紅外熱成像儀在電氣故障檢修中的應用

1、紅外熱成像儀在電氣故障檢修中的應用摘要：紅外熱成像儀是利用現(xiàn)代高新科技手段，紅外 感應的原理對不同的溫度做出不同的色差，對運行的電氣設(shè) 備進行無接觸檢測的一種儀器設(shè)備。它能對電氣設(shè)備早期故 障的先兆、絕緣性能及設(shè)備的發(fā)熱量做出可靠的預測評估， 使傳統(tǒng)電氣設(shè)備的預防性試驗維修提高到預知狀態(tài)檢修。這 也是現(xiàn)代電力發(fā)展的方向。關(guān)鍵詞：紅外熱成像儀 故障 預防0 引言 在遠洋船舶上，電源就是生命線，是保障一切設(shè)備和指 令正常運行和下達的保證與依據(jù)。使用紅外熱成像儀可以得 到電氣各控制設(shè)備、電動機、變壓器、電纜接頭、電氣開關(guān) 以及處于探測溫度范圍內(nèi)的任何設(shè)備的熱成像圖。紅外熱成 像儀是一種在線檢測（不停

2、電）式高新科技檢測儀器，可以 將熱信息瞬間可視化，顯示溫度場情況，凸顯熱故障點，并 通過非接觸溫度測量加以量化，在專業(yè)的紅外分析軟件的幫 助下，數(shù)秒內(nèi)便可自動完成分析報告如圖（ 1）所示。紅外 熱成像儀是利用紅外探測器系統(tǒng)，在不接觸的情況下接收物 體表面的紅外輻射信號，該信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柡?，再?jīng)電子 系統(tǒng)處理傳至顯示屏上，得到與景物表面熱分布相應的“實 時熱圖像”。它可繪出空間分辨率和溫度分辨率都較好的設(shè) 備溫度場的二維圖形，從而就把景物的不可見熱圖像轉(zhuǎn)換為 可見圖像，使人類的視覺范圍擴展到了紅外譜段。使維修人 員及時掌握設(shè)備的實際技術(shù)狀態(tài)，以便對設(shè)備技術(shù)狀態(tài)的劣 化采取恢復措施。目前，紅外熱

3、成像儀在電力行業(yè)進行預防 性維護檢測應用中發(fā)揮了巨大作用。1 紅外熱成像儀的工作原理 紅外是紅外輻射、紅外線或紅外光的簡稱，其波長范圍 為0. 751000 u m之間。太陽光從紫光到紅光的熱效應逐步 增大，而紅外光具有最大的熱效應。除了太陽能輻射紅外光 外，自然界中的任何物體，只要本身具有一定的溫度，都能 輻射紅外光。利用紅外熱成像儀探測物體發(fā)出的紅外輻射，并將物體 輻射的功率信號轉(zhuǎn)換成電信號，通過成像裝置的輸出就可以 完全模擬被掃描物體表面溫度的空間分布，得到與物休表面 熱分布相應的熱像圖。即將不可見的熱輻射圖像轉(zhuǎn)變?yōu)槿搜?可見的、清晰的圖像。紅外熱成像儀非常靈敏，能探測到小 于0.1 C

4、的溫差。當物體內(nèi)部存在缺陷時，會改變物體的熱 傳導，使物體表面溫度分布發(fā)生較大變化，紅外熱成像儀可 以側(cè)量表面溫度分布變化， 探測缺陷的位置。 運用這一方法， 便能實現(xiàn)對目標進行不同距離下熱狀態(tài)圖像成像和測溫，并 利用所得數(shù)據(jù)進行狀態(tài)和性能的分析判斷，掌握電氣設(shè)備運行狀況，及時進行預防性維修。2 電氣設(shè)備的發(fā)熱來源及故障在電氣設(shè)備中，連接點是指電氣設(shè)備之間以及它們與匯 流排母線或電纜之間的電氣連接部位。連接點過熱已經(jīng)成為 電力系統(tǒng)的頑疾，但隨著設(shè)備負荷的增加，設(shè)備對供電可靠 性要求的提高，在設(shè)備故障管理中成為一個越來越突出的問 題，值得電力管理人員引起高度重視，認真研究其發(fā)生發(fā)展 的原因，以便

5、解決其根本問題。（1）電氣設(shè)備發(fā)熱源。電氣設(shè)備在工作的時候，由于 電流、電壓的作用，將產(chǎn)生電阻損耗發(fā)熱、介質(zhì)損耗發(fā)熱、 鐵損致熱等 3 種熱故障。（2）電氣設(shè)備故障。電氣設(shè)備的故障可分為外部故障 和內(nèi)部故障。電氣設(shè)備的外部故障：就是接觸不良，長期暴露在大氣 中的各種電氣裸接頭因接觸不良常常引起過熱故障。電氣設(shè)備的內(nèi)部故障：就是指封閉在固體絕緣以及設(shè)備 殼體內(nèi)部的電氣回路故障和絕緣介質(zhì)劣化引起的故障。根據(jù) 各種電氣設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運行狀態(tài)，依據(jù)傳熱學理論，分 析金屬導電回路和氣體等引起的傳導、對流，從電氣設(shè)備外 部顯現(xiàn)的溫度分布熱像圖，可以判斷出各種內(nèi)部故障。3 紅外熱成像儀在某船船電氣設(shè)備檢測

