红外检测技术在输电线路状态化检修及运行中的应用探究

摘要：在电网系统运行的过程中，高压输电线路每年都会发生一些输电事故和运行故障。当前科学的检测技术发展迅速，将红外检测技术运用到高压输电线路运行状态检测的工作当中，是十分有必要的。本文以红外检测技术为研究对象，着眼于输电线路的运行状况，重点分析了红外检测技术的应用优势、工作原理及其在故障检测中的运用。

关键词：红外检测技术；输电线路；检修；运行

1.引言

红外检测技术是国家科技成果重点推广的项目之一，在线监测（不停电）式高科技检测的技术支持下，红外检测技术集计算机技术、图像处理技术、光电成像技术于一身，通过对物体发出的红外线（红外辐射）的接收，在荧光屏上将其热像显现，从而我们可以准确判断温度在物体表面的分布情况。具有快速、实时、准确的优点。

任何物体因为其自身分子的运动，向外不停地辐射红外热能，因而在物体表面形成一定的温度场，俗称为“热像”。红外诊断技术正是通过吸收这种红外辐射的能量，测出设备温度场的分布及其表面的温度，进而可以判断设备的发热情况。

红外测温仪器主要有3种类型：红外热像仪、红外热电视、红外测温仪（点温仪）。红外测温仪分为接触式和非接触式。非接触式测温具有响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。非接触式红外测温仪包括便携式、在线式和扫描式三大系列。

2.红外检测技术的工作原理及其优势分析

2.1红外检测技术的工作原理

红外测温仪由光学系统、光电探测仪、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。视场内的目标红外辐射能量被光学系统所汇聚，测温仪的光学零件和其所在位置确定视场的大小。红外能量能够聚焦在光电探测器上，并且转化成响应的电信号。电路被该信号通过放大器和信号处理，并按照目标发射率以及校正仪器内置的算法转变为被测目标的温度值。对于输电线路设备，通过对被诊断输电设备表面的红外辐射信号的探测，来对设备发热状态的特征进行分析，这样可以诊断设备是否有缺陷，同时判断其存在位置、缺陷属性、严重程度等。

2.2红外检测技术的应用优势

红外测温仪已被证实是检测和诊断电子设备故障的有效工具。（1）便捷。红外测温仪可快速提供温度测量，另外由于红外测温仪坚实、轻巧，易于携带。（2）精确。红外测温仪通常精度都是一度以内，可快速探测操作温度的微小变化，在起萌芽之时就可将问题解决，减少设备故障造成的开支和维修范围。（3）安全。红外测温仪能够安全地读取难以接近和不可到达目标的温度，可以在仪器允许的范围内读取目标温度。

3.线路设备的发热特点

线路设备根据其发热原理可以分为两大类，即电压致热设备和电流致热设备。由于电流作用而引起发热的设备是电流致热设备，是由于导线接触电阻小于于接头处的电阻从而导致的发热，一般情况下其发热程度是由电流的大小决定的，风速和湿度对它的影响不是很大。一般由电压作用导致发热的设备是电压致热设备，劣质泄露电流、瓷质绝缘子零值导致的发热是比较常见的，还有就是复合绝缘子棒芯电蚀导致的发热，线路避雷器阀片突然失效导致泄露电流增大的所造成的发热等。所以，泄露电流决定电压致热，设备内隐藏着发热点，一般情况下，湿度、风速等对其影响是较大的，它与电流的大小基本是没有关系的，检测应该在在湿度大的气候下进行。

4.设备发热缺陷的诊断方法

诊断线路设备发热缺陷的方法主要有表面温度判断法、同类比较判断法、图像特征判断法等。（1）表面温度判断法。主要适用于电流致热型和电磁效应引起发热的设备。根据测得设备表面温度值，对照温度和温升有关极限的规定，结合环境气候条件、负荷大小进行分析判断。（2）同类比较判断法。根据同组三相设备、同相设备之间及同类设备之间对应部位的温差进行比较分析。

（3）图像特征的判断法。电压致热型设备适用于这种方法。依据同类设备的异常状态和正常状态的热像图，来判断设备的正常与否。影响图像的干扰因素应尽量排除，必要的时候要结合化学分析的结果或者电气试验，进行综合的判断。

5.红外测温在设备故障诊断时应注意的事项

最核心的问题是设备故障红外的诊断，要求要获得准确的测得设备的温度分布，或者故障有关部位温升值和温度值。这个温度信息不但可以判断设备是否存在故障，而且也可以判断故障的属性、位置、严重程度，这是我们检测设备一个很重要的客观依据。因此，精确计算计算以及合理修正被测设备故障相关部位的温度，可以将检测设备表面温度准确性提高，这是比较关键的环节。然而对设备进行现场红外检测时，因为检测条件和环境发生了变化，可能会造成因为检测条件不同，同一设备会得到截然不同的结果。所以，为了将红外检测的准确度提高，应该在现场检测的过程中或者在检测结果的处理分析的过程当中，采取相应的措施和对策，选择合理的修正检测现场结果和良好的检测环境。雨、雪、雾及大风等不良的天气环境，会给设备温度的检测带来不利的影响，一般会出现虚假的报告结果，为了避免气象对检测的影响，尽量选择温度较稳定的无雨、无风、无雪的夜晚进行设备的检测。

5.1运行状态的对策与影响

电气设备故障是电流效应引起的发热故障（导电回路故障），负荷电流值的平方与发热功率成反比；是电压效应引起的发热故障（绝缘介质故障），运行电压的平方与发热功率成反比。因此，设备的负荷电流和工作电压，将对红外检测及故障诊断的效果产生直接的影响，泄露电流的变大，将导致压设备的部分电压不均匀，假如负荷电流变得很低，并且没有加载运行，则将导致设备故障发热并不明显。因此在进行红外检测时，即使存在严重的故障，也不可能因特征性热异常的形式暴露出来。在额定电压下设备才可以运行，并且负荷越大的时候，发热及其温升才会越来越严重，故障点的特征性热异常也会越来越明显的暴露。因此在用红外测温对设备进行检测时，为了能够取得可靠的检测效果，要尽量保证设备在额定电压和大负荷下运行工况下进行检测。由于电气设备故障红外测温时，故障判断标准往往是以设备在额定电流时的温升为依据，因此当检测室实际运行电流小于额定电流时，应该使现场实际测量的设备故障点温升换算为额定电流的温升。

5.2设备表面发射率的影响与对策

任何的红外测量仪器都是用测量电气设备表面的红外辐射功率来获取设备的温度信息。并且，红外诊断仪器接收来自目标红外辐射功率相同，在这样的情况下，因为目标的表面发射率不同，将会使检测结果不同。因此为了应用红外热像仪准确地测量电气设备温度，必须要知道受检目标的发射率值，并将该值作为计算温度的重要参数输入计算机或调整红外测温仪器的ε修正值，以便对所测量的温度输出值进行发射率修正。

6.结束语

通过本文以上分析，无论是对于表面温度判断法还是同类比较、图像特征法，将这些方法运用到高压输电线路故障的检测过程中，都有各自的特点与优势。假如够将这些方法合理运用，那么对于保障高压输电线路运行的安全而言可以说是及其重要的。尤其是在夏季炎热环境的状态下，对高压输电线路发热故障及时有效的检测，对于及时诊断热缺陷同样是十分关重要的。总的来说，本文针对有关红外探测技术在高压输电线路的应用及检修的过程中所涉及到的有关问题做出了简单的分析与阐述，希望能够为实践工作后续的开展提供一些有效的借鉴与参考。

参考文献：

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