浅谈红外热像仪在我公司的应用

1、浅谈红外热像仪在我公司的应用 孙栋栋引言：大家知道，在发电厂电气系统中的电气设备事故，大部分不是瞬时发生的，其间有一个变化过程，并且大多数都伴有发热的现象。由于电气设备的通风散热不好、元器件老化、螺丝松动、弹簧断裂、氧化锈蚀等均可造成设备导电部分接触电阻的增加，致使电气设备温度升高，出现热异常现象。采用热像仪直接观察和测量就可直观准确的发现这些异常现象，掌握潜存故障的位置和严重程度，根据需要，安排维修，消除隐患，所以热像仪是发电厂电气设备预防性检测中一种非常有效的检测仪器。作为一门新技术，红外热像技术在电力设备运行状态检测中有着无比优越的性能。红外热像是以设备的热状态分布为依据对设备运行状态良

2、好与否进行诊断，它具有不停运、不接触、远距离、快速、直观地对设备的热状态进行成像。由于设备的热像图是设备运行状态下热状态及其温度分布的真实描写，而电力设备在运行状态下的热分布正常与否是判断设备状态良好与否的一个重要特征，因而，采用红外热像技术可以通过对设备热像图的分析来诊断设备的状态及其隐患缺陷。正文：08年公司根据我厂电气设备运行时间长，设备逐渐老化，存在着各种安全隐患的现状，引进了广东飒特公司生产的YRH250矿用本质安全型红外热像仪。这款检测设备性能优越，设备先进，在近期我厂电气设备的预防性检测中，充分发挥了优势作用，产生了良好的效果。YRH250矿用本质安全型红外热像仪具有各种优良的性

3、能，主要体现在以下几个方面：测温点多，可同时测量4点温度，能够自动捕捉测量区域中的最高（最低）温度点，能够进行等温分析，有利于发现设备表面发热最严重的位置和区域。具有中文显示界面，能够方便检测人员进行测温工作。具有时间设置功能，能够记录测温时的具体日期和时间，方便了我们进行分析和今后测量时的对比。具有激光定位功能，用以指示所观测设备的具体位置，能够方便我们针对所需要的位置进行测量。焦距粗调与自动调节功能，能够形成一幅清晰明了的红外热像图。存储量大，可以存储10000张热像图片。能够通过USB电缆与计算机连接，可以用飒特公司的图像分析软件对设备红外图像和有关参数进行计算和分析，讯速给出设备故障属

4、性、故障部位及严重程度，而且可以把历次设备图像数据资料存档，建立设备运行状态资料数据库，供管理人员随时调用，方便了今后进行对比分析。分析参数可调，辐射率、距离、环境温度、湿度可根据现场需要进行调节，能够保证测量的精确性。使用YRH250红外热像仪测量时，不接触、不停电、不取样、不解体。由于是在设备运行状态下,通过检测设备故障引起的异常红外辐射和异常温度场，它可以做到不停电，不改变系统运行状态，检测到设备的真实状态信息，保障了操作安全。采用被动式检测，简单方便。由于红外探测的是设备相关部位自身发射的红外辐射能量，不需要辅助信号源和各类检测装置，因此诊断手段单一，操作方便。YRH250红外热像仪进

5、行电气设备预防性检测的机理：电力系统的运行中，载流导体会因为电流效应产生电阻损耗。在理想情况下，输电回路中的各种连接件、接头或触头接触电阻很低，电阻损耗较小，连接部位并不发热。然而一旦某些连接件、接头或触头因连接不良，造成接触电阻增大，电阻损耗增加，从而造成该部位温度过热。如不能及时处理，情况恶化快，易形成事故，造成损失。这种情况从红外诊断的角度称之为外部故障。对于发生在封闭固体绝缘以及设备壳体内部的故障应称之为内部故障。由于这类故障出现在电气设备的内部，因此反映的设备外表的温升很小。内部故障的特点是：温升小，不易发现，危害大，对红外检测设备要求更高。 根据缺陷所产生的原因不同，可以归纳为两种

6、：一种是长期暴露在空气中的部件，由于温度湿度的影响，表面结垢，长期运行腐蚀氧化而引起的接触不良（如手车开关动、静触头和刀闸动、静触头），或由于外力作用，加工安装工艺不好，所引起的部件损伤以及机械震动导致压接松动（如接头连接不良，螺栓，垫圈未压紧），而造成的发热。另一种是由于电器内部本身故障，如内部连接部件接触不良导致的电阻过大，绝缘材料老化、开裂、脱落；内部元件受潮，元气件损耗增大，冷却介质管路阻塞等造成的发热。对于那些红外热像仪可以直接拍到的设备及元气件，可以通过测试温度、比较三相温差等手段比较直观的发现连接点的热隐患。而对于那些由于被遮挡而无法拍到的发热设备，可以根据其热量传递到外面部件上

7、的温度，并结合以前的测温档案加以分析，从而得出结论。YRH250红外热像仪的检测及故障诊断功能： 高压电气设备运行状态检测与内、外中心故障诊断： 各类导电接头、线夹、接线桩头氧化腐蚀以及连接不良缺陷； 各类高压开关内中心触头接触不良缺陷； 隔离刀闸刀口与触片以及转动帽与球头结合不良缺陷； 各类CT绝缘不良缺陷、铁芯、线圈异常过热缺陷； 各类PT绝缘不良缺陷、铁芯、线圈异常过热缺陷； 发电机运行状态检测、电刷与集电环接触状态检测、内中心过热检测； 电力变压器箱体异常过热，涡流过热，高、低压套管上、下两端连接不良以及充油套管缺油（低油位）缺陷； 各类电动机接线盒接触不良、轴承故障以及本体异常过热。

