红外线诊断技术在电气设备故障检测诊断中的应用

总第１７６期　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—２７９８．２０１４．０４．０１　１　红外线诊断技术在电气设备故障检测诊断中的应用　李成霞　（潞安集团五阳热电厂，山西长治４６２０５）０　摘要：采用必要的监测监控手段、利用传感器技术检测设备的状态进行诊断分析和故障预测，可以避免　电气设备事故的发生。文章以五阳热电厂安装的红外测温仪检测诊断设备热故障为例，进一步阐述了红　外线诊断技术在电气设备故障检测诊断中的重要作用。　关键词：故障检测诊断；红外诊断技术；红外测温仪；光纤技术　中图分类号：ＴＰ２７７　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００５—２７９８（２０１４）０４—００２８—０２　在设备使用期间．设备故障发生的频率与使用　时间有着密切的关系。在设备使用期间，可分为初　级阶段的故障率、稳定阶段的故障率和劣化阶段的　故障率，见图１。在这三个阶段使用简易的诊断技　术一般ｚ日￣　５１判￣断出设备的故障所在。但是当设备使用　进入注意阶段以后，就必须使用科学的、高效的技术　手段进行设备故障检测与诊断，对设备故障点作出　精确的判断并采取科学合理的维修方案和措施，以　提高设备的使用寿命。　精密诊断　Ｌ剩笊开自　口坝　物理和化学的现象直接检测故障。例如，利用震动、　声、光、热、电、磁、射线、化学等多种手段，观察其变　化规律和特征，可以直接检测和诊断故障。二是利　用故障所对应的征兆来诊断。这是最常用、最成熟　的故障诊断方法。　振动诊断噪声　确定修复　日数）／　破坏　／　ｍ　　复　Ｊ危险水平　注意水平　简易　断　神经网络模糊集　图２　电气设备故障诊断基本方法　注意　研　阶段　雌　设备使　寿命　２）　智能故障诊断方法：是利用计算机建立专　家诊断系统，进行推理、理解、规划、决策、抽象、学　习，实现故障的分析和诊断。　图１　设备故障率与使用时间的关系　为了更好地了解诊断电气设备故障，就必须知　道电气设备常见的故障状态，大致有电阻变化引起　３）　数学诊断方法：是基于模糊数学的一种故　障诊断方法，借助各种有效的数学Ｔ具，建立数学模　型．以及利用神经网络、小波变换、分析几何等数学　分支进行故障诊断。　的故障，电气设备局部放电故障，接地不良、短路、漏　电、断路等故障。　一一一一一一　１　电气设备故障诊断基本方法　电气设备的故障是极其复杂的，不容易判断，但　是只要找到故障点，较机械设备故障会容易处理一　些　电气设备诊断的基本方法主要是采用必要的监　测监控手段，利用传感器技术检测设备的状态，然后　进行诊断分析和故障预测，故障诊断基本方法见图　２。　２　电气设备故障红外诊断技术　２．１　红外诊断的技术特点　电气设备出现故障后温度状态会发生异常情　况．因此采用传统诊断技术中的红外热像诊断温度　方法极容易测出设备的故障点。红外线诊断方法具　有以下技术特点：　１）　红外检测电气设备可以做到不接触设备，　１）　传统的故障诊断方法：一是利用各种物理　的和化学的原理和手段，通过伴随故障出现的各种　不需停电和能改变电气设备的运行状态，完全可以　采用遥感技术实现检测。　收稿日期：２０１４－０３—１２　作者简介：李成霞（１９７４一），女，山西襄垣人，工程师，从事电气技术管理．［作。　２８　２０１４年４月　李成霞：红外线诊断技术在电气设备故障检测诊断中的应用　第２３卷第４期　２）　可以实现对电气设备大面积快速扫描成　像，状态显示快捷、灵敏、形象、直观。　３）　红外诊断适用面广，效益、投资比高。　４）　易于进行计算机分析，促进向智能化诊断　发展。　但是．红外诊断目前还存在红外诊断仪器标定　困难和对于一些大型复杂的热动力设备和高压设备　内部的某些诊断难以完成在线监测等困难。　