电力设备红外检测技术课件

电力设备红外检测技术

?内容

一、红外线的基本知识二、红外仪器的选择三、电力设备的红外检测四、标准规范五、典型图谱六、红外检测的影响因素报告编写

红外检测的基本原理

红外线的发现

1800年英国的天文学家Mr.WilliamHerschel

用分光棱镜将太阳光分解成从红色到紫色的单色光，依次测量不同颜色光的热效应。他发现，当水银温度计移到红色光边界以外，人眼看不见任何光线的黑暗区的时候，温度反而比红光区更高。反复试验证明，在红光外侧，确实存在一种人眼看不见的“热线”，后来称为“红外线”，也就是“红外辐射”。

红外检测的基本知识

电磁波谱

通常把波长大于红色光线波长0.75μm

，小于1000μm的这一段电磁波称作“红外线”

，也常称作“红外辐射”

红外检测的基本知识

红外线普遍存于自然界中

任何温度高于绝对零度（-273.16℃

）的物

体都会发出红外线，比如冰块。

红外检测的基本知识

?红外线在大气中传播受到大气中的多原子极性分子，例如二氧化碳、臭氧、水蒸气等物质分子的吸收而使辐射的能量衰减，但存在三个波长范围分别在

(1～2.5μm)、(3～5μm)、(8～14μm)区域吸收弱，红外线穿透能力强，称之为“大气窗口”。

红外检测的基本知识

红外辐射的大气穿透

红外线在大气中穿透比较好的波段，通常称为

“大气窗口”。红外热成像检测技术，就是利用了所谓的“大气窗口”。短波窗口在1--5μm之间，而长波窗口则是在8--14μm之间

一般红外线热像仪使用的波段为:短波

(3μm--5μm);长波

(8μm--14μm)

红外检测的基本知识

?红外线在真空中的传播：

C≈3×108m/s波长

λ=C/ωC：速度

λ：波长

ω：频率

红外线的两个重要特征

红外线除了具有电磁波的本质特征以外，还具有自身的几个个重要特征：

普郎克定律、维恩定理

、韦氏偏移定律、基尔霍夫定律

红外检测的基本知识

普朗克定律：一个绝对温度为T(K)的黑体，单位表面积在波长λ附近单位波长间隔内向整个半球空间发射的辐射功率(简称为光谱辐射度)Mλb

(T)与波长λ、温度T满足下列关系：

W(λ,T)＝

C１

５

λ

１

eＣ２／λＴ

－１

［W?ｃｍ?μｍ］

其中W?:光谱辐射分布；?:波长

(?m)；T:绝对温度(K)C1:第一辐射常数3.7418;C2:第二辐射常数1.4388普朗克辐射定律是所有定量计算红外辐射的基础。

红外检测的基本知识

斯蒂文-波尔兹曼定律：

为了求出黑体的全部辐射量，将普朗克定律公式在整个波长（0--?）内积分。黑体的辐射能量和绝对温度的4次方成正比。

M＝

σＴ

４

?:斯蒂文-波尔兹常数

凡是温度高于开氏零度的物体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。而且，只要当温度有较小变化时，就将会引起物体发射的辐射功率很大变化。如果能探测到黑体的单位表面积发射的总辐射功率，不是就能确定黑体的温度了吗？因此，斯蒂文-波尔兹曼定律是所有红外测温的基础。

红外检测的基本知识

韦氏偏移定律：

黑体光谱辐射最大时的波长

λｍT＝２８９７．８

［μｍ?Ｋ］

随着黑体温度的增加，红外辐射能量的强度也增加，辐射的最大值向波长短的一侧移动。

温度越高辐射出的波长越短

红外检测的基本知识

基尔霍夫定律：

吸收本领大的物体，其发射本领大，如果该物体不能发射某一波长的辐射能，也决不能吸收此波长的辐射能。

红外检测的基本知识

辐射是从物质内部发射出来的能量。物质分子内原子的相对振动，分子转动，晶体中原子的振动都随之被激发到更高能级，当它向下跃迁时，就进行辐射，这种辐射称之为热辐射。

热对流

辐射

热传导

红外检测的基本知识

物体吸收自然界中的入射辐射。

物体在吸收入射辐射的同时，也向外界发出红外辐射。

红外检测的基本知识

物体接收的入射辐射

辐射—物体向外发出自身能量

吸收—物体获得并保存来自外界的辐射

反射—物体弹回来自外界的辐射

透射—来自外界的辐射经过物体穿透出去

入射辐射

Win

吸收辐射W?

