接地变压器是电力系统中用于中性点接地的重要设备，其运行状态直接关系到系统的安稳与稳定。红外热成像技术作为一种非接触、可视化、实时性强的检测手段，在接地变压器的早期故障预防、状态评估及运维优化中发挥着关键作用。以下从技术原理、应用场景、优势及实践要点展开分析：

一、接地变压器的典型故障类型与发热机理

接地变压器常见故障包括绕组过热、接头松动、铁芯多点接地、绝缘老化、冷却系统失效等，其核心关联是“异常发热”——根据焦耳定律和铁损公式，电流异常、电阻加大（如接触不良）、磁路异常（如铁芯多点接地）或散热受阻均会导致局部温度升高，而温度是反映设备健康状态的“晴雨表”。

红外热成像技术的本质是通过捕捉物体表面的红外辐射能量（与温度正相关），将其转化为可视化的热像图，从而定位异常发热点——这是预防接地变压器故障的核心逻辑。

二、红外热成像在接地变压器故障预防中的关键应用

1. 绕组与引线的热缺陷检测

故障场景：绕组匝间短路、层间绝缘老化会导致局部电流密度加大，引发过热；引线接头（如套管接线端子、分接开关触头）因氧化、松动导致接触电阻升高，产生“热点”。

应用方式：通过红外热像仪扫描绕组表面及引线接头，对比不同相或同一部件的温度分布（正常状态下三相温度应均衡，偏差通常≤5℃）。若某点温度较周边高10℃以上，或相间温差高于限值，可判定为潜在故障（如接头松动需紧固，绕组绝缘老化需提前检修）。

2. 铁芯与夹件的热异常识别

故障场景：铁芯多点接地会形成闭合磁路，产生环流导致铁芯局部过热；夹件螺栓松动或绝缘损坏也可能引发异常发热。

应用方式：接地变压器铁芯通常为叠片结构，正常运行时整体温度均匀。红外热像可清晰显示铁芯局部过热的区域（如呈现“斑块状”高温区），结合油色谱分析（若伴随氢气、乙炔含量升高），可准确定位铁芯接地故障点。

3. 套管与绝缘子的热隐患排查

故障场景：套管内部绝缘劣化（如介损加大）、外部污秽闪络前兆会导致局部发热；绝缘子裂纹或积污不均也会引发温度异常。

应用方式：套管表面温度应与环境温度或本体温度匹配，若套管顶部（“将军帽”）或根部出现异常高温，可能是内部绝缘故障或接触不良；绝缘子串的温度分布不均可能提示积污严重或存在裂纹，需结合紫外成像进一步确认。

三、红外热成像技术的核心优势

相较于传统预防性试验（如绝缘电阻测试、直流电阻测量），红外热成像的优势显著：

非接触、不停电：可在变压器带负荷运行时检测，不影响系统供电可靠性；

可视化与定位准确：直接呈现发热点的位置和温度值，避免传统试验的“间接推断”；

早期预警能力强：能在故障萌芽阶段（如轻微接触不良、绝缘初期老化）发现异常，而非等到故障扩大后；

效率高、覆盖广：单台设备检测时间只需数分钟，可同时覆盖变压器本体、引线、冷却系统等所有外露部件。

四、实践应用的关键要点

检测条件控制：需在晴天、无风或微风（风速≤0.5m/s）、负载稳定（建议≥80%额定负载，低负载下发热缺陷不明显）时进行，避免阳光直射、环境辐射干扰；

仪器参数校准：定期校准红外热像仪的温度精度（误差≤±2℃），并根据接地变压器的材料发射率（如钢芯铝绞线发射率取0.9，瓷质绝缘子取0.92）调整仪器参数，确保测温准确性；

数据对比与趋势分析：建立每台接地变压器的“热像图谱库”，记录不同负载、季节下的正常温度基线，通过纵向（历史数据）和横向（同型号设备）对比，识别温度缓慢升高的趋势性缺陷（如绝缘老化）；

与其他技术协同：红外热成像只能检测“表面发热”，需结合油色谱、局放检测等技术，综合判断内部绝缘故障（如绕组匝间短路可能伴随热像异常+乙炔含量升高）。