摘要 红外诊断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，防止电力设备损坏和由于这些设备损坏而导致的电网大面积停电事故发生。因此，近年来发展了电力设备状态红外监测技术及红外热成像仪，用以随时监视大多数电力设备的运行状况，对保障电力设备乃至电网的安全运行起到了积极作用。文章阐述了电力设备红外监测技术的特点、诊断原理、监测的基本要求、分析判断方法和局限性，以甘肃金昌供电局利用LAIRD－S270红外热像仪捕捉的设备发热故障为例，对其应用情况进行分析总结，并对电力设备红外监测周期和应用LAIRD－S270红外热像仪提出了建议。

关键词 电力设备 故障 红外诊断



1 概述

众所周知，电能的生产、输送和分配使用是个连续过程，其中任何一个环节发生事故都会危及整个系统正常运行。甚至带来巨大的经济损失或生命财产损失。尤其随着现代电力工业不断向着大机组、大容量和高电压的迅速发展，运行条件更加苛刻，故障率逐渐增加，排除故障所需要的时间越来越长，造成的经济损失越来越大。为了保障发电和输变电系统的安全、经济运行，国内外电力行业普遍对电力设备运行的可靠性，提出了越来越高的要求。所以，对电力设备运行状态的在线检测、故障诊断和及时维修日益受到人们的高度重视。然而长期以来国内电力系统主要采用预防性维修体制，制订的一系列标准、规程和措施，虽然对防止事故发生和保障系统安全运行发挥了重要作用，但设备运行可靠性仍不能满足要求，各种突发事故时有发生。尽管近年来国内电力行业在努力开发各种在线检测手段和方法，可是由于各种原因，发展水平和推广使用状况仍然比较落后。

所以，开展电力设备状态检修，使电力设备从传统的预防性检修提高到预知性状态维修，对提高设备运行可靠性与有效度，提高电力系统运行经济效益，降低维修成本，都有很重要的意义。为了保障发电和输变电系统的安全、经济运行，必须要开展电力设备运行的监测、故障诊断和及时维修，进行设备状态检修。

由于历史的原因，我国电力企业一直采用停电预防性试验和计划检修制度，虽然对防止事故发生和保障系统安全运行发挥了重要作用，但设备运行可靠性仍不能满足要求，各种突发事故时有发生。而且影响正常运行，费时、费力，不仅减少了设备的可用时间，增加了不可用时间，降低了运行有效度，而且，还检测不到设备在运行中的真实运行状态，有时还会因废弃许多尚可应用的零部件和增加不必要的拆装次数，使得维修费用大大增加。同时，由于预防性试验试验电压低，难以预防由于随机因素引起的突发性故障，使得有些预防性试验合格的设备，运行后仍然发生重大事故。如甘肃金昌供电局宁变曾发生过预试合格不久的耦合电容器在运行中爆炸事故。因此，必须要研究采用新的检测技术和手段，提高设备安全运行水平。

近几年，随着现代红外技术的不断成熟和完善，利用红外检测的远距离、不接触、准确、实时、快速等特点，在设备不停电、不取样、不解体的情况下，能快速实时地在线监测和诊断电力设备的大多数故障。因此，红外检测技术是及早发现设备外部过热故障和内部绝缘故障的重要手段，是开展电气设备状态检修的先进检测方法。利用红外监测技术，在电力系统中发现和避免了许多电力设备事故，确保了电力系统的安全稳定运行。

2 电力设备红外诊断技术的特点

2.1不接触、不停电、不取样、不解体。由于电力设备的红外诊断是在设备运行状态下,通过监测设备故障引起的异常红外辐射和异常温度场来实现，它可以做到不停电，不改变系统运行状态，从而可以监测到设备在运行状态下的真实状态信息，并可保障操作安全。

2.2采用被动式检测，简单方便。由于红外监测探测设备相关部位自身发射的红外辐射能量，不需要辅助信号源和各类检测装置，因此，诊断手段单一，操作方便。

2.3可实现大面积快速扫描成像，状态显示快捷、灵敏、形象、直观，监测效率高，劳动强度低。

2.4红外诊断使用面广，效益、投资比高。在当前电力预防性试验使用的测试方法中，每一种方法都不可能适用于所有电气设备各种故障的检测。但是，红外诊断技术能够适用于发电厂和变电站、输电、配电等所有高压电气设备中各种故障的检测。