8、应用YRH250红外热像仪分析发现的隐患及处理情况：1. 在对电除尘3#空压机电机进行检测时发现电机转子后轴温度明显过高，与正在运行的2#空压机相比温差达到40度，经过对发热部位分析认为是轴承发热传导在转子上的，通知检修更换轴承后缺陷消除。（下图中发亮区域，图中矩形框内“”号位置为最热点，矩形框上显示值为最热点温度）。2、下图是01开关下隔离刀闸的热像图，虽然用红外线测温枪测量的温度不高，但是通过热像图可以发现三相温差非常大，存在一定的安全隐患，并且从图上用等温分析清晰的看出了发热最严重的位置和区域，所以准确的判断出隐患部位应在压接母线处（图中矩形框内“”号位置为最热点，矩形框上显示值为最热点

9、温度）。3、下图是02开关检修前和检修后的热像图（图中矩形框内“”号位置为最热点，矩形框上显示值为最热点温度）。4、在对1#6KV配电室内开关进行测温检查时发现612开关柜内穿墙套管严重发热，上部92度，下部高达172度，属于严重程度的隐患，应立即停电进行处理。根据发热部位和发热区域分布分析，发热应是由于母线接触不良造成的，套管完好（图中矩形框内“”号位置为最热点，矩形框上显示值为最热点温度）。检修前：检修后：通过以上检测分析案例，可以看到，红外热像仪在我厂电气设备预防性检测中发挥了十分重要的作用，由于隐患发现和处理的及时，有效的避免了严重事故的发生。红外热像仪进行测量时影响测量准确度的主要因

10、素为：红外热成像诊断最核心的问题，是要求准确地获得被测设备的温度分布和故障部位的温度值与温升值。这个温度信息不仅是判断设备有无故障的依据，也是判断故障属性、位置、严重程度的客观依据。然而在现场进行设备红外检测时，由于检测条件和环境的影响变化，可能导致同一设备因检测条件不同，而得到不同的结果。因此，为了提高红外检测的准确度，必须在现场检测过程中采取相应的对策与措施，并对结果进行合理的修正。1、红外测试仪是通过测量电气设备表面红外辐射功率，来获得设备温度信息的。在红外辐射功率相同的情况下，设备的表面辐射率不同，将会得到不同的检测结果。相同辐射功率，辐射率越低，就会显示越高的温度。因此为了准确地测量

11、电气设备温度，必须知道检测设备的辐射率值，来对应调整红外测量仪的修正值，以便对所测量的温度进行辐射率修正。物体表面辐射率主要决定于材料性质和表面状态(如表面氧化情况、涂层材料、粗糙程度及污秽状态等)。辐射率是指物体表面辐射出来的能量与相同温度的黑体辐射能量的比率，黑体是一种理想化的辐射体，可辐射出所有的能量，其表面的辐射率为1.0. 红外测温仪一般都是按黑体（辐射率=1.00）分度的，而实际上，物质的辐射率都小于1.00。因此，在需要测量目标的真实温度时，须设置辐射率值。物质发射率可从YRH250矿用本质安全型红外热像仪各种常见材料的辐射率值中查得。根据有关资料，燃煤电厂中的大多数金属表面都已

12、经发生严重氧化，并覆盖有厚厚的灰尘，这意味着多数表面通常具有大约0.95的辐射率，由于它是多数热像仪上所默认的辐射率，因此使用这个辐射率值，可以在每年的检测中获得精确的热图像。对于我厂电气运行和电气检修班组所配备的温枪测温仪，其辐射率出厂默认值均为0.95，因此，我们在使用红外热像仪进行全厂电气设备检测时，将值设置为0.95，做到了测量的准确性和对比性。2、被测电气设备表面红外辐射能量会受到大气中的水蒸汽、二氧化碳、一氧化碳等气体分子的吸收和空气中悬浮微粒的散射而衰减。设备辐射能量的衰减随着测试仪到被测设备之间距离的增大而增加，降低了受检设备故障部位与正常部位的辐射对比度，也会因为红外仪器接收

13、到的目标能量减少，使得仪器显示出来的温度低于被测故障点的实际温度值，从而造成漏检或误诊断。尤其对于检测温升较低的设备故障时，这是很不利的。因此，在检测时，湿度最好小于85%，距离越近越好。3、不良的气象环境主要是指雨、雪、雾及大风等，都会对设备测温带来不利的影响。为了克服气象条件的影响，最好在无雨、无雾、无风和环境温度较稳定的夜晚环境进行检测。4、为了减少环境与背景辐射的影响，对室外电气设备，尽可能选择在阴天或者在傍晚无光照时间进行，对户内设备要避开其他热源的辐射影响，找到能避开反射的最佳角度进行检测。存在问题：在现场测量时，由于需要直接测量电气设备表面，而我们现场电气设备存在诸多限制，不利于测量操作，如1#6KV、35KV配电室开关柜为固定式开关柜，带有闭锁装置，测量时要对柜门进行解锁；2#、3#6KV配电室开关为手车式，测温时即便打开开关柜门热像仪仍然无法直接“拍摄”开关表面，这些问题一方面造成测温操作时设备及人身存在安全隐患，另一方面也影响到测温的准确性，不能有效地反应电气设备所存在的热缺陷。因此，我们建议采取一些必要的措施，以便更安全有效的进行测量，如将 1#6KV配电室GG-1A（F）开关柜、35KV配电室XGN17型开关柜观察窗进行改造，改为可开启式；对于2#、3#6KV配电室内手车式开关柜，在负荷电流较大的开关柜内，例如03、602、623开关柜加装温度在