《计算机安全》杂志红外诊断技术在变电设备故障诊断中的应用

　　《计算机安全》杂志是由中华人民共和国信息产业部主管，信息产业部基础产品发展研究中心主办，面向国内外公开发行的全面介绍网络与计算机信息系统安全技术与应用的大型科技类月刊。每期正文80页，精美印刷，现发行量已达3万册。
　　【摘要】伴随着经济的发展，人们的生活越来越离不开电力，使得电网和变电设备的使用规模也在不断的增加，随之，在实际的变电运行中由于设备缺陷或是运行故障等造成的问题也会随着增加，采用红外测温技术可以对运行中的各种电力设备进行实时监控，能够及时有效的检查出电力设备在运行过程中的故障。红外测温技术具有无需停电、检测准确性极高、无需接触电力设备等优势，使得其广泛的应用于变电运行中。

　　【关键词】红外诊断技术,变电设备,故障诊断

　　1 红外诊断技术及其工作原理

　　1.1 红外诊断技术

　　红外线诊断技术是把红外线辐射的特性应用到变电设备故障的诊断中，红外线技术主要包括红外诊断技术，其是诊断变电设备故障的一种技术手段。根据物理学的相关理论知识，如果物体的绝度温度大于零，那么物体就会散发出红外辐射能量，而且，如果物体的温度还很高的话，那么，这种情况下，物体发出的红外线能量就会比较强。

　　1.2 红外诊断技术的原理

　　大自然中的任何物体都会发出一种人类肉眼无法看到红外辐射能量，也包括人类。如果物体的温度比较高，那么红外辐射的能量就会比较强。变电设备一旦出现故障，那么基本上可以断定是由于整个或者是局部过热，或者是温度分布异常所造成的。因此，如果用可续的技术设备对变电设备运行中发射出来的红外辐射能量进行相应的测定，并通过一些设备把这些能量转化成电信号，那么经过相关的处理，就可以清楚掌握变电设备表面的温度分布情况，从而判断变电设备潜在的故障信息以及事故隐患可能发生的位置、性质和大小程度等。

　　1.3 红外诊断技术的特点

　　红外诊断技术根据红外辐射原理来检测变电设备表面所散发出来的红外辐射能量，通过一系列的工序，然后把变电设备表面的温度分布情况转化成肉眼能够识别的热图像。工作人员可通过观察热图像来具体了解变电设备的温度变化情况，从而能够快速且准确地诊断出变电设备的故障。红外诊断技术的优点是：在诊断变电设备的故障时，工作人员无需接触变电设备，这样就切实减少了对工作人员生命安全的威胁，节省了大量的人力、物力和财力，且维修和养护的费用也比较低;红外线检测技术直观形象，具有极高的敏感度，适用面比较广。但是其缺点主要有，其仅仅可以测定变电设备表面的温度分布，测定的准确度比较低等。

　　2 电力设备故障及其诊断原理

　　2.1 电力设备故障及电力设备诊断机理

　　受电压和电流两者作用的影响，变电设备在运行过程中，一般有四种发热的来源：

　　(1)介质损耗发热

　　受到交变电场作用的影响，电气绝缘介质极化方向会造成损耗，最终造成发热情况。介质损耗发热是一种因电压效应所引起的发热现象。

　　(2)电阻损耗增大的故障分析

　　在电力系统导电回路中，如果所有的金属导体均会产生电阻，那么符合电流在通过时，就会有相当一部分的电能以热损耗的形式损耗掉。在这个过程中，符合电流和发热功率是的平方是正比例的关系，但和电力系统的电压没有关系，其仅属于电流效应所造成的发热。

　　2.2 泄露电流增大以及其分布异常故障

　　一般情况下，会存在一部分的高压电力设备，比如输电线路绝缘子以及避雷针等，这些变电设备均可能存在泄露电流的状况，因此存在一定的电压分布，那么，变电设备如果出现了故障，就会改变泄露电流I、分布电压U 的大小，而且还会造成表面温度出场的异常分布。

　　2.3 铁损增大的故障

　　如果把工作的电压施加于励磁回路上，受铁芯磁滞、涡流影响损耗电能，就会造成变电设备的发热。

　　2.4 电气设备的热故障分析

　　(1)电气设备的内部故障

　　造成电力设备内部故障的因素有很多，主要有设备壳体、油绝缘封闭电气回路以及固体绝缘、绝缘介质等。电气设备的故障由于是发生在金属外壳，而且是绝缘材料的内部，因此，红外线的穿透能力非常弱，几乎无法穿透电气设备的外壳、绝缘材料，因此不能进行内部缺陷的检测。但是，由于电气内部的缺陷一般具有较长的发热时间，而且相对来说比较稳定。故故障点与周围的导体以及绝缘材料能够通过对流转化等方式来传递热量，可以引发这些部位的高温，尤其是传热导体的升温会比较显著。

　　(2)电气设备的内部故障

　　电气设备外部故障的因素主要有两方面：①外部的接头由于接触不良而袒露在外面，或者是由于连接管件不良可造成过热的故障，比如套管、线夹以及断路器等等;②由于绝缘的强度比较低，从而造成了绝缘性能的降低，进而引发过热的故障。比如绝缘子劣化、严重污秽也会造成电流泄露的增大，从而引发发热的故障。那么，如果发现不处理，就会造成局部的烧断和断线，从而可能引发设备事故等。在电气设备外部和内部故障中，外部设备所占的比例比较大。

　　3 红外诊断技术应用实例

　　机电设备如果出现故障，那么总会伴随着的温度的变化，而红外线诊断技术的基本工作原理就是测定变电设备的红外辐射能量，经过一系列的转化，显示出变电设备的温度分布情况，从而可以判定变电设备的热状态，判断变电设备是不是健康，从而采取措施预防故障的发生。按照红外线诊断进行分类，变电设备的故障一般可划分为两类：①外部的故障;②内部的故障。外部的故障主要指的是可直接检测出设备故障，可根据红外检测技术来产生温度分布图。造成外部故障的主要原因有变电设备长期暴露在空气中或者是其表面有垃圾等。

　　红外线几乎无力穿越任何的物体，因此，红外线技术无法诊断变电设备的内部故障。但如果变电设备的内部出现了故障，由于其热量无法排除，则发热持续的时间通常情况下会比较长，而与机电设备相连接的物体，会把其产生的热量不间断地传输到设备的表面，因此也就改变了机电设备表面的温度分布状况。在一般情况下，在日常工作中采用的是相对温差法来判断变电设备的故障大小状况。而诊断变电设备内部故障的形式有：内部的不良连接导致内部内热;变电设备内部老化或者是受潮;设备比较劣质、设备的绝缘状况不良等等。

　　3.1 变电设备接头处发热

　　变电设备经常出现的故障便是电缆头发热，而工艺不良、接触过热损失电缆绝缘是造成电缆头事故的最为主要的原因。因此，检测电缆热像也就等于是检测电缆头。这类电缆头故障由于是从外向电缆头的根部传导，其温度往往要高于电缆的本体，不过其总体的温度并不是很高。

　　笔者对某地区的供电公司变电工区变电站进行了精确的测定，7月份发现该区220kV 变电站电容器的电缆接头C 相的温度是72℃。