２。２红外诊断的仪器及选用　电气设备红外诊断基本仪器有红外辐射测温　仪、红外行扫描仪、红外热像仪、红外热电视以及辅　助的计算机图像处理系统。在电力系统中，根据不　同的需要可以选择不同的设备，如表１所示。　表１　红外诊断设备的配置与选型　机型　适合配备单位　红外　平移式　县局线路工区　热电　瞬变式　小型地区局、县局　优　斩波式　各地、市局、大城市分局、电厂　热像仪　光机扫描式　磊　喜　、　焦平面式￡ｌｌ　菱　ｆ　簪　激光瞄准式　县局、２２０　ｋＶ及以上变电站　光学望远瞄准式　县局、２２０　ｋＶ及以上变电站　２．３　红外诊断仪能诊断的电气故障　常见的电气设备热故障有外部故障和内部故障　两种。红外诊断仪均能准确诊断。常见的外部故障　有电力设备外部接头接触不良发热，变压器油枕及　套管油散热器阀门未打开不能散热．电力电容器内　部缺陷或熔丝熔断发热，二次回路或低压回路导线　过热，变压器铁芯局部短路或铁损过大发热，绝缘老　化引起发热等故障。内部故障有电力封闭母线过　热，变压器绕组、铁芯及套管过热，少油断路器接触　不良引起的过热．电压互感器因铁芯不良引起的过　热及因绝缘不良或缺油引起的内部放电和爆炸隐　患。电流互感器因接触不良引起的过热，各种高压设　备绝缘层介损增大、受潮、老化引起的温度升高和可　能出现的热击穿和爆炸隐患，高压电缆头有三组分　叉处因密封不良或缺油，导致受潮与老化而引起过　热，高压套管假油位造成的绝缘不良而引起的发热　或局部放电，避雷器内部各种故障造成的温升等热　故障　３红外诊断技术应用实例　五阳热电厂是潞安集团坑口自备热电厂，装机　容量为２　Ｘ２５　ＭＷ汽轮发电机，配４Ｘ７５Ｔ／Ｈ循环硫　化床锅炉。自２００５年以来陆续在主控室、１１０　ｋＶ、　３５　ｋＶ变电设备及线路上安装投运了多个红外线测　温仪，用于检测诊断设备故障，取得了良好的效果，　举一二例说明。　２００７年．１１０　ｋＶ站进线端Ｃ相电流互感器压线　板过热，在设备巡视时用红外线测温仪测得温度为　６０　ｃＩ＝，未进行停电处理。运行至第二天再次测得该　处温度达到８２℃，随即进行停电处理，发现Ｃ相电　流互感器压线板螺丝松动接触不良。造成设备过热。　故障消除后，要求所有巡视人员在以后的设备巡视　过程中发现同一线路或同相中不同部位的纵向温差　较大时．必须向调度汇报，由调度安排停电检查维　修。　２０１２年，使用ＡＧＥＭＡ５７０红外热成像测温仪对　该厂１１０　ｋＶ变电站站内４８只合成绝缘子分布在３　条线路上进行检测，发现有６只合成绝缘子热图像　异常。测得一般发热点的温度４８～５２℃，最高的温　度达到７８　ｃ《＝，很可能在雷电或操作冲击下发生绝缘　子击穿事故。经过对所测异常的绝缘子分析，发现　发热点硅胶表面均出现显著发黑、粉化、变脆变硬等　线象，有的有许多细小裂纹，憎水性基本丧失，部分　护套有明显的破损点，而且局部发热点多集中在靠　近高压侧的一端，随即调度统一安排。对该６只绝缘　子进行了更换，避免了更大事故的发生。　４红外诊断技术的发展　随着科技的不断发展和进步及光纤技术越来越　多的应用和推广，红外诊断技术和红外仪表技术在　迅速发展。利用普通红外测温仪，在其检测头部加　一段光导纤维，并在其前端装一个小视角的透镜，这　样被测物体的辐射能经过透镜到达光导纤维内部，　在光导纤维里面经过多次反射传至检测器，可以测　量有障碍物挡住的角落等地方的温度，做到无孔不　入。光纤测头耐温高，可以安装在环境温度较高的　场合。而且利用光纤传输红外能量，使红外探头与电　子处理模块隔离，使信号处理单元受环境影响降至　最小．光纤测头传送红外辐射热能信号完全不受电　磁场干扰，特别适合在中高频感应加热设备等强电　磁场环境下使用，大大方便了检测与诊断。红外诊　断技术以其准确、方便、快捷、直观和极易进行计算　机分析等特点在电气设备故障诊断中起着越来越重　要的作用。　［责任编辑：常丽芳］　２９