摘要：随着我国社会的进步，科学技术发展迅速。于红外热成像技术的发热点检测可在不停止设备运行时对关键设备的温度进行非接触性检测，跟踪备的运行状况，分析、识别、诊断电气设备存在的故障及隐患，提高对设备缺陷判断的预知性、准确性，进而指导设备检修，降低事故风险，避免电气设备因过热故障引起突发性事故。实现预测性维护，减少维护费用和设备维修的成本，延长设备资产的寿命，并最大限度地提高维护效果和生产能力。

关键词：红外紫外成像；检测技术；分析评估

引言

我们知道，任何物体只要它的温度高于绝对零度（－273.15℃），就有一部分热能转变为辐射能。而物体的温度在1000℃以下的，其热辐射中最强的电磁波是红外波。红外热像仪是一种成像测温装置，是利用目标与周围环境之间由于温度与发射率的差异所产生的热对比度不同，而把红外辐射能量密度分布图显示出来，成为“热像”。

1红外热成像技术的原理及适用范围

1.1红外热像技术的原理

红外热像仪是一种新型的光电探测设备，可将被测目标表面的热信息瞬间可视化，快速定位故障，并且在专业的分析软件帮助下，可进行分析，完成建筑节能、安全检测和电气预防性维护工作。热像仪由两个基本部分组成：光学器件和探测器。光学器件将物体发出的红外辐射聚集到探测器上，探测器把入射的辐射转换成电信号，进而被处理成可见图像，即红外热图像，采用红外成像技术可开展电气连接发热点状态检测与故障诊断工作。

1.2红外热像技术的适用范围

红外热像技术的适用于电气设备进、出线接头、内部导流回路连接处检测，各类导电接头、接线桩头氧化腐蚀以及连接不良缺陷，各类高压开关内中心触头接头不良缺陷，隔离刀闸刀口与触片以及转动帽与球头结合不良缺陷，电力变压器高、低压套管上下两端连接接触不良，线夹发热检测，电缆接头检测等。与传统的测温方式（如热电偶、不同熔点的蜡片等放置在被测物表面或体内）相比，热像仪可在一定距离内实时、定量、在线检测发热点的温度，通过扫描，还可以绘出设备在运行中的温度梯度热像图，而且灵敏度高，不受电磁场干扰，便于现场使用。

2气体泄漏红外成像原理

任何一种物质都具有特定的红外吸收特性，这与物质的分子相关，SF6气体对波长为10.6μm的红外线具有明显的特征吸收，该红外线的波长介于“大气窗口”（长波8～14μm）的范围内，在大气中穿透较好。高于绝对零度的物体在不停地辐射红外线，所辐射的红外线带有物体温度的特征信息，可通过红外辐射的强度探测物体温度的高低和温度场分布。SF6气体泄漏红外成像就是利用了SF6气体的红外吸收特性和红外辐射描述温度的技术原理。首先，红外光学镜头经特殊处理后，只利用波长为10.6μm的红外线反映被测物体的温度；当光线传播至红外光学镜头的路径内存在SF6气体时，红外线中10.6μm的部分将被SF6气体大量吸收，仪器探测到的红外辐射强度低，在红外图像上表现出温度“低”的特征，与周边温度“高”的部分形成“温差”，温差越大则SF6气体所覆盖的区域在图像上越凸显，随着气体在空气中的逸散，所成红外图像将呈现出不断变化的“烟云”状，即对泄漏至大气中的SF6气体完成图像描述。

3红外热成像技术检测对策

对于在不同的季节、环境、检测目标材料、部位等方面，可以通过调整红外成像仪调色板对比度、红外融合水平、背景温度、色纯度、发射率、焦距来获得最清晰的图像和更加准确的温度场。如果负荷很低，则会使设备故障发热不明显，即使存在较严重的故障，也不可能以特征性热异常的形式暴露出来。只有当设备在额定电压下运行，而且负荷越大时，发热及温升才越严重，故障点的特征性热异常也越明显。

