紅外熱像技術在電力設備狀態監測與故障診斷中的應用日益廣泛,其非接觸、可視化、快速高效的測溫特點,使其成為預防性維護的重要工具。在變電站及輸配電系統中,各類電容器,包括并聯補償電容器、耦合電容器、斷路器均壓電容器等,是保障系統電壓穩定、提高功率因數、實現電力載波通信的關鍵設備。這些設備的穩定運行直接關系到電網的可靠性與安全性。利用紅外熱像儀對這些電容器進行定期或在線溫度監測,能夠有效發現其過熱、內部絕緣不良及缺油(低油位)等潛伏性缺陷,是實現設備狀態檢修、防止故障擴大乃至設備損毀的有效手段,格物優信電力專用手持熱像儀、在線式熱像儀都是比較好的選擇。
紅外熱像儀通過接收物體表面向外輻射的紅外能量,并將其轉換為溫度分布圖像。對于正常運行的電容器,其內部產生的熱量(主要來自介質損耗和導體電阻損耗)通過外殼或散熱器向環境散發,在熱像圖上會呈現出一個與負荷、環境溫度相適應的均勻或具有特定規律的溫度場。任何異常的溫度分布,如整體溫升過高、局部過熱或溫度分布異常,往往預示著內部存在缺陷。

電容器過熱缺陷是紅外檢測中最常見的問題之一。過熱可能源于多種原因:內部元件(如電容芯子)存在制造瑕疵或老化導致的介質損耗異常增大;連接端子松動、接觸電阻過大引起的附加發熱;外部冷卻條件惡化(如散熱器污穢、通風不暢);或長時間過電壓、諧波電流超標運行等。紅外熱像儀能夠直觀地顯示電容器整體的溫度水平,通過與歷史數據、同類設備對比或絕對溫度閾值比較,可以迅速定位過熱的單體或相別。例如,在并聯電容器組中,若發現某個電容器的溫度顯著高于其他同組、同相設備,則高度懷疑其內部存在缺陷,需及時安排停運檢查,防止因過熱導致絕緣加速劣化、介質擊穿甚至爆炸起火。

對于油浸式電容器,特別是耦合電容器和部分高壓并聯電容器,內部絕緣油的狀態至關重要。耦合電容器通常用于工頻高壓測量、電力載波通信及過電壓保護,其內部為電容芯子與絕緣油的組合。當絕緣油因受潮、老化或污染導致絕緣性能下降(油絕緣不良)時,其介質損耗會顯著增加。這種損耗的增大會直接轉化為更多的熱量,引起設備整體溫升異常。這種溫升可能并不伴隨顯著的局部熱點,而是表現為整個電容器外殼溫度的均勻性升高。通過紅外熱像儀精確測量其表面溫度,結合環境溫度、負荷電流(對于有工作電流的設備)或運行電壓(對于耦合電容器,其發熱主要與電壓平方成正比)進行分析,可以推斷其內部絕緣狀況。若實測溫升超過正常預期值,則提示可能存在絕緣油劣化、受潮或電容芯子受潮等缺陷,需要進行油色譜分析、介損測量等進一步診斷。

缺油(低油位)是油浸式電容器的另一類典型缺陷。由于密封不良等原因導致絕緣油滲漏,會使電容器內部油面下降。缺油會導致兩個主要后果:一是上部電容芯子暴露在空氣中或油面之上,其散熱條件惡化,且可能形成局部放電,導致該區域溫度異常;二是絕緣和散熱整體能力下降,可能引起整體溫度分布的改變。在紅外熱像圖上,缺油缺陷可能表現為一種獨特的溫度分布特征:由于油的對流散熱作用減弱,且空氣的導熱性能遠遜于油,電容器外殼的上部(油位以上部分)溫度可能會明顯高于下部(仍浸在油中的部分),從而在垂直方向形成上高下低的溫度梯度。這種異常的溫度分布模式是紅外診斷缺油缺陷的重要依據。巡檢人員通過觀察熱像圖,無需直接觀察油標,即可遠程、非接觸地發現潛在的滲漏缺油問題,及時進行補油或更換處理,避免因內部元件暴露、絕緣強度降低而引發更嚴重的故障。
綜上所述,紅外熱像儀在電容器溫度監測中發揮著不可替代的作用。它不僅能發現顯性的過熱故障,更能揭示如絕緣油劣化、內部受潮、缺油等潛伏性、發展性的內部缺陷。其檢測過程不影響設備正常運行,實現了真正的在線監測。通過定期、規范的紅外普測與精確測溫,建立設備的溫度檔案,結合運行工況進行橫向(同類設備間)、縱向(與歷史數據)的綜合比對分析,能夠顯著提高對電容器類設備缺陷的早期發現率和診斷準確性。將紅外熱像檢測納入電力設備的常態化巡檢與狀態評估體系,是提升運維精益化水平、保障電網安全穩定運行、實現從“定期檢修”向“狀態檢修”轉變的重要技術支撐。






