红外成像技术在电力系统中的应用

1、 红外成像技术在在线检测中的应用红外成像技术在在线检测中的应用 应用 红外、紫外 测温与成像技术，可以对处于运行状态的电气设备进行故障检测：比如：接触不良、缺油，受潮，松动、绝缘老化、电晕、放电、等多种故障。 原理原理 凡是温度高于绝对零度（凡是温度高于绝对零度（-273.15-273.15）的物体）的物体都会自发地向外发射红外热辐射，而且黑体单位表都会自发地向外发射红外热辐射，而且黑体单位表面积发射的总辐射功率与开氏温度的四次方成正比，面积发射的总辐射功率与开氏温度的四次方成正比，温度只要有较小的变化，就会引起物体的辐射功率温度只要有较小的变化，就会引起物体的辐射功率发生较大变化。发生较大变

2、化。 只要有温度存在，就有红外线摄影成像的可能。只要有温度存在，就有红外线摄影成像的可能。采用红外成像技术检测电力设备热故障采用红外成像技术检测电力设备热故障 红外线成像设备的构成红外线成像设备的构成 红外线滤镜红外线滤镜 感光器件感光器件 其它光学和成像系统其它光学和成像系统 通过红外线成像设备，就能通过红外线成像设备，就能探测出物体表面所辐射的不探测出物体表面所辐射的不为人眼所见的红外线，并描为人眼所见的红外线，并描绘出温度场绘出温度场手持式红外线热像仪手持式红外线热像仪 检测热故障的传统方法检测热故障的传统方法 1.停电测量电阻值（如变压器和电机通过定期测量绕组直流电阻来判断是否存在接头

3、接触不良）。2.在易发热处贴示温片，根据示温片颜色改变，判断是否过热。3.设备带电时用绑有石蜡的绝缘杆，将石蜡和接头相接触，若石蜡熔化则判定为过热点。4.对设备内部热点采用埋设测温电阻法。上述方法的局限性： 难以准确量化并确定最高点温度。红外成像诊断热故障的机理：当带电设备有了热故障，其特点是过热点为最高当带电设备有了热故障，其特点是过热点为最高温度，形成一个特定的热场，并向外辐射能量。温度，形成一个特定的热场，并向外辐射能量。红外成像技术的特点和优势：红外成像技术的特点和优势：非接触式检测；非接触式检测；在设备运行状态时进行测试；在设备运行状态时进行测试；远距离、准确、实时、快速、简便、安全

4、、可靠、远距离、准确、实时、快速、简便、安全、可靠、直观。直观。电力设备热故障分类与热成像检测的有效性电力设备热故障分类与热成像检测的有效性 电力设备热故障，可分为两类： 接触热故障（如导体连接件接触不良，电流流过时发热） 设备外部：各种裸露接头、压接管、压板和隔离断路器刀口等。 设备内部：设备内部导电回路接触不良、互感器内部接头松动，变压器绕组和电机定子线棒焊接处接触不良等。 设备元件变质老化： 如：阀性避雷器并联电阻劣化或损坏。 充油设备当油循环受阻、假油位等，也可能引起热故障或冷故障。如散热器上下阀门未打开，使整个变压器温度上升；而有时个别未打开的散热器又出现温度低的冷故障，强油循环潜油

5、泵损坏等。红外成像技术可检测的热故障红外成像技术可检测的热故障 电力设备内外导流回路热故障； 高压设备内部绝缘故障导致的热故障； 变压器、互感器等内部充油设备缺油、油循环不畅等引起的热故障； 变压器铁芯损耗、涡流损耗增加等引起的热故障； 电压分布异常和泄漏电流增大引起的热故障； 各种动作设备（如分接开关、断路器、潜油泵等）由于磨损引起的热故障； 个别内部热故障还无能为力。红外成像技术在电力系统的具体应用红外成像技术在电力系统的具体应用 外部热故障检测和诊断标准 各种裸露接头热故障 电力变压器外部热故障 绝缘子串热故障 电机和其他电力设备热故障各种裸露接头热故障检测方法和标准各种裸露接头热故障检

6、测方法和标准 故障类型故障类型热点位置热点位置设备存设备存在疑点在疑点设备存在设备存在热隐患热隐患设备存在设备存在热故障热故障设备存在设备存在严重热故严重热故障障设备存在设备存在恶性热故恶性热故障障各种外部裸露接头、各种外部裸露接头、将军帽将军帽1015101515251525254025404040以上以上6060以上以上隔离刀闸关节、套管隔离刀闸关节、套管膨胀器膨胀器1015101515201520203520353535以上以上5555以上以上刀闸刀口刀闸刀口1015101515201520203520353535以上以上5555以上以上建议处理意见建议处理意见查明原查明原因后处因后处理

