红外热像仪在低压电气设备故障诊断的应用

陈圣鑫

摘 要：本文通过广西部分代表性企业调研情况，在了解红外热像仪在低压电气设备故障诊断应用的基本现状的基础上，对传统常用低压电气设备故障诊断的方法及局限性进行分析，说明了红外热像仪的成像原理；并从红外诊断的角度研究了低压电气设备的故障诊断机理；介绍了红外热像仪在低压电气设备的故障诊断的实际应用。

关键词：红外热像仪 故障诊断 低压电气设备

中图分类号：O434.3 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2018）01-0-01

近年来，随着我国工业的发展和科学技术的进步，企业电气设备及其供电和控制线路呈多样化和复杂化。电气设备功能增多结构更加复杂，其机械零部件、电气部件、电子元件、供电线路和控制线路复杂众多。面对如此复杂的电气设备及其供电和控制线路，如何准确诊断故障并进行快速修复是摆在每一个维修电工面前的重要课题，值得我们深入研究。

一、红外热像仪在低压电气设备故障诊断应用的现状

许多研究数据表明， 红外热像仪在高压输配电线路及高压电气设备的故障诊断中应用较为普遍。然而，红外热像仪在低压配电线路及低压电气设备的故障诊断几乎没有得到推广应用。笔者历时一个多月奔赴广西各地先后对中信大猛公司、明阳生化公司、广西中粮生物质能源有限公司、广西盛隆冶金有限公司、广西钦州金桂诺磷化工有限公司、柳州五菱联合发展有限公司、中铝广西分公司平果铝业公司、华银铝业公司等区内多家企业进行调研，从生产一线维修电工、机修工中了解到：红外热像仪在低压电气设备故障诊断中均没有得到应用。

二、传统常用低压电气设备故障诊断的方法及局限性

目前，传统常用低压电气设备故障的诊断方法是用电工测量仪表测量各种电路和电气设备的电流、电压、电阻等参数，然后根据测量结果对低压电气设备故障进行分析和诊断。传统常用的电工仪表主要有万用表、钳形电流表、兆欧表、直流单臂电桥、直流双臂电桥、示波器等。传统常用电工测量仪表在电工测量中存在以下局限性：1. 对测量人员要求较高。除了要根据被测量对象正确选择和使用电工仪表外，还要选取合理的测量方法，掌握正确的操作技能，才能尽可能地提高测量准确度。2.要进行多个参数测量才能对故障进行综合诊断，测量周期长速度慢效率低。3.对电流大的大功率低压电气设备在测量过程存在一定的危险性。4.不适用于恶劣环境下的在线测量，否则会对测量人员造成极大的伤害。如：高温、高压、高空、有毒、强腐蚀等环境。5. 不适用于夜间或光线较弱环境下的在线测量。6.对电气设备内部无法进行检测。7. 不能与其它电气设备进行通迅，无法进行远程检测和控制。

三、红外热像仪在低压电气设备故障诊断的应用

笔者经过查阅相关资料和进行企业调研结果发现：迄今为止，由于人们的思想观念、技术条件、经济条件多方面的限制， 红外热像仪在低压电气设备故障诊断的应用中还是难以应用推广。然而，红外热像检测诊断技术是一种新兴的现代电气设备故障检测技术，极大地促进了企业电气设备维修的变革，是电气设备故障诊断技术的“革命”。随着电气设备红外热像诊断技术的不断成熟和日臻完善，笔者通过工作实践证明：红外热像仪在低压电气设备故障诊断中同样具有很高的应用价值和广阔的发展前景。

1.工作原理

红外热像仪利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。通过查看热图像，可以观察到被测目标的整体温度分布状况，研究目标的发热情况，从而进行设备故障诊断。

2.基本特点

红外热像仪是一种非接触式检测仪表，它无需与设备直接接触便可检测出红外波长频谱中的热图像，在信号传输过程中只有光、电信号。由于红外热像仪具有非接触、直观、快速、安全等优点，克服了传统常用电工测量仪表的缺点，因此，红外热像仪更适用于高温、高空、有毒、强腐蚀等恶劣环境和高压输电线路监控现场运行与测试。

3.诊断机理

电气设备当通过电流时，由于电流的热效应，在有电阻的地方温度会升高。电路出现故障时故障部位的电阻和温度会产生变化，通过红外热像仪而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。即同一设备不同故障有不同温度得到不同的热像图。当然，不同的低压电气设备物体表面的热分布场也不同，其热像图也不尽相同。维修电工根据测量所得热像圖与正常热像图作比对，从而得到故障的准确部位。

4.实际应用

低压电气设备指工作在交流1200V以下、直流1500V以下电路中的电气设备。目前，企业低压电气设备主要包括控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器，如接触器、继电器等。主令电器：用于自动控制系统中发送控制指令的电器，如按钮、行程开关等。保护电器：用于保护电路及用电设备的电器，如熔断器、热继电器等。配电电器：用于电能的输送和分配的电器。如低压断路器、隔离器、执行电器：用于完成某种动作或传动功能的电器，如电磁铁、电磁离合器。虽然，不同的低压电气设备物体表面的热分布场不同，其热像图也不尽相同，但是电路故障大体分为短路、断路、接触不良、元器件老化几种。无论是哪一种形式的故障其外特征都是电阻发生了变化。具体地说当电路短路时电阻为零电阻变小，断路时电阻为无穷大，接触不良时电阻不稳，元器件老化时电阻变大。由于电流的热效应，电阻变化从而导致温度变化。因此，无论是哪一种形式的故障其热像图也与正常情况明显不同，从而准确的判断出故障的部位和故障的种类。

结语

目前，红外热像仪在高压输配电线路及高压电气设备的故障诊断中发挥着重要作用。红外热像故障诊断技术的特点和优势克服了传统常用低压电气设备故障诊断方法的局限性，实践证明，红外热像故障诊断技术利于低压电气设备早期故障的诊断，能提高低压电气设备故障诊断的及时性、准确性和科学性。总之，随着红外热像技术的不断完善，红外热像仪的成本不断降低其性价比不断提高，必将开启红外热像低压电气设备故障诊断技术的新时代。

参考文献

[1]平丽.基于红外热像技术的电接触故障诊断[D]

[2]王智胜.输电线路红外成像测温监测系统的设计[D]