当环境温度过低或设备负荷较小时，设备的温度必然低于高环境温度和高负荷时的温度，此时的温度值虽没有超过允许值，然而并不能说明设备没有缺陷存在，往往会在负荷增长之后，或环境温度上升后，设备故障发热可能快速升高，就会引发设备事故，应该特别予以重视。采用相对温差判断法，即两台设备状况相同或基本相同（设备型号、安装地点、环境温度、表面状况和负荷）的两个对应测点之间的温差进行诊断。设备内部故障出现在设备内部，因此反映的设备外表的温升很小，通常只有不到2℃。检测这种故障对热像仪的灵敏度要求较高。如Ti25型红外热成像仪，热灵敏度30℃时≤0.1℃，测温范围-20℃至+350℃，精度达到±2℃，检测时显示中点，及高、低点温度自动捕获，为检测的可靠性提供了保障。同类比较法就能取得理想的效果。即它们的类型、工况、环境温度和背景热噪声相同或相近，可以相互比较的设备。

对于高压开关柜等需要测试内部故障的电气设备，一般设计时柜内有照明有玻璃观察窗口，但红外热像仪无法穿透成像得到准确的温度数据。如果在安全的情况下让观察窗口小玻璃可移动，或用氟化钙等特殊材料制作的红外窗口代替一般的有机玻璃窗口，便可检测到准确的温度数据。

4红外成像故障检测的应用

凭借红外成像技术的优点，红外成像检测技术能够用于各种设备的检测。对于真空炉常见的设备可以进行非接触无损式检测，对真空炉发热问题的定期检测，及时发现真空炉关键系统异常问题。通过检测，能够进行有针对性的分析，确保真空炉设备的安全生产和运行。减少因设备故障而导致非计划性停机，保证正常生产进行，降低设备维护和维修成本。真空炉作为工业生产关键环节的大型设备，如未及时发现故障，造成突发性维修，导致停机费用的产生，不利于生产过程控制和产品质量管理。真空炉主要部件包括真空泵、炉膛、真空压力计、电气系统、水冷系统。

真空炉设备在出现损坏或功能性故障以前通常以发热为早期征兆，通过红外成像检测技术对设备故障判断、预知性维修时，能够降低设备发热情况，避免设备故障的出现。根据真空炉故障检测和维修的经验，电气系统和水冷系统是出现故障较多的部分，为此，对电气系统和水冷系统进行红外成像技术检测，提高真空炉故障的检测水平，降低故障发生率。

4.1电气系统的检测

真空炉电气系统常见的红外热像诊断故障包括：连接件电阻高、内部保险丝损坏、连接件被腐蚀、连接不良及内部缺陷等，任何一种故障的出现都会导致设备无法正常运转。真空炉电气系统工作环境恶劣，长期伴随有害气体，温度变化等不利因素，需要进行经常检测，以降低故障的发生，提高真空炉设备的利用率。利用红外图像快速定位故障出现的部位，经过准确诊断和及时维修，发现存在的问题，避免因电气系统过热导致连接件熔断，严重时发生真空炉火灾。

4.2水冷系统的检测

热像图可显示真空炉水冷系统温度分布情况，评估设备整体水冷却效果，从而快速定位缺陷部位。设备水冷系统各管路温度代表着设备的冷却情况，一旦温度异常不能及时发现，将会带来不必要的麻烦。水冷系统的异常往往导致真空炉

结语

通过红外热成像检测技术对变配电系统电气连接点的进行发热点检测，根据温差来分析、识别、诊断电气设备存在的故障及隐患，根据设备运行情况和发热的严重程度跟踪设备的运行状况或采取应急措施，因此提高了对设备缺陷判断的预知性、准确性，进而指导设备检修，降低事故风险，避免电气设备因过热故障引起突发性事故。当然，红外热像仪检测作为一项新技术，应用范围也有待于进一步拓宽，还有许多检测功能和分析技术有待于实际应用。

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