透射辐射W?

反射辐射

W?

W?

+Wρ+Wτ=Win=100%

?

+ρ+τ=1

红外检测的基本知识

物体发出的红外辐射

反射辐射源

透射辐射源

TTT反射辐射

W?

物体发

透射辐射ε

W?

出的辐

自身辐射Wε

射Wex

Wε+Wρ+Wτ=Wex=100%

ε+ρ+τ=1

红外检测的基本知识

来自物体自身发出的辐射

物体自身的红外辐射是各个方向的，辐射量取决于物体自身的温度以及它的表面辐射率，所有物体都有温度以及表面辐射率，所以所有物体都有红外辐射。

史蒂芬-波兹曼定律

Tε

W=ε*σ*T4物体温度越高，红外辐射越多，反之，物体温度越低，辐射越低；辐射率也一样，即使物体温度一样，高辐射率物体的辐射要比低辐射率物体的辐射要多。所以物体的温度及表面辐射率决定着物体的辐射能力。

红外检测仪器

红外测温仪（点温计）

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。

红外测温仪（点温计）的主要技术参数为距离系数

KL=L/o

式中可kl—距离系数

L—目标距离

O—目标直径

距离系数越大，表明性能越高，允许被测物体越远越小，在距离远目标小的物体，例如变压器套管头，穿墙套管头等应选用距离系数大的红外测温仪，否则可能会造成很大的误差。

红外检测仪器

红外点温仪测量示意图

CA

B

当测量目标A的温度时，背景C对测量结果有影响，目标B对目标A的测量温度无影响。

红外检测仪器

红外热像仪（焦平面）

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，近几年焦平面数字式红外热像仪发展迅速，克服了光机扫描系统的复杂性和不可靠性，有逐步取代光机扫描红外热像仪的趋势。

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。

红外检测仪器

红外热像仪可将不可见的红外辐射转换成可见的图像。物体的红外辐射经过镜头聚焦到探测器上，探测器将产生电信号，电信号经过放大并数字化到热像仪的电子处理部分，再转换成我们能在显示器上看到的红外图像。

光学系统

二维焦平面列阵探测器

(FPA)

显

示

器

信

号

处

理

器

红外检测仪器

红

外

热

图

可

见

光

图

调色板

红外检测仪器

61.0癈6061.0癈60404021.8癈21.8癈铁红

61.0癈60彩虹

61.0癈60404021.8癈21.8癈黑白

黑白反相

红外检测仪器

红外热像仪两个重要参数

?温度分辨率

?空间分辨率

红外检测仪器

?温度分辨率

?

温度分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。

?

目前常用的主观参数为最小可分辩温差（MRTD）和最小可探测温差（MDTD）

。它是通过观察人员对特定的目标进行主观判断，以临界显示为标准，来确定目标与背景的最小温差。

温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。

红外检测仪器

空间分辨率

温度分辨率通常是在零空间频率下测定的。在任意空间频率下的温度分辨率［ΔT（f）］，不仅取决于噪声等效温差，而且与热电视的调制传递函数（MTF）有关。即［ΔT（f）］=NETD/MTF空间可探测到的最小的点

1毫弧度

10米＝1厘米

红外检测仪器

空间分辨率是红外测温仪器分辨空间尺寸能力的技术参数（仪器可分辨物体大小的能力），以毫弧度表示。

HV24°

18°

空间分辨率和镜头的视场角有关，和探测器像元数有关

空间分辨率

=π/180x镜头度数

÷

像素数

红外检测仪器

视

场

角

竖

直

视

场

角

水平视场角

FOV红外检测仪器

镜

头

80度

45度

24度

(标准)