2.5易于进行计算机分析，促进向智能化发展。红外成像诊断仪器配备计算机图像分析系统和各种功能处理软件，不仅可以对监测到的设备运行状态进行分析处理，并可根据对设备红外图像有关参数进行计算和分析处理,讯速给出设备故障属性、故障部位及严重程度。而且，可以把历次设备图像数据资料储存起来，建立设备运行状态档案数据库，供管理人员随时调用。

2.6红外监测与故障诊断有利于实现电力设备的状态管理和向状态检修体制的过渡，可以对管辖的所有设备运行状态实施温度管理，并根据每台设备的状态演变情况进行有目的维修，而且，通过红外诊断可以评价设备维修质量。

3 红外诊断技术的基本原理

众所周知，人体病变往往引起体温升高。在电力系统的各种设备中，由于出现故障而导致设备运行的温度状态发生异常，电气设备的绝缘部分出现性能劣化或绝缘故障，将会引起介质损耗增大，在运行电压下发热。具有磁回路的电气设备，由于磁回路漏磁、磁饱和或铁心片间绝缘局部短路造成铁损增大，引起局部环流或涡流发热。还有些电气设备，因故障而改变电压分布状态或增大泄漏电流，同样会导致设备运行中出现温度分布异常。总之，许多电力设备故障往往都以设备相关部位的温度或热状态变化为征兆表现出来，因此通过监测电力设备的这种状态变化，可以对设备故障做出诊断。

世间万物都会发射人眼看不见的红外辐射能量，而且物体的温度越高，发射的红外辐射能量越强。因此，既然电力设备故障绝大多数都以局部或整体过热或温度分布异常为征兆，那么，只要运用适当的红外仪器检测电力设备运行中发射的红外辐射能量，就可以获得电力设备表面的温度分布状态及其包含的设备运行状态信息，分析处理红外监测到的上述设备运行状态信息，就能够对设备中潜伏的故障或事故隐患属性、具体位置和严重程度做出定量的判断。

4 对红外监测的基本要求

4.1检测设备必须具备的条件

（1）被检测电气设备应为带电设备，最好在设备额定负荷下测试。

（2）检测时在保证人身和设备安全的前提下，应打开遮挡红外辐射的门或盖板,与被测设备距离不宜过远。

（3）新设备选型时应考虑进行红外检测的可能性。

4.2对监测环境的要求

（1）检测目标及环境的温度不宜低于5℃，如果必须在低温下进行检测，应注意仪器自身的工作温度要求，同时还应考虑水汽结冰使某些进水受潮设备的缺陷漏检。

（2）空气湿度不宜大于85％，不应在有雷、雨、雾、雪及风速超过0.5m/s的环境下进行检测。若检测中风速发生明显变化，应记录风速，必要时修正测量数据。

（3）室外检测应在日出之前、日落之后或阴天进行。

（4）室内检测宜闭灯进行，被测物应避免灯光直射。

4.3红外监测的方法

（1）红外监测时一般先用红外热像仪对所有应测部位进行全面扫描，找出热态异常部位，然后对异常部位和重点检测设备进行准确测温，并摄取热谱图，应用分析软件进行详细分析，确定故障性质，提出处理意见，上报诊断报告和异常热谱图。

（2）准确测温时应注意下列各项

①针对不同的检测对象选择不同的环境温度参照体。

②测量设备发热点、正常相的对应点及环境温度参照体的温度值时，应使用同一仪器相继测量。

③正确选择被测物体的发射率。

④作同类比较时，要注意保持仪器与各对应点的距离一致，方位一致。

⑤应从不同方位进行检测，求出最热点的温度值。

⑥记录异常设备的实际负荷电流和发热相、正常相及环境温度参照体的温度值。

5 红外诊断技术的分析判断方法

5.1表面温度判断法

根据测得设备表面温度值，对照DL/T664－1999《带电设备红外诊断技术应用导则》中GB763－90表A1、表A2的有关规定，凡温度（或温升）超过标准者可根据设备温度超标的程度、设备负荷率的大小、设备的重要性及设备承受机械应力的大小来确定设备缺陷的性质，对在小负荷率下温升超过或承受机械应力较大的设备要从严定性。

5.2相对温差判断法

为了提高判断的正确性，对电流致热型设备，若发现设备的导流部分热态异常，应进行准确测温，按公式【(T1-T2)&div