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摘要：现如今，红外成像技术凭借其经济、快速、可靠以及非接触性被广泛的应用于电气设备的故障检测和诊断上。本文从红外热成像仪的工作原理入手，通过对红外检测技术的特点和诊断方法的介绍，进一步分析了红外成像技术在高低压电气设备、变压器、电动机和电缆等主要电气设备故障诊断中的应用，仅供参考。
关键词：红外成像技术；电气设备；故障诊断；变压器
引言
电气设备在运行中发生故障会导致其表面及其内部的温度出现异常，红外成像技术就是通过监视这种温度变化，对设备的故障情况进行检测并作出判断。红外成像技术同传统的例行试验和诊断试验相比，具有准确、直观、不接触、不解体等优势，在提高设备的可靠性的同时，也节约了检修方面的人力和物力。
1红外热成像技术
1.1红外热成像仪
红外热成像仪主要是利用热成像技术通过接收物体发出的红外线对被测目标的温度、分布情况以可见热图的形式呈现出来的一种装置，如图1所示。由此可见，根据物体的红外热分布图中温度显现的差异来判断设备温度是否异常点，从而快速定位故障，实现检查、维护及预防维修的目的。
图1红外线热成像仪工作原理
1.2红外检测技术诊断方法和判断依据
首先，利用红外线热成像仪对设备所有应测部位进行全方位扫描，根据图像应有特征判断出热态异常部位；其次，对重点检测设备中的热态异常部位进行准确测温，记录热像图；再次，通过利用分析软件对热像图进行研究分析，进一步确定故障性质；最后，按照要求制作检测报告和热像图异常图谱，根据图像特征判断法、实时分析法等判断方法对其进行分析并提出相关处理意见。
2红外成像技术的电气设备故障诊断
2.1高低压电气设备故障的诊断
对于高低压电气设备故障而言，主要涉及高低压电气设备中的接线端子、刀闸开关、母线等，他们由于受到温度、湿度、杂尘以及机械振动、气腐蚀等因素的影响，都会造成材料老化、开裂、脱落、设备接触不良、导体截面积减少等情况的出现。而上述情况却很难在日常巡检中被及时发现，长此以往就会造成设备的非正常发热，甚至还会导致安全隐患。
2.2变压器故障诊断
2.2.1主变压器套管故障诊断
图2主变压器套管红外成像图谱
变压器正常运行的热像图具备如下特征：1）顶部为高温区，并且温度逐级减弱；2）套管升高座附近温度表现为最高；3）本体呈现为明一个较为明亮的红外热图像。下面就主变压器套管问题进行举例说明。如图2所示，当主变压器的B相套管红外图谱显示油位明显偏低且套管油位计指示为零时，为了安全起见，对该主变压器进行图像跟踪，发现随着气温、油温的变化，套管的油位也随之发生相应的变化，但却未曾发现由局部放电而引起的过热现象。最后经分析得出：由于空气的击穿电压远远低于绝缘油，就会使长时间露出油面的电容屏极易被击穿，导致套管内部整体击穿，当变压器本体油室与大气贯通后，套管顶部油室压强就会趋于大气压强，从而达到一个新的平衡状态，进而造成高压套管中的油位停止下降、套管油位偏低。
2.2.2主变压器避雷器内部故障诊断
避雷器属于电压致热型设备，通过红外热成像图谱的相关数据显示：当避雷器A相瓷套处温度明显高于该节避雷器其他部位，而B相、C相温度与环境温度差别不大时，结合避雷器带电检测数据（如表1所示）发现，A相避雷器内部温升过高，并且阻性电流超过全电流的50%，出现明显异常。由此可以推断：考虑到绝缘层热传导系数的影响，该处温度偏高应该是由避雷器内部缺陷引起，可能是避雷器在制造工艺上存在缺陷。
2.3电机设备故障诊断
电机设备故障主要发生在轴承和联轴器、换向器、接线桩头等部位。红外成像仪可以利用同类比较法通过测量电机外表面的温度来对被测设备相似负载下相似部件的温差进行分析：1）如果温差远大于15K，必须予以重视；2）如果被测电机与环境温差大于40K，同样应当引起警惕。如果电动机外壳部分区域温度过高，可能是由于内部铁芯、绕组绝缘层老化或者损坏造成短路所致；如果电机外壳整体温度过高，可能是空气流动不畅或者散热器工作不正常所致。
2.4电缆故障诊断
电缆故障多发生于终端和中间接头处，原因是由于接触过热或工艺不良导致电缆击穿，根据红外热像图能很容易分辨出发热部位，判断其故障性质。在红外成像图中，若电缆终端整体温度高于其他负荷基本相近的电缆终端，相对温差大于20%时，可认为该电缆终端绝缘整体受潮缺陷；若电缆终端出现局部温度过高时，可能是由于制作油浸电缆头浇灌或交联电缆热缩头包扎不良、压接头几何尺寸不对称等原因造成的电缆终端三叉口处某点为中心的局部发热。
结束语
综上所述，通过红外热成像技术可以发现并消除很多常规仪器无法检测到的设备运行缺陷，对于大部分内部故障发热在设备外部有温度影响的故障均有效。通过对高低压电气设备、变压器、电机、电缆等故障的诊断，可以极大地提高电气设备运行的安全性和可靠性，从而便于设备管理人员对管辖内所有设备的运行状态进行管理。
参考文献：
[1]王晶.红外热成像技术在电气设备故障识别中的应用研究[D]沈阳工业大学，2015.
[2]林群武.红外热成像技术在电力系统设备故障检测中的应用研究[D].安徽理工大学，2016.