摘要：红外热成像技术在电气设备检测中的应用已经被广泛认可，下面主要介绍了红外热成像技术的工作原理和电气设备出现故障的原因，而后对红外热成像技术在电气设备故障诊断中的方法和重要性进行了探究，希望能促进红外热成像技术在更多领域上的应用。
关键词：红外热成像；电气设备；故障；诊断；应用
0引言
电气设备故障所导致的后果非常严重，并且会带来巨大的经济损失，因此，有必要采取一系列的措施来将这种损失降到最低，而红外热成像技术在设备故障诊断中的应用效果比较好，它能预测故障发生的大致时间、上报故障信息、在发生故障时能及时进行解决，有效避免电气设备异常引发安全事故的现象发生。
1红外热成像技术概念与应用原理
1.1红外热成像技术概念
自然界中能时刻辐射红外线的物体是温度高于绝对零度的物体，这就说明红外线具有反映物体信息的特点，这为红外技术判别被测目标温度分布奠定了基础。红外热成像技术采取的是非接触的方式检测，这主要是利用了光电设备在辐射与被测量目标的表面温度之间建立关系。谈到红外线就能想到可见光和不可见光，红外线的波长是0.78μm以上，超过了人肉眼可见的0.38μm-0.78μm的范围，说明人肉眼看不见红外线。想要获得红外线图像，需要借助探测器来测量背景与目标两者之间的红外线数值差。红外热成像仪需要先用红外测探器和光学成像物镜测量目标红外辐射能量的分布，而后将数据传输至光敏元件中，才能生成热成像图像。
1.2红外热成像技术原理
红外热成像技术主要是利用温度远远超出绝对零度的物体向外不停辐射出红外线辐射。这些红外线辐射过程承载了一定的物质信息，我们可以利用这些物质信息可以对检测物质温度的进行判断，可以使热分布场的方向变得更加明确。具体来说，是运用红外光信号转变成电信号的红外探测器，来检测物体发热部分所释放出来的红外辐射信号，并将这些信号转化成可以识别的电信号，经过一些具有成像功能的装置完成转换之后，便能够清晰地显现出被测物体温度空间的实际分布情况，再经过系统进行有效处置之后，便可以将热图像的视频信号呈现出来，随后在屏幕上反映出来。通过上述操作便能将物体表面热分布的情况检测出来，并且还能得出被测物体温度分布的热像图，也就是我们通常所说的红外热成像技术。
2电气设备出现故障的原因
一般情况下正在运行的电气设备会在电流的作用下发热，而这也是设备检测和维修当中所需要关注的点。电气设备发热是高电流产生的发热。企业电气设备发生某种故障或者存在缺陷时，一些部位就会出现热度异常的现象，从而影响着电气设备的使用。如果没能及时将这些现象制止，会存在许多安全隐患。电气设备发生故障分为外部和内部发热这两大类型。外部发热故障是由于电气设备局部运行过热，导致局部向四周不停辐射红外线，造成一些外裸露接头及连接体发生故障，而在红外热图中呈现出的热点分布相对比较均匀，这是外部发热故障的特点。正是因为这一特点，才能从相关设备热图直观看到局部发热故障问题是否存在，而后运用温度分布图来精准定位故障所发生部位和受损程度，从而找到最快、最有效的解决方式来避免事故产生。内部发热需要很长的一个过程，设备正常运转时允许一定范围内的发热，所以这种相对稳定的发热，实际上难以用红外线检测，再加上故障点之间的接触，会产生传导、对流、辐射等特点，而电气设备内部会将这种热量持续的发散至设备外，进而改变了电气设备外表的温度和热场的分布。
3红外热成像技术在电气设备故障诊断中的重要性