7、理安排处理安排处理必须必须安排处理安排处理马上停电马上停电处理处理一定停电一定停电及时处理及时处理2.电力变压器外部热故障检测及标准电力变压器外部热故障检测及标准 变压器内部热故障的诊断尚有难度： 强油循环使内部热故障的外在原始热场被破坏外表暴露的热故障，可以应用红外成像检测 正常变压器的外壳热像图是沿水平线温度均匀分布的温度场： 高中低套管的温度三相基本平衡 潜油泵不应该有特殊的过热点 箱体螺栓的温差不应该过大 故障状态下，热像图会发生相应的变化 箱体同一水平线的最高和最低温度差不应该大于箱体同一水平线的最高和最低温度差不应该大于1010 各螺栓中最高的温度点与平均温度之差不应大于各螺栓中最

8、高的温度点与平均温度之差不应大于1515 平均温度与环境温度之差不应大于平均温度与环境温度之差不应大于5555 潜油泵温度与本台变压器其他运行的潜油泵平均温度潜油泵温度与本台变压器其他运行的潜油泵平均温度之差不应大于之差不应大于3030 变压器套管将军帽温度对环境温度的温升不应大于变压器套管将军帽温度对环境温度的温升不应大于7070，且三相平衡，且三相平衡 散热器闸门未打开、油枕假油位、潜油泵反转等故障散热器闸门未打开、油枕假油位、潜油泵反转等故障的热像图也会出现反常的热像图也会出现反常变压器外部热故障的经验诊断标准：变压器外部热故障的经验诊断标准：变压器套管发热故障的红外热像图变压器套管发热

9、故障的红外热像图 变压器箱体大盖螺栓发热的红外热像图变压器箱体大盖螺栓发热的红外热像图 WHY?3.绝缘子串红外成像热故障检测和诊断绝缘子串红外成像热故障检测和诊断劣质和零值绝缘子是最为常见的故障类型根据整个绝缘子串的温度场图像判断良好绝缘子串瓷瓶钢帽上的温度分布与其电压分布相对应，呈不对称马鞍型存在劣质绝缘子的绝缘子串红外热像图存在劣质绝缘子的绝缘子串红外热像图 电缆终端接头出现裂纹的红外热像图电缆终端接头出现裂纹的红外热像图 2.2.电流互感器内部热点检测和判断标准电流互感器内部热点检测和判断标准 损耗由铜耗、铁耗和接头电阻损耗组成损耗由铜耗、铁耗和接头电阻损耗组成, ,由顶帽以热由顶帽以

10、热量的形式散去量的形式散去 采用横向和纵向相互比较的方法采用横向和纵向相互比较的方法 故障判据：故障判据： 三相互差在三相互差在2020以上，温度高者内部有严重热故障以上，温度高者内部有严重热故障 温差在温差在1515以上，应停电试验检查以上，应停电试验检查 相差相差1010以上，应加强监测以上，应加强监测 对环境的温升也不能大于对环境的温升也不能大于7070（二）内部热故障红外成像检测和诊断标准（二）内部热故障红外成像检测和诊断标准 电流互感器内部局部放电和绝缘老化故障的红外热电流互感器内部局部放电和绝缘老化故障的红外热像图像图 28.132.729303132AR01AR02LI01LI0

11、23.3.电机定子绕组接头红外检测和诊断标准电机定子绕组接头红外检测和诊断标准 检测时间：检测时间：运行中检测运行中检测大负荷停机或短路试验停机后进行大负荷停机或短路试验停机后进行诊断标准：诊断标准：对包绝缘的接头，若其表面温度高于平均值对包绝缘的接头，若其表面温度高于平均值1515以上，不合格以上，不合格未包绝缘者，若接头温度超过平均值未包绝缘者，若接头温度超过平均值7 7以上，以上，则应处理则应处理（二）内部热故障红外成像检测和诊断标准（二）内部热故障红外成像检测和诊断标准 发电机定子线圈局部过热故障红外热像图发电机定子线圈局部过热故障红外热像图 避雷器内部故障的的红外热像图避雷器内部故障的的红外热像图 （三）红外成像检测的注意事项（三）红外成像检测的注意事项 防止太阳照射与背景辐射影响 阴天、日出前或日