红外检测如何应用于电力设备故障诊断及隐患排查工作中

红外检测是电力设备状态监测与故障诊断的关键技术之一，依托红外热成像原理，通过捕捉设备表面温度分布差异，实现非接触、实时的隐患排查。在电力系统中，设备发热往往是绝缘老化、接触不良、过载等故障的先兆，红外检测能提前识别这些隐性问题，避免因故障扩大引发停机或安全事故，是保障电力设备可靠运行的重要工具。

红外检测的核心原理与技术基础

红外检测的本质是接收设备自身辐射的红外电磁波，将其转换为温度信号并生成热像图。任何温度高于绝对零度的物体都会发射红外辐射，且温度越高，辐射能量越强。红外热像仪通过光学系统收集设备的红外辐射，经探测器转换为电信号，最终显示为不同颜色的热像图——暖色（红、黄）代表高温区域，冷色（蓝、绿）代表低温区域。

关键技术参数直接影响检测效果：温度分辨率决定了识别微小温差的能力，比如0.1℃的分辨率能发现设备表面1℃的温度差异；空间分辨率则影响对小部件的识别，比如320×240像素的热像仪可清晰捕捉断路器触头的温度分布。此外，设备表面的发射率（衡量物体辐射红外能量的能力）需准确设置——金属表面发射率低（约0.6），若按高发射率（如0.9）测量，会导致结果偏低，需提前校准。

变压器的红外检测：核心设备的隐患预警

变压器是电力系统的“心脏”，其发热故障主要源于绕组匝间短路、铁芯损耗异常、分接开关接触不良、套管绝缘老化等。红外检测重点关注5个部位：油箱表面（反映绕组与铁芯温度）、分接开关触头（接触电阻变化）、套管端子（绝缘状态）、冷却器风扇（运行效率）、油枕油位（油温变化）。

例如，某220kV变电站的变压器在负荷高峰时检测发现，分接开关触头区域温度达85℃，而相邻部位仅50℃——温差35℃。拆解后发现触头表面氧化严重，接触电阻从0.01Ω升至0.1Ω，若未及时处理，会因持续发热导致触头烧蚀，引发变压器跳闸。此外，套管的红外检测需关注“伞裙”温度分布：若某片伞裙温度比其他高10℃以上，可能是污秽堆积或内部绝缘受潮，需清洁或更换。

检测时需对比三相温度差异：正常情况下，变压器三相油箱温度偏差应≤5℃，若某相高出10℃以上，可能是绕组匝间短路或负荷不平衡。同时，结合负荷率换算内部温度——如表面温度45℃、负荷率80%时，绕组内部温度约为70℃（需参考变压器的热阻特性）。

高压断路器与隔离开关：接触不良的“照妖镜”

高压断路器与隔离开关的故障80%源于接触不良：断路器的动触头、静触头或接线端子因氧化、松动导致电阻增大，隔离开关的动静触头因合位不正引发发热。这些故障的典型特征是“局部热点”——温度远高于设备本体。

检测断路器时，需聚焦触头部位：正常情况下，触头温度应≤环境温度+40℃（GB/T 1984标准）。某110kV断路器在检测中发现，触头温度达90℃（环境温度30℃），超过阈值20℃。停电检查发现，触头弹簧弹力下降，触头行程从12mm缩至8mm，导致接触面积减少50%。及时更换弹簧后，温度恢复正常。

隔离开关的检测需选在负荷高峰时（如夏季晚高峰），此时负荷电流大，接触不良的发热更明显。例如，某35kV隔离开关的动静触头温度达100℃，而相邻端子仅60℃——拆开后发现触头表面有烧熔痕迹，是因长期合位不正导致电弧灼烧，若继续运行会引发触头粘连，无法分闸。

电缆及接头：线路故障的“提前哨”

电缆故障中，85%是接头问题——中间接头压接不紧、终端头绝缘老化、电缆本体绝缘层破损。红外检测的重点是：电缆终端头（“瓷套”表面温度）、中间接头（金属护套温度）、电缆线路（本体与接头的温差）。