红外热成像技术有个显著的特点，能显示物体本身所散发的、人肉眼看不见的辐射热量，而通过图像能清晰看到设备故障所发生的颜色变化，这样就能够直接看出温度变化的范围，同时利于检测人员进行温度变化对比，找到设备或电气运行过程中的问题点，从而缩短检测、维修的时间，提高电气设备检测的效率。红外热成像技术在电气设备维护中也有着预测性的作用，可以测量并收集电气设备运行期间的相关数据，随后对数据进行分析，可以用来判断设备中一些关键性的指标，这样就能为需要维修的部分，提供维护方法。同时，要将设备故障进行细致划分，并将其故障原因上传至系统备案，完成故障维修信息共享，从而解决电气设备维护成本高、对生产所造成的各项损失的问题。红外热成像产品检测速度非常快，不像传统检测方法需要大量的人力。此外，传统检测设备需要停电，但红外热成像技术是在找出相应的隐患维，进行修时才要求短暂停电，而这个隐患，可以在计划停电时间内修理好。无论在时间还是在费用上，红外热成像产品代替传统方法进行设备检测和维修都有更大的优势。这实质上节约了企业费用，提高了经济效益。
4红外热成像技术在电气设备故障诊断中常见的检测方法
4.1根据表面温度判断
其主要原理就是用红外检测设备对表面温度值进行检测，参考相关的电力设备检测规范的规定，能直接确定电流致热设备的故障点。
4.2利用温差进行判断
电气设备正常运行时内部会产生均匀的热量，这种均匀的热量是电气设备所允许的，这种情况必然会给热量扫描增加难度，所以在以温差为参数判断故障时。就需要格外的仔细，不能误将正常的热量看做是故障点，需要反复比对，如果仍然存在不寻常的温度点，才是真正故障点所在。通过全面重点的检测就能够直接检测到故障部位的异常温度。
4.3利用热图谱进行判断
同类电气设备正常运行中的热图谱相同，如果其中一个设备发生异常，图谱就会出现差异，将两个热图谱进行比较就能直接找到电器设备运转中的故障问题，从而进行下一步的分析和解决。
5红外热成像技术在电气设备故障诊断中的应用
5.1红外热成像技术在发电机滑环上的应用
电气设备当中，发电机滑环会与碳刷接触不良，进而产生温度过高的现象，这时用红外热像仪检测这种高温非常有效，能够避免环火的出现，避免发电机设备停机。通过调查研究发现，近几年有一些电厂在这一方面就发生了问题，通过结合表面温度和温差判断，就能进行有效的检测，而在检测的过程当中需要注意，只有机组设备满负荷时，才能对碳刷和集电环进行检测，一定要将集电环温升和温度限值牢记于心，前者是80℃，后者是120℃，若超过平均温升30℃，则是异常的现象，应该及时的进行维护，以免产生安全隐患。
5.2红外热成像技术在变压器、线夹等方面的应用
变压器、线夹等方面需要用到红外热成像技术来进行故障检测。导线线夹一般是由钳压压接工艺制造和安装的，一旦压接工艺存在问题，就会导致导线和压接管接触不良，这种情况下就会使压接管的温度比导线温度要低。这时通过表面温度判断或者相对温差判断，就能直接找到故障点。
5.3红外热成像技术在电动机方面的应用
设备运行有着明确的规定，绝缘F级的电动机，其外壳温升不能超过85℃或温度不超过105℃。一旦超限值运行，就会引发故障，运用红外热成像进行表面温度判断或者同类比较判断都能看出其故障所在。
5.4红外热成像技术在电气短路领域的应用
在电气线路上会由于各种原因，导致电势不同的点相触碰，这时电流会突然增大。短路回路中电流过大，很容易在短路点产生电弧和电火花，这种情况下，会熔化导线中的金属导体，金属物体容易与可燃物质发生燃烧反应，严重时甚至会引发火灾。通过红外热成像仪能直观看到电流中的过热点，还能自动对其进行跟踪，从而快速发现电路中短路的地方。
5.5红外热成像技术在电阻检测领域上的应用
电气设备中会有许多连接处存在电阻过大问题。例如电源线的连接处和电源线开关处以及较大的用电设备连接处,时常会发生接触不良的现象,导致接触部位局部电阻过大。在有较大电流通过电气回路,并遇到接触电阻过大时,在其局部范围会产生极大的热量,一旦金属被熔化,就可能会引起电气线路的绝缘层附近可燃物着火,引发火灾。利用红外热成像仪，能将连接处温度异常的点直接显示出来。
参考文献
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作者:牛小玲 刘勇 单位:中国矿业大学信控学院 中国矿业大学徐海学院
