment;diagnosis

1 红外热成像技术概述

1）原理分析。高压电气设备发生故障的重要特征在于温度过高，必然会产生大量热辐射。红外热成像技术应用热力学原理，利用红外热成像技術的收集效应实现对异常设备热辐射的收集效果，进而形成反映红外热辐射的图像。在检测高压电气设备温度的基础上开展分析工作，并将分析结果转化为计算机可以处理的数值内容，实现量化处理理念与红外热成像检测的融合效果。

2）应用要点。高压电气设备诊断的重要任务在于电力设备故障识别，在识别设备故障时应用红外热成像图像技术，在定位连通区域的基础上分析向量，从而确定连通区域样本特征。获取区域热成像内容后进行分析，并根据分析结果标识热成像现象，为故障诊断做好准备。

3）重要性。红外热成像技术在故障预判场景中有显著的应用价值，为高压电气设备维护提供有效的决策支撑。显著提升电气设备维护工作的精准性，加强对设备关键指标的判断能力，进而精准定位需要维护的设备组织。红外热成像技术也能够在较短时间内完成目标设备的检测工作，不仅解放电气设备诊断体系中的人力资源，而且检测过程对于高压电气设备体系的影响也相对较小。

2 故障诊断分析

1）发电机滑环应用。发电机滑环工作状态中可能存在与碳刷接触不佳的现象，进而导致发电机滑环温度提升。应用红外热成像技术执行检测任务时需要掌握发电机滑环的合理温度值以及最高限值，平均温度值为80 ℃，如果发电机滑环温度高于110 ℃，意味着发电机滑环处于异常状态，应当检测发电机滑环的故障原因并及时解决。

2）电动机应用。电动机工作外壳温度最大值105 ℃，温升最大值为85 ℃，规定了电动机工作参数限值。如果绝缘电动机工作参数超出限制，意味着电动机处于异常工作状态，发生故障的概率增大。应用红外热成像技术能够判断绝缘发电机的表面温度，并与在正常工作状态下的绝缘发电机进行比较，进而定位绝缘发电机的故障位置。

3）电气短路应用。高压电气设备线路体系中可能会发生不同电位点的碰撞现象，由于产生的点位差导致的电流增大现象，经过短路回路的电流明显超过正常范围，进而在电位碰撞点发生电火花现象，引起高压电气设备的金属导线融化。在金属导体可燃属性明显提升的情况下，容易激发可燃物质的燃烧属性，严重情况下会导致电气设备体系火灾。处理电气短路的关键在于定位过热点，应用红外热成像技术可以精准定位温度过高的电位点并进行跟踪，从而定位高压电气设备体系中的短路位置。

4）变压器线夹应用。变压器线夹属于高压电气设备体系中的故障高发点，应用红外热成像技术可以检测这类设备故障。决定导线线夹工作属性的关键因素在于压接工艺精密度，如果压接工艺精密度不足，导线线夹工作性能偏弱，降低导线与压接管的接触严密性，导线温度由此会超过压接管的温度。应用红外热成像技术判断故障的关键点就在于两者之间的温度差，如果温度差脱离正常区间，则可以判定故障点以及变压器线夹存在工艺缺陷。

5）电阻检测。电阻过大现象在高压电气设备体系中属于多发故障，电源线开关位置、设备之间的连接点都是电阻过大的高发位置。如果发生接触不良现象，意味着接触位置的电阻值处于异常区间，通过高压电气设备回路的电流明显偏大，进而会造成局部范围内热量的大量累积，提升金属部件发生融化现象的概率。在高压电气设备金属融化的情况下，设备体系绝缘层附近发生火灾的概率显著提升。判断连接点故障的关键在于测量连接点温度，应用红外热成像可以检测连接点温度并判断是否存在异常，温度监测结果能够直接显示。

3 红外热成像应用拓展

1）专家系统概述。关于红外热成像技术的应用，若要进一步提升应用效果，结合红外热成像技术特征建立专家系统很有必要。通过专家系统实现热成像图的转换效果，抽取其中数据信息并形成状态温度数据库，方便后续工作的随时调用。关于专家系统，以红外热成像技术反馈的图像为基本材料，对图像进行预处理后进行识别，执行温度计算并比较判断后将数据信息录入到温度数据库，并将诊断结果输出。

2）专家系统解析。专家系统具有解析红外热成像资料的性能，在获取检测图片的基础上确定其中的噪点内容，执行预处理后对于设备发热现象进行进一步判断，确定设备发热的等级。利用专家系统可以判断红外线的功率以及电气设备的温度，在对比分析功率数据和温度数据的基础上形成诊断结果。

3）专家系统应用。在此选择变电站母线刀闸作为试验对象，根据对象特征建立实验内容并与专家系统相结合。通过现场测量获取红外热图像的一手数据后，在专家系统中进一步利用红外热图像数据，由此开展设计对比工作。例如高压设备发生故障后，对故障的类型、特征进行识别并确定诱发故障的原因，为处理高压设备故障铺平道路。

4 结语

在高压电气设备体系不断升级完善的背景下，充分利用红外热成像技术，意味着设备故障诊断工作更加高效从容，为高压电气设备运行提供坚实保障。

【参考文献】

[1] 牛小玲，刘勇.探究红外热成像技术在电气设备故障诊断中的应用[J].电子测试，2020（14）：91-92.

[2] 杨勇，杨通，隋萌萌.红外热成像技术在电气设备中的应用[J].设备管理与维修，2020（13）：133-134.

[3] 肖远文.红外热成像技术对高压电气设备的诊断与分析[J].山东工业技术，2018（14）：155-156.

【作者简介】

陈慧，女，1992年出生，助教，硕士，研究方向为机器视觉。