红外检测(双基培训)+2

1、电网设备红外检测技术电网设备红外检测技术主讲：李进扬电网设备带电检测技术断路器隔刀开关柜变压器CT/PT避雷器电容器线路电力电缆SF6 检测机械特性检测铁心电流检测噪声检测泄漏电流检测相对介损/电容量电缆接地环流检测红外热成像检测紫外热成像检测电缆路径识别超高频局放检测超声波局放检测高频局放检测特高频局放检测 一、红外检测基础知识 二、电网设备红外检测机理 三、红外热像仪器及使用操作 四、典型缺陷图谱与案例分析主要内容主要内容一、红外检测基础知识一、红外检测基础知识1、电磁波谱 通常把波长大于红色光线波长0.75m，小于1000m的这一段电磁波称作“红外线”，也常称作“红外辐射”。电磁波速度C

2、=f。 2、红外线特性 红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射。自然界任何温度高于绝对零度（-273.16）的物体都会发出红外线，辐射出的红外线带有物体的温度特征信息。比如冰块： 3、红外线传播 红外线在大气中穿透比较好的波段，通常称为 “大气窗口”。短波窗口在1-2.5、3-5m之间，而长波窗口则是在 8-14m之间。红外辐射在大气中衰减与波长密切相关。 4、实际物体的红外辐射 实际物体的辐射由两部分组成：自身辐射和反射；光滑表面的反射率较高，容易受环境影响（反光）；粗躁表面的辐射率较高 ；电力设备发射率一般取0.85-0.95之间 。 5、红外辐射的规律(a)红外线在真空中的传播

3、速度：C=3108m/s， 式中C：速度 ：波长 ：频率。(b)维恩位移定理: 物体表面红外线辐射的峰值波长与物体表面分布的温度有关，峰值波长与温度成反比。 =2898/ T （ m ） 式中为峰值波长，单位 m; T 为物体的绝对温度，单位 K。(c)斯蒂芬波尔兹曼定律: 物体的红外辐射功率与物体表面绝对温度的四次方成正比，与物体表面的发射率成正比。物体红外辐射的总功率对温度的关系。 W=T4 (Watt/m2) 式中： 为斯蒂芬波尔兹曼常数。红外辐射峰值波长与对应的温度：近红外0.76 1.5 m 35401658 中红外1. 515 m 1658-80 远红外15750 m -80-26

4、9 极远红外7501000 m -269-270 二、电网设备红外检测机理二、电网设备红外检测机理 1、高压电气设备故障机理 电力设备发热机理电力设备发热机理: : a)电阻损耗：P= I2 R ，电流致热； b)介质损耗：P= U2C tg ，电压致热； c)铁磁损耗：PKB02 (B0 漏磁通) ，综合致热。接点发热与散热接点发热与散热发热：热点产生的损耗 P=I2*R。 散热：辐射+传导+对流；辐射，热点红外辐射功率 W=T4 (Watt/m2)；传导，与温差有关；对流，与风速有关。当发热等于散热功率的时候，接点的温度达到平衡。2、电流致热型缺陷负荷电流A温升67540900741200

5、1411500181接触电阻为 时，负荷电流与温度的关系。接点温度接点温度T与负荷电流及接触电阻的关系？与负荷电流及接触电阻的关系？电流温升69030.475036.481041.187046.493056.399062.6105069.1111076.5120085.2135097.81500115.71650135.41800155.7接触电阻为25 时，负荷电流与温度的关系。结论：接触电阻值一定的条件下，接点温结论：接触电阻值一定的条件下，接点温度度T与负荷电流近似线性关系。与负荷电流近似线性关系。案例：斗笠变电站50521刀闸，最高温度161 (1200A) 。斗斗5052150521

6、刀闸静触头刀闸静触头A A相相3、电压致热型缺陷绝缘介质损耗：P= U2C tg；图中图中C C为每片绝缘子自身的电容，约为为每片绝缘子自身的电容，约为5075pF5075pF；C Ce e为每片绝缘子的对为每片绝缘子的对地（铁塔）电容，约为地（铁塔）电容，约为35pF35pF；C Cl l为每片绝缘子对导线的电容，约为为每片绝缘子对导线的电容，约为0.31.5pF0.31.5pF。下端绝缘子上电容电流为。下端绝缘子上电容电流为I I1 1，上端绝缘子电容电流为，上端绝缘子电容电流为I I2 2，考，考虑虑I ICeCe 、I IClCl的分流，那么的分流，那么I I1 1= I= I2 2+

7、 I+ ICeCe+I+IClClSP01SP0146.246.2SP02SP0244.744.7SP03SP0342.642.6SP04SP0441.241.2 磁吹阀型避雷器热谱图磁吹阀型避雷器热谱图4、综合致热型缺陷 玉67CT进红外测量，上油箱（储油柜）发热，最高温度103.5，环境温度30，温升达73.5K，大于顶层不大于55K的技术要求值。 发热原因：联系了制造厂到现场进行查看，厂家通过质量追溯，模拟试验，发现上述CT储油柜用抗磁钢板材质存在质量问题，造成CT正常运行时储油柜有涡流而发热，使储油柜温度高于正常值。用铸铝储油柜更换CT储油柜。 三、 红外热像仪器及操作实践1、红外检测

