红外热像仪在电气设备检查中的运用

引言

在现代社会，电气设备广泛应用于各个领域，从工业生产到日常生活，都离不开电气设备的有力支持。然而，电气设备在长期运行过程中，由于各种因素的影响，如电流过载、接触不良、绝缘老化等，容易出现故障。这些故障不仅会影响设备的正常运行，还可能引发安全事故，造成严重的经济损失和人员伤亡。因此，及时、准确地发现电气设备的潜在故障并进行处理至关重要。红外热像仪作为一种先进的检测工具，在电气设备检查中发挥着越来越重要的作用。

1 红外热像仪的工作原理

红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接收被测目标的红外辐射能量分布图形，并将其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，通俗地说，就是将物体表面不同部位的温度以图像的形式直观地呈现出来。不同温度的物体发射的红外辐射能量不同，红外热像仪通过检测这些辐射能量的差异，经过内部电路和软件的处理，最终生成我们能够看到的彩色或黑白的热图像，颜色或灰度的不同代表温度的高低。

2 红外热像仪在电气设备检查中的重要性

2.1 提前发现故障隐患

电气设备在出现故障前，往往会有局部温度升高的现象。例如，当电气连接部位接触不良时，电阻会增大，根据焦耳定律，电流通过时会产生更多的热量，导致该部位温度升高。红外热像仪可以在设备正常运行的情况下，检测到这些温度异常区域，从而提前发现故障隐患，避免故障的进一步发展，减少设备损坏和停电事故的发生。

2.2 非接触式检测

传统的电气设备检测方法，如使用温度计测量温度，往往需要与被测物体直接接触，这不仅操作不便，而且在一些高压、高温等危险环境下，还存在安全隐患。红外热像仪采用非接触式检测方式，可以在不接触设备的情况下，远距离测量设备表面的温度分布，大大提高了检测的安全性和效率。

2.3 全面检测

电气设备通常结构复杂，包含多个部件和连接点。红外热像仪可以快速、全面地扫描整个设备，获取设备表面的温度信息，形成完整的热图像。通过对热图像的分析，可以直观地了解设备各部位的温度状况，发现潜在的故障点，避免了传统检测方法可能出现的漏检情况。

3 红外热像仪在电气设备不同部位检查中的应用方式

3.1 电气连接部位检查

电气连接部位作为电气设备中电流传输的关键节点，其工作状态直接影响设备的整体性能与安全。这些部位包括插头、插座、接线端子等，由于长期受到机械振动、环境腐蚀或安装工艺不当等因素影响，容易形成接触电阻增大的现象。接触电阻的增大会导致电流通过时产生额外的焦耳热，进而引发局部温度升高。红外热像仪通过捕捉物体表面辐射的红外能量，将其转换为可视化的热图像，从而直观反映温度分布情况。在检查过程中，操作者需将热像仪对准目标区域，确保视场角覆盖整个连接部位，同时注意避免环境因素如阳光直射或强风干扰测量结果。正常工况下，电气连接部位的温度应与相邻导体或环境温度保持相对一致，无明显热点。若热图像显示某连接点温度显著高于周边区域，且高温区域呈现集中分布而非均匀扩散，则表明该处可能存在接触不良或氧化腐蚀问题。这种异常温升不仅会加速绝缘材料老化，还可能引发连锁反应，导致更严重的设备损坏。因此，通过红外检测发现温度异常后，需结合设备运行参数和历史数据，进一步分析故障原因，制定针对性的处理方案，如紧固松动螺栓、更换氧化触点或重新压接端子等。

3.2 变压器检查

变压器作为电力系统能量转换的核心设备，其热状态直接反映内部绝缘性能、冷却效率及机械结构的完整性。红外热像仪对变压器的检测主要集中于三个关键部位：套管、油枕和散热器。套管承担着高低压绕组引线与外部线路的连接任务，其表面温度异常往往预示着内部导电杆接触不良或电容芯子受潮。当套管局部温度较同类相别升高 10% 以上时，可能存在介质损耗增大或局部放电现象。油枕的温度分布则与变压器油循环状态密切相关，正常情况下应呈现均匀的温度梯度。若油枕上部温度异常偏高，可能是油位过低导致散热不良；而下部温度骤增则可能暗示潜油泵故障或油路堵塞。散热器的热成像检测能够评估冷却系统的运行效率，每组散热管应呈现规律的温度递减趋势。若发现某组散热管温度明显低于其他组，可能对应着阀门未开启或管路堵塞问题。红外检测的优势在于无需停电即可发现变压器箱体温度场分布的细微变化，为判断内部故障类型提供可视化依据。

3.3 开关柜检查

开关柜内部空间的密闭性及元件密集度使其成为电气火灾隐患的高发区域。红外热像仪对开关柜的检测面临特殊挑战，需要穿透观察窗或通过有限的开孔获取内部元件的热信息。检测前必须确认设备带电显示装置状态，严格遵守"五防"要求，必要时使用防爆型热像仪。重点监测对象包括断路器动静触头、母线搭接面以及电缆终端头等易发热部位。断路器触头的接触压力衰减会导致接触电阻呈指数级增长，在热图像上表现为接触区域出现明显高温带。母线连接处的温度异常往往具有不对称特征，即同一相别的不同连接点间存在显著温差，这通常与螺栓紧固力矩不均或镀层氧化有关。电缆终端头的热像分析需特别注意三相温度的横向对比，单相温度偏高可能意味着终端制作工艺缺陷或应力锥安装位移。对于充气式开关柜，还可通过柜体表面温度分布间接判断内部电弧故障的前兆特征。

3.4 电动机检查

电动机的热状态是其机械与电气性能的综合表征，红外热像仪通过非接触方式捕捉的热图可揭示多种潜在故障模式。轴承部位的温升检测需要区分轴向与径向的温度分布差异，正常的轴承温度场应呈对称环形分布。当出现润滑脂劣化或滚道损伤时，热图像会显示特定角度的扇形高温区，这种局部过热往往伴随振动频谱中特征频率成分的增强。定子绕组的红外检测需配合电动机负载率进行分析，三相绕组间的温度偏差超过 5% 即表明可能存在匝间短路或相间不平衡。对于高压电动机，端部绕组的温度分布还能反映端部绑扎结构的松动情况，局部热点通常对应着绝缘层间存在微放电现象。冷却系统的效能评估也是电动机红外检测的重要内容，风冷电动机的散热筋温度梯度异常可能意味着风扇罩变形或风道堵塞，而水冷电动机的壳体温度分布不均则暗示冷却水管结垢或流量分配失衡。

结束语

红外热像仪作为一种先进的电气设备检测工具，具有提前发现故障隐患、非接触式检测、全面检测等优点，在电气设备检查中发挥着重要作用。通过对电气连接部位、变压器、开关柜、电动机等不同部位的检查，可以及时发现设备存在的潜在问题，保障电气设备的安全稳定运行。

参考文献

[1]汤子麟,张启志,吕晓,等.基于红外热像仪的电控箱内电气元件温度监测系统设计[J].煤矿机电,2024,45(03):6-11.

[2]董建安.红外热像仪在电气设备检查中的运用[J].电世界,2024,65(02):44-45.

[3]冯双昌,梁艳春,陈杰.基于红外热像仪的控制柜温升监测试验研究[J].机械工程师,2022,(04):10-12+16.

[4]李必强.红外热像仪在燃机电厂主变运维中的应用[J].中国设备工程,2021,(05):40-41.

[5]方义治,林钰灵,赵尊慧.依托于红外热像仪的电力设备状态检测系统设计分析[J].电子测试,2018,(22):87-88.