6、中的應用隨著航天事業(yè)的飛速發(fā)展，某船船所承擔的任務(wù)也越來 越繁重，對供電質(zhì)量的要求和標準也越來越高。但受船舶結(jié) 構(gòu)和布局限制，常規(guī)和特裝設(shè)備分布的較廣，并且經(jīng)過多次 設(shè)備改造，不同功能、不同溫升的電纜的鋪設(shè)縱橫交錯，相 互之間難免受到影響。有時會因為某一個設(shè)備（或一個電氣 元件）的發(fā)熱而使得整個系統(tǒng)，乃至整個供電網(wǎng)絡(luò)都會出現(xiàn) 故障甚至癱瘓。船舶電纜鋪設(shè)在板子內(nèi)部，空氣開關(guān)結(jié)構(gòu)復 雜且安裝在固定的箱子或柜子里，造成了設(shè)備故障在初期沒 有產(chǎn)生質(zhì)變的時候難以發(fā)現(xiàn)。這樣就使得船舶電氣設(shè)備的熱 故障問題很難得到有效的控制與解決。電氣設(shè)備一般在發(fā)生故障之前，溫度通常會隨之升高， 這就使得紅外熱成像儀成為了

7、一種有效的檢測工具。紅外熱 成像儀能夠正確引導電氣管理人員對電器或機械設(shè)備的運 轉(zhuǎn)情況進行準確判斷?？梢詫y量溫度值同歷史溫度進行比 較，或者與相同時間同類設(shè)備的溫度讀數(shù)進行比較，以準確 判斷是否發(fā)生了顯著的溫升，是否會導致部件失效，帶來生 產(chǎn)隱患。下面是我們需要采用紅外熱成像儀進行檢查的部分設(shè) 施：（1）大型空氣開關(guān)：可發(fā)現(xiàn)內(nèi)部機構(gòu)有無松動、卡死、 或觸頭接觸不良，不平衡負荷，過熱等隱患。這些隱患造成 的影響就是電弧、短路、燒毀、起火。2）電氣裝置：可發(fā)現(xiàn)接頭松動或接觸不良，不平衡 負荷，過載，過熱等隱患。這些隱患可能造成的潛在影響是 產(chǎn)生電弧、短路、燒毀、起火。（3）電動機、發(fā)電機：可以發(fā)

8、現(xiàn)的隱患是軸承溫度過 高，不平衡負載，繞組短路或開路，內(nèi)部線纜發(fā)熱，過載過 熱。其影響為有問題的軸承可以引起鐵芯或繞組線圈的損 壞；有毛病的內(nèi)部線纜溫高燒焦，進而損壞繞組線圈。還可 能引起驅(qū)動目標的損壞。（4）變壓器：可以發(fā)現(xiàn)的隱患有接頭松動，線圈過熱， 接觸不良，過載，三相負載不平衡。其影響為產(chǎn)生電弧、短 路、燒毀、起火。（5）高壓輸電和配電線路：可以沿線掃描查找故障隱 患。以上的這些設(shè)施的好與壞將直接影響到海上任務(wù)的執(zhí) 行與船舶航行的安全，我們只有檢查、維護和保養(yǎng)好所職掌 的設(shè)備，把故障與隱患解決在萌芽狀態(tài)，使之始終處于良好 的運行狀態(tài)，才能保障安全與穩(wěn)定。4.電氣設(shè)備熱故障的預防措施紅外

9、熱成像儀只是一種對設(shè)備故障隱患進行檢測的工具，要真正解決設(shè)備的 根本問題，就需要電氣人員通過前期準備工作的落實來找出 其中的不足與保證。（1）線纜質(zhì)量：發(fā)電機母線和匯流排主線以及設(shè)備線 纜，根據(jù)需要選用優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，載流量及動熱穩(wěn)定性能，應符 合設(shè)計要求。特別是設(shè)備改造與維修后的線纜，應采用同材 料同型號的線纜，如沒有，則應積極采用先進的銅、鋁擴散 焊工藝的銅鋁過渡產(chǎn)品。（2）防氧化：設(shè)備接頭的接觸表面要進行防氧化處理， 應優(yōu)先采用電力復合脂（即導電膏）以代替?zhèn)鹘y(tǒng)常規(guī)的凡士 林。（3）接觸面處理：接頭接觸面可采用銼刀或砂紙把接 頭接觸面嚴重不平的地方和毛刺銼掉與磨平，使接觸面平整 光潔，但應注意母

10、線加工后的截面減少值（銅質(zhì)不超過原截 面的 3%，鋁質(zhì)不超過 5%）。（4）緊固壓力控制：部分檢修人員在接頭的連接上存 有誤區(qū)，認為連接螺栓擰的愈緊愈好，其實不然。因鋁質(zhì)母 線彈性系數(shù)小，當螺母的壓力達到某個臨界壓力值時，若材 料的強度差，再繼續(xù)增加不當?shù)膲毫?，將會造成接觸面部分 變形隆起，反而使接觸面積減少，接觸電阻增大。因此進行 螺栓緊固時，螺栓不能擰得過緊，以彈簧墊圈壓平即可，有 條件時，應用力矩板手進行緊固，以防壓力過大。（5）工藝程序：制定連接點安裝的技術(shù)規(guī)范程序。根 據(jù)造成連接點過熱的不同類型，制定不同的工藝規(guī)程。安裝 時，嚴格按照規(guī)程進行。（6）檢測措施：對于運行設(shè)備，值班人員要定期巡視 連接點發(fā)熱情況。有些連接點過熱可通過觀察來確定，例如 運行中過熱的連接點會失去金屬光澤，導體上連接點附近涂 的色漆顏色加深等。5 結(jié)束語 紅外熱成像儀能夠快速、準確地確定故障點的位置，并 測量出故障點的溫度，為設(shè)備的正常運行和檢修工作提供可 靠的依據(jù)。紅外熱成像儀在電氣設(shè)備的在線故障診斷