8、仪器及发展 被测物体的红外辐射能量与温度成一定的函数关系，辐射能量通过仪器的透镜，滤光片，会聚到探测器，探测器将辐射能转换成电信号，经过放大器，A/D转换器的处理，最后显示出温度值。 （1）红外测温仪（点温计）红外测温仪（点温计） （2）红外热电视）红外热电视 （3）红外热像仪（光机扫描）红外热像仪（光机扫描 焦平面）焦平面） （4）流媒体热像仪）流媒体热像仪 红外热像仪是当今红外检测与诊断技术所应用的最先进的仪器，分为光机扫描系统和焦平面两大类 焦平面红外热像仪数字式的核心元件是有数万个各自独立的半导体光电耦合器件（硅铂、碲镉汞、锑化铟等）构成的焦平面阵列集成电路。 （1）温度分辨率 温度分

9、辨率标志着红外成像设备整机的热成像灵敏度，是一项极为重要的参数指标，它可以用主观参数或客观参数表示。 温度分辨率的客观参数是噪声等效温差（NETD）。它是通过仪器的定量测量来计算出热电视的温度分辨率，从而是排除了测量过程的主观因素。 它定义为当信号与噪声之比等于1时的目标与背景之间的温差。 2、红外检测仪主要参数 （2）空间分辨率。 热像仪分辨物体空间几何形状细节的能力，它与所使用的红外探测器像元面积大小（像素多少）、光学系统焦距、成像质量、信号处理电路带宽等有关。 空间分辨率（2水平视场角度（）/（360 水平像元数），单位为弧度（rad）。 （3）红外像元数（像素） 在热像仪视场可分割的像

10、元数。采用焦平面红外探测器时，也为探测器的像元素。 现在使用的手持式热像仪一般为160120、320240、640480像素的非制冷焦平面探测器。（4）测温范围 常用热像仪在满足准确度的条件下测量温度的范围一般在-20-500范围（电网设备红外检测通常在-20-300范围内） （5）热灵敏度 热像仪分辨物体温度的能力。 一般规定在温度30时，要求热灵敏度在0.06-0.08之间。（6）采样帧速率 采集两帧图像的时间间隔的倒数，单位为赫兹（Hz）。 宜不低于25Hz。（7）工作波段 热像仪响应红外辐射的波长范围。 工业检测热像仪宜工作在长波范围内，即8-14m。 (1)一般检测环境要求 被检设备

11、是带电运行设备，应尽量避开视线中的封闭遮挡物，如门和盖板等； 环境温度一般不低于5，相对湿度一般不大于85%； 天气以阴天、多云为宜，夜间图像质量为佳；在室内或晚上检测应避开灯光的直射； 不应在雷、雨、雾、雪等气象条件下进行，检测时风速一般不大于5m/s； 检测电流致热型设备，最好在高峰负荷下进行。否则，一般应在不低于30%的额定负荷下进行，同时应充分考虑小负荷电流对测试结果的影响。 3、现场检测环境要求 (2)精确检测环境要求。 除满足一般检测的环境要求外，还满足以下要求： 风速一般不大于0.5m/s； 设备通电时间不小于6h，最好在24h以上； 检测期间天气为阴天、夜间或晴天日落2h后；

12、被检测设备周围应具有均衡的背景辐射，应尽量避开附近热辐射源的干扰，某些设备被检测时还应避开人体热源等的红外辐射； 避开强电磁场，防止强电磁场影响红外热像仪的正常工作。 （1）一般检测 开机：仪器在开机后需进行内部温度校准，待图像稳定后即可开始工作。 聚焦：与可见光相机操作类似。对保证图象质量、缺陷发现乃至故障诊断分析都致关重要！ 设置参数：正确设置辐射率、环境温度、距离等参数。作为一般检测，被测设备的辐射率通常取0.9左右。 设置温标：温度量程宜设置在环境温度加10K20K左右的温升范围。一般手动模式下调节图像使其具有清晰的温度层次显示。 一般检测：先远距离对所有被测设备进行全面扫描，发现有异

13、常后，再有针对性的近距离对异常部位和重点被测设备进行准确检测。 辅助分析：应充分利用仪器的有关功能，如图像平均、自动跟踪等，以达到最佳检测效果。 4、现场检测要求 （2）精确检测 参考体：检测温升所用的环境温度参照体应尽可能选择与被测设备类似的物体，且最好能在同一方向或同一视场中选择。 检测距离：在安全距离允许的条件下，红外仪器宜尽量靠近被测设备，使被测设备（或目标）尽量充满整个仪器的视场，以提高仪器对被测设备表面细节的分辨能力及测温准确度。 镜头：线路检测一般需使用中、长焦距镜头。 检测记录：记录被检设备的实际负荷电流、额定电流、运行电压，被检物体温度及环境参照体的温度值。 (1)试验报告应

