一、引言

水电站中的电气一次设备，通常采取红外热成像技术对设备开展状态检修工作，有助于降低设备运行中的故障概率，从而也节省设备故障所耽误的时间以及花费的费用等。在应用此技术时可以不用停电和接触，也无须取样就可以进行直观和准确的设备内部潜在故障的检测，是针对水电站电气设备开展故障诊断工作最有效的方法之一。

二、红外热成像的原理

所谓红外热成像技术，其主要利用被测目标辐射出的红外能量将其转换为红外热像图，以此来判断被测目标状态的检测技术。通过红外热成像仪的应用，利用其中的红外探测器探测到被测目标发出的红外辐射，然后在光面元件上反映，经过光学成像物镜最终在显示器上显示出红外热像图，通过此热像图来反映物体表面的热分布场，也就是利用此热像图中的不同颜色来反映不同温度，更加直观地判断被测物体表面的温度，进而可以对过热等故障进行进一步的分析和判断，快速查找和清除故障设备。

三、红外热成像技术在水电站中的应用案例

在水电站中可以应用于负荷开关发热隐患的检测工作中。通过此技术的应用可以检测出负荷抽屉开关运行中比相邻负荷开关温度过高的问题，同时分析出是由于开关接触结构、大负荷开关分配不合理等原因引起的，此时就需要重新分配上述负荷开关来降低其温度。再比如在插接母线过热故障检测中的应用。经过检测之后发现插接母线过热，因此采取解体检修的方式，发现是由于此连接位置的绝缘件出现了严重的老化问题，因此需要处理更换此绝缘件来排除故障。还有在开关站出线发热检测中，通过此技术的应用，发现其C相线夹连接处温度明显高于A、B两相的温度（见图1），停电检查发现C相线夹附近铝绞线发生断股，因此需要进行修补或更换导线来排除故障。再比如在主变压器中性点过热故障中，通过此技术的应用检测出其中主变压器B相中性点连接位置的温度远高于其他两相温度的情况，因此检查此连接位置发现铝线夹内表面出现了氧化问题，针对此问题则可以采取一体式线夹来更换原有线夹，替换掉中间接头，降低其温度。

四、红外热成像检测的影响因素及对策

（一）大气因素

在应用此技术开展检测工作时，由于大气中含有的水蒸气、二氧化碳和抽样等多原子极性气体分子会选择性吸收被测物体的辐射能量，而且大气中的尘埃、悬浮粒子还会影响被测物体辐射出的红外线，这都会导致被测物体辐射能量的降低，增加检测难度并影响检测结果的准确性。因此通常选择在无雨、无雾、无尘、湿度始终且空气清新的环境下开展此检测工作，如果无法满足上述要求就需要应用具备大气模式补偿功能的仪器开展检测工作。

图1 开关站出线发热检测图

（二）测试背景因素

由于太阳光会在3～4微米的波长范围内进行反射和漫反射，且此波长范围与红外热像仪设定的区域相似，进而会对应用此技术时的检测结果造成干扰，表现出在太阳光的影响下会提升设备温度。因此通常需要在室内或者没有阳光的时间开展测温工作。

（三）辐射率因素

被测物体的辐射率都在0～1的范围之内，反映相对于黑体辐射能力大小，主要受到物体材料、形状、表面粗糙度、凹凸度、氧化程度、颜色和厚度等因素的影响。此数值与检测作业时从物体上接收到的辐射能量大小有关。因此在检测作业时需要结合辐射率参考表对辐射率进行准确设定，通过对测量角度和方向的改变，保证在横向和纵向对比测试时保证两次测量所选辐射率一致。

五、红外热成像技术的不足及应对措施

应用此技术开展检测工作时表现出无法及时发现设备内部故障和透明物体的不可穿透性等不足。对于前者来说，由于红外线的穿透能力较弱，无法穿透绝缘材料和设备外壳，因此无法应用此技术检测其内部故障，因此也无法及时消除设备热隐患。对于后者来说，由于电气设备通常有防护外壳且设置有观察孔，但是观察孔通常由透明树脂或玻璃支撑，具有较高的反射率，难以应用此技术来检测设备内部关键部位的温度。

针对上述问题，可以应用辐射热敏元件对设备内部温度进行检测，在温度巡控仪上可以直接观察温度。还可以对设备结构进行改进，通过钥匙闭锁的方式，可以在检测时将观察孔打开，直接测量其内部温度。还可以结合高压预防性试验和设备局部放电测试等检测手段，优势互补来检测设备内部的潜在故障。

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