1、1红外检测技术在电厂电气设备中的应用摘要：详细说明了红外热像仪的工作原理，突出了红外热像仪的优点，并结合具体实例介绍了使用好红外热像仪可以快速判断设备发热缺陷，有效提高设备的安全运行水平，大大降低了设备缺陷由轻转重的可能性，从而由传统的定期检修向状态检修迈进了一大步，大大提高了工作效率，降低了运营成本。 关键词：红外热像仪 温度异常 故障检测 0 引言 电厂作为电力系统的源头环节，其发电变电设备的安全运行尤为重要。运行一段时间后，在一些薄弱环节，电厂发电变电设备总会出现一些问题。通常情况下，这些问题会出现在不同的电气设备，以及同一设备的不同部位，受工作原理的影响和制约，电气设备故障的表现特征也
2、有很大的差异，通常情况下，这种差异主要表现为：形状变形、声音异常、气味异常等。其中，设备故障最为常见的表现形式就是温度异常。在影响设备安全运行的各种因素中，因电厂电气设备异常发热造成的故障是最为重要的原因。因此，及时准确的判断电气设备的运行温度是保障电气设备可靠运行的重要条件。在设备不停电的情况下，借助红外检测与诊断技术能够准确地发现电气设备异常发热的缺陷，进而在一定程度上及时发现电气设备的事故隐患，以及故障先兆等，及时消除设备故障，将电气设备故障率降到最低，进而确保电气设备运行的安全性、可2靠性。应用红外热像仪对运行设备进行连续跟踪，配合分析软件，可以精确有效的发现设备的热变化及缺陷发展程度
3、，为分析电气设备运行情况提供可靠依据。 1 红外成像的原理 众所周知，红外线是电磁波的一种，波长范围在 0.78pm-1000pm 之间。理论研究与实践证明，任何温度高于绝对温度（-273）的物体，在其表面会不断地辐射红外线。红外成像设备接收物体表面所辐射的红外线，电气设备的红外经探测器的光电转换进而转变成电能，再经过相应的电信号处理，一幅电气设备的热图像在热像仪的取景器上出现，反应物体表面的红外辐射场，定量的测量物体表面的具体温度。 发电厂的各类电气设备在正常运行的过程中，会产生大量的热量，通常情况下，这种热能主要包括：电流和电压效应引起的发热。电气设备在运行过程中，如果自身存在缺陷或故障，
4、那么在电气设备的缺陷或故障部位的温度就会产生异常。在常年累月的运行中，在环境变化、污秽覆盖、有害气体腐蚀及负载不平衡的作用，造成设备的导线、接头、压接管及其他裸露故障部件出现老化、生锈腐蚀、损坏和接触不良等现象，进而增大介质损耗，以及增大泄露电流和接触电阻，在一定程度上导致设备出现局部的发热，最终引发设备故障，与正常状态相比，在这些异常部位或故障点就会辐射更多、更强的热能。红外热像仪接收到这些红外信号将其转换为热像图，通过直观的热图像找出图像中温度异常点，对其温度值进行测量，获得设备的热特征状态，同时按照状态特征和适当的判据，对设备故障进行判断，以及判断故障的属性、位置和严3重程度等。 2 红
5、外测温诊断实例 2.1 实例 1 测量日期：2013-03-10 仪器型号：GUIDE IR928 大唐太原第二热电厂计划于 2013 年 3 月中旬进行#7 机组的计划小修，本班组进行停机前系统隐患排查时发现#7 机励磁整流柜二 R6 电阻无温度显示，这 6 个阻容电阻分布在 A、B、C 三相的二次回路中，每相 2 个，用来消除尖峰电压以保护二次元件不被烧坏。修前如图一所示。机组小修期间，对此阻容电阻进行检查，发现其并联电容击穿造成短路，予以更换处理，使得二次元件的运行更为可靠。处理后如图二所示，温度均衡正常。 2.2 实例 2 测量日期：2013-04-05 仪器型号：GUIDE IR92
6、8 大唐太原第二热电厂#7 机组小修后并网运行后，对电气系统温度普查，发现转子碳刷温度偏差大，进而观察运行，在机组满负荷 200MW 时对碳刷进行测温，发现#7 发电机转子碳刷南侧靠发电机侧温度高，如图三所示，转子碳刷南侧靠发电机侧碳刷温度 138，转子碳刷南侧靠励磁机侧碳刷温度正常，为 80，环境温度 45，根据中华人民共和国电力行业标准 DL/T 664-1999，碳刷和集电环的检测宜在机组满负荷时进行。碳刷和集电环的温度及温升限值按 BG/T 7064 和 GB755 执行，一般温升限值 80，温度限值 120。当温升或温度均未超过限值时，对温度分4布不均匀，超过平均温升 30K 的碳刷