14、具备的要素 对热像特征的描述（包括对具体发热部位的描述、产生原因的分析等）； 判断方法应用描述如：若电流致热性缺陷，考虑表面温度法和相对温差法 ）； 根据诊断判据判定缺陷性质（一般、严重和危急）； 缺陷的处理意见 （1 辅助电气试验项目建议；2运停计划建议；3其他）。(2)试验报告格式（例）4、报告编写格式要求 5、 温度概念及诊断方法(1)相对温差 t（12）/1 100% （T1T2）/（T1T0）100% 式中：1和T1发热点的温升和温度； 2和T2正常相对应点的温升和温度； T0环境温度参照体的温度。(2)环境温度参照体 用来采集环境温度的物体叫环境温度参照体。它不一定具有当时的真实环

15、境温度，但具有与被测物相似的物理属性，并与被测物处于相似的环境之中。 诊断方法 表面温度判断法； 相对温差判断法； 同类比较判断法； 图像特征判断法； 档案分析判断法； 实时分析判断法； 趋势分析法。 四、典型缺陷图谱与案例分析四、典型缺陷图谱与案例分析500kV主变本体三相温度分布不一致(1)变压器四、典型缺陷图谱与案例分析四、典型缺陷图谱与案例分析19.152.720304050500kV主变压器油箱局部过温度高330kV主变压器升高座局部发热220kV主变压器油箱局部发热220kV主变压器本体螺栓发热110kV主变压器底座螺栓发热33.141.63540500kV变压器储油柜油位低 22

16、0kV主变压器储油柜隔膜脱落（右边为正常相）220kV主变压器储油柜阀门未开-6.620.0LI01SP01SP02SP03SP0466kV气体继电器主油管路无温差变化220kV变压器出线套管线夹发热110kV变压器出线套管柱头发热27.042.9303540220kV主变压器出线套管内接点发热110kV主变压器出线套管内接点发热导电杆与绕组接触不良套管缺油500kV主变套管？220kV主变压器套管介损偏大110kV主变压器套管介损偏大主变压器套管末屏发热主变压器套管表面污秽17.552.820304050A R0134.647.0363840424446AR01AR02AR03主变压器套管升

17、高座内部CT故障29.440.8303234363840AR01主变压器散热器阀门未开29.159.7304050AR01AR02SP01SP02主变散热器风扇温度异常主变压器散热器潜油泵温度异常220kV主变压器强油循环散热器散管路污物堵塞 变压器风冷控制柜380V交流接触器温度异常500kV主变压器冷控柜接点温度异常干式变压器匝间短路35kV干式变压器铁芯松动10kV干式变压器铁芯局部磁路短路小结：通过红外检测可以发现的变压器缺陷有：1、变压器本体 强油循环未开； 漏磁引起油箱发热； 漏磁引起螺栓发；2、储油柜 油位低（高）； 隔膜脱落； 阀门关闭；3、变压器套管 外接点接触不良； 内连点

18、接触不良； 导电杆与绕组接触不良； 套管缺油； 介损偏大； 末屏接地不良； 局部放电或表面污秽； 套管TA故障；4、冷却器 散热器阀门未开； 风扇异常； 潜油泵故障； 油路堵塞；5、控制回路 接触不良； 接触器异常；6、干式变压器 匝间短路； 铁芯故障。(2)断路器20.652.8304050外接点接触不良外接点接触不良*36.7C*23.3C24.025.026.027.028.029.030.031.032.033.034.035.036.025.742.430354026.255.6断路器动静触头接触不良断路器动静触头接触不良19.941.92025303540断路器中间触头接触不良断路

19、器中间触头接触不良7.618.981012141618局部放电局部放电35kV断路器套管TA发热断路器并联电容表面发热断路器并联电容表面发热加热器未投运加热器未投运内部电机过热内部电机过热汇控箱内除湿器回路端子接点温度高汇控箱内除湿器回路端子接点温度高汇控箱内电压继电器温度过高汇控箱内电压继电器温度过高小结：通过红外检测可以发现的断路器缺陷有：1、断路器本体 外接点接触不良； 动静触头接触不良； 中间触头接触不良； 局部放电或污秽； 互感器故障； 均压电容器故障。2、机构 机构箱内元件故障； 控制回路温度异常。17.330.7AR01AR02AR03GIS导电回路接触不良（3）输电线路瓷质绝缘子零值瓷质绝缘子零值瓷质绝缘子低值瓷质绝缘子低值瓷质绝缘子表面污秽瓷质绝缘子表面污秽合成绝缘子受潮或劣化合成绝缘子受潮或劣化110kV线路氧化锌避雷器发热导线松股导线松股 散股散股地线金具发热地线金具发热输电导线间隔棒发热输电导线间隔棒发热-9.92.4-8-6-4-202输电导线压接管发热输电导线压接管发热耐张线夹联板、引流线夹及引流线发热耐张线夹联板、引流线夹及引流