例如，某10kV电缆线路的中间接头在检测中发现，温度比电缆本体高15℃（本体35℃，接头50℃）。剥开后发现，压接端子与导线间有1mm缝隙，导线氧化形成“氧化膜”，电阻增大至0.2Ω。更换接头并重新压接（扭矩达12N·m）后，温差降至3℃。若未处理，会因持续发热导致绝缘层烧毁，引发线路短路。

终端头的检测需关注“应力锥”区域：若该区域温度比端子高15℃以上，可能是绝缘套管老化（如硅橡胶开裂）或内部放电。例如，某电缆终端头温度达70℃，解剖后发现绝缘层有“树枝状”裂纹——这是电晕放电导致的绝缘劣化，若继续运行会引发击穿，导致电缆爆炸。

母线与绝缘子：系统连接的“安全屏障”

母线是电力传输的“主干道”，其故障多源于连接点接触不良（如螺栓松动、铜铝过渡接头氧化）；绝缘子则是“绝缘体”，故障源于污秽堆积（泄漏电流增大）或瓷瓶裂纹（机械强度下降）。

母线连接点的红外检测需关注“螺栓附近”：正常情况下，连接点温度应≤本体温度+10℃。某10kV母线桥的A相连接点温度达65℃，而本体仅40℃——拆开后发现螺栓扭矩不足（仅20N·m，标准为40N·m），导线端子因振动松动，表面氧化形成“氧化膜”，电阻增大至0.05Ω。拧紧螺栓并打磨端子后，温度恢复正常。

绝缘子的检测需观察“整体温度分布”：若一串绝缘子中某片温度比其他高15℃以上，可能是污秽严重——如某35kV线路的绝缘子在雨季检测发现，第5片伞裙温度达55℃，而其他仅30℃。清洁后检测，温度降至32℃，避免了因泄漏电流增大引发的闪络事故。此外，瓷瓶裂纹会导致“局部低温”（裂纹处辐射能量泄漏），需结合可见光图像确认。

数据解读：从热像图到隐患判断的关键

红外检测的核心是“温差分析”与“阈值对比”，需遵循3个原则：

1、同类型对比：同一变电站、同型号设备的温度应接近——如两台10kV断路器，若一台触头温度60℃，另一台80℃，则后者可能存在故障；

2、同部位对比：同一设备的不同部位温度应协调——如变压器分接开关触头温度应比油箱高10-15℃（正常接触电阻），若高30℃以上则异常；

3、标准阈值：参考GB/T 11022《高压开关设备和控制设备标准的共同技术要求》、DL/T 664《带电设备红外诊断应用规范》等标准——如断路器触头的最高允许温度为90℃（环境温度30℃时），母线连接点为70℃。

例如，某电缆中间接头温度55℃，电缆本体40℃——温差15℃，超过DL/T 664规定的“接头温度不得超过本体10℃”的阈值，需列为“一级隐患”（需24小时内处理）。此外，热像图的“颜色梯度”也需关注：若热点区域从红到黄的过渡越陡峭，说明温度集中性越强，故障越严重。

规避干扰：让检测结果更准确

红外检测易受环境因素影响，需提前规避：

1、环境温度：避免在冬季低温（＜5℃）或夏季正午（太阳直射）检测——低温时设备发热不明显，正午太阳辐射会导致表面温度偏高（需用遮阳布遮挡）；

2、风速：风速＞3m/s时，会加速设备表面散热，导致温度测量值偏低——需选择无风或微风天气检测；

3、发射率：金属表面（如铜、铝）发射率低（0.6-0.8），需在热像仪中调整发射率参数——若误设为0.9（塑料表面），测量值会比实际低20%；

4、背景辐射：检测户外设备时，需避免背景中的高温物体（如相邻的变压器）干扰——可调整检测角度，使热像仪仅捕捉目标设备。

例如，某户外隔离开关在正午检测时，表面温度达75℃，但遮挡太阳后重新检测，温度降至50℃——这是太阳辐射的干扰。此外，检测电缆隧道内的设备时，需关闭通风扇（风速影响），并保持隧道内温度稳定（温差≤5℃）。