7、应视为不合格。此时的#7 发电机转子碳刷温升 93，相对温升 58，最高温度 138。各项数字均已超标，视为紧急缺陷，立即通知运行人员予以更换，因碳刷温度不平衡情况较为严重，根据运规每次更换最多 3 条，历时 2 天将磨损严重的碳刷全部更换。更换 24 小时后重新进行测温，恢复正常，碳刷温度均匀平衡。 2.3 实例 3 测量日期：2013-07-20 仪器型号：GUIDE IR928 大唐太原第二热电厂#10 机组计划于 8 月进行计划小修，停机前发现#10 机主变低压侧封母（A、B、C 相）伸缩节处短连片温度高，如图四、五所示。A 相有一根短连片温度 153.2，B 相 123.6，C 相
8、103.9，低压侧封闭母线每相有 5 个短连片，其余温度均为环境温度 30。由热像图可以清楚地看到，高温短连片的连接螺栓处温度最高，应为安装问题，导致接地不良，接触电阻增大引起的发热，停机时将高温短连片拆下，有明显的电灼伤痕迹。重新打磨后紧固，发热点基本消失。 3 红外检测的优点 通过实践，可以发现，与传统检测具有以下优点。 3.1 成像检测、图像直观 目前，在市场上使用的热像仪主要是非致冷焦平面红外热像仪，图像清晰，成像质量好。在进行检测的过程中，只要物体进入热像仪视场内，在显示屏上就会成像。如果多个温度异常点出现在视场内，异常点的个数和位置及温度在热像图上都可以清楚地看到。 3.2 高灵敏
9、5度、高分辨率 在灵敏度方面，热像仪普遍较高，以 GUIDE IR928 为例，温度不高于 110时，其灵敏度可达-1+1，温度高于 110不高于 400时，其灵敏度可达-2+2。设备表面的零点几度的温差它都可以分辨出，进而在一定程度上对设备热状态的微小变化进行诊断。因此，可以对设备的细节部位进行探测，同时可以进行远距离检测。 3.3 检测效率高 进入正常工作状态后，热像仪视场只要对准设备，在观察屏幕上立即显示设备的热分布状态，如果存在故障点，故障点温度数据可以随后测出。对于先进的红外热像仪来说，采集和存储的温度信息每秒高达数百万点。 3.4 非接触检测，检测面积大 在对电气设备的热点故障，通
10、过红外热像仪进行检测时，远离设备往往是几米、几十米、甚至上百米。这样，大面积的电气设备都可以在红外热像仪的视场内观察到。对那些悬空的高压线，范围大的变电站，正在运转的大型发电机组，以及配电控制系统等都可摄入热像仪取景内。先观察总体情况，发现热点再进行重点检测。 3.5 不受电磁干扰 以 GUIDE IR928 为例，红外热像仪工作在 814m 波段内，与电磁频谱相差甚远。因此那些强电磁场的地方如输变电站、高压线等处，用热像仪检测不会受到任何影响，热图像始终稳定可靠。 3.6 适用面广，效益、投资比高 6在当前电气设备预防性试验使用的各种测试方法中，如色谱分析、局部放电试验、泄漏电流和阻性电流测
11、试、直阻测量、耐压试验等，每一种方法适用于所有的电气设备各类故障的检测。但是，从检测方法来讲，红外成像检测原则上几乎能够适用于高压电气设备中大多数故障的检测。换而言之，任何一台关键电气设备因突发性故障带来的设备损失和停电造成的间接损失都会远远超过红外热像仪投资的许多倍。 3.7 可用计算机分析处理 目前大多数红外热像仪都可和计算机连接，利用图像处理软件对热像图进行分析处理并存储于 PC 卡中，之后还可以对图中故障点分析处理，并作出报告。 4 应用红外热像仪，实现了电厂维修体制的重大变革 状态检修是一种先进的设备管理模式，根据设备实际运行状况决定是否进行检修、维护，这种维修体制着眼于紧密追踪监测
12、设备运行状况的发展变化情况，并根据规范化的状态监测结果，对设备运行状况做到心中有数，应修必修，修必修好。热像仪探测的是设备表面热辐射的红外能，不需要与被测物体接触，因此任何带电工作的电气设备都可以用红外热像仪检测。红外热像仪就是利用电力系统的这一特性，测定电气设备表面的温度分布场及其变化情况，实现无接触测温和成像检测，从而实现对设备和线路的故障诊断。通过红外热像仪的应用，实现了电厂维修体制的重大变革，由定期维修向状态维修过渡。 5 结束语 在当前电厂日常电气设备检修中，红外热像仪已经获得广泛应用，7成为运行、检修人员发现设备故障不可或缺的重要仪器。通过红外热像仪在电厂状态检修中的普遍使用，有效避免了电气设备事故的发生，电厂电气设备运行的安全性大大提高，确保了电厂的安全稳定运行。 参考文献： 1DL/T 664-1999，带电设备红外诊断技术应用导则S. 2陈家斌.电气设备故障检测诊断方法M.中国水利水电出版社，2003.1. 3迟海丰.远红外测温技术在 500kV 输电线路上的应用J.中小企业管理与科技（上旬刊） ，2012（09）.