12度

7度

显微镜头

(100/200)红外检测仪器

不同镜头检测效果示意图

24度镜头

12度镜头

检测距离

--60米

7度镜头

不同镜头检测效果示意热图

12度镜头

7度镜头

检测距离

--60米

温度范围聚焦

图像构成红外检测仪器拍摄图像的技巧

超出仪器标定温度

温度范围设置过高

调好焦距

未调好焦距

辐射率

红外检测仪器

当几个物体处于同一温度下，各物体的红外辐射功率与吸收的功率成正比。实际物体红外辐射的功率与相同条件下黑体红外辐射功率的比值，称比辐射又称为辐射率或发射率用符号ε表示其比值是一个小于1的数。

＜1

式中：

Pλ—物体在单位时间内红外辐射的功率

Ph—黑体在单位时间内红外辐射的功率

ε—物体的发射率

因此，实际物体的发射率表示它的辐射能力与黑体辐射能力的接近程度，物体的红外辐射能力与其发射率成正比。

红外检测仪器

温度相同，不同辐射率的对比

茶壶中装满热水，茶壶右边玻璃的表面辐射率比左边不锈钢的高，尽管两部分的温度相同，但右边的辐射要比左边的高，这也意味着物体右边的散热效率要比左边的高，如果用红外热像仪观看，右边看上去要比左边热

电平值和跨度值

红外检测仪器

电平值

跨度值

在所选择的温度范围内，调节出合适的电平值和跨度值能优化图

像，并能提高图像的对比度。一般来说热像仪都有自动调节电平

值和跨度值的功能，能方便我们快速地获取一个清晰的图像。但

往往手动调节更能获得我们想看到的目标细节。

红外检测仪器

35.0℃3550.0℃504030302520201000.0℃1515.0℃

温宽值

15℃－35℃

温宽值

0℃－50℃

温宽（SPAN）是指我们当前使用的温度范围内的一段，另外可以认为它就是“热对比度”，它越宽图像的对比度越差，反之越好。

红外检测仪器

35.0℃50.0℃5030402030105.0℃2020.0℃

电平值

=20℃

电平值

=35℃

电平值（LEVEL）是温宽值的中间值，它可以认为是

“热亮

度”，它调得越高，图像越暗，调低图像变亮。

红外检测仪器

434333222同一个图像中有多个目标，目标间的温差也比较大，我们就可以通过调节电平值和跨度值（LevelandSpan）分别看清我们所关心目标的温度分布细节，如上图所示的开关，我们可通过调节依此看清每一相的热分布

红外检测仪器

在实际测量中，我们常采用自动调节电平值和跨度值，但对于与环境温差较

大，自身温度分布差别不大的目标，手动调节图像会更清晰，如测量电压型设备的电容器、避雷器或线路的绝缘子。

红外检测仪器

温度范围与电平、范围之间的关系

温度范围

电平/范围

范围

电平

红外检测仪器

调色板的选择

61.0癈604021.8癈铁红

61.0癈604021.8癈黑白

61.0癈604021.8癈彩虹

61.0癈604021.8癈黑白反相

红外检测仪器

测试准备流程：

选择合适的镜头（正常24度）

设置辐射率（0.9）

检测距离、环境温湿度设置

选择调色板

调准焦距

根据被测温度调节电平

三、电力设备红外检测

3.1电力设备发热的机理

3.2设备故障原因

3.3各类设备的检测要点

三、电力设备红外检测

?3.1电力设备发热的机理

?3.2设备故障原因

?3.3各类设备的检测要点

电力设备的红外检测

?3.1电力设备发热的机理

电力设备在正常工作的时候，由于电流、电压的作用，将产生发热。这些发热的形成有多种多样。

电力设备的红外检测

?各种发热形成

?3.1.1电阻损耗

?

按照焦耳定律，电流通过导体存在的电阻将产生热能，其发热功率为P=KfI2R（W）

?

式中：P—发热功率（W）

?

T—电流强度（A）

?R—电器或载流导体的直流电阻（Ω）

?Kf—附加损耗数

电力设备的红外检测

?3.1.2介质损耗

?

电气绝缘介质，由于交变电场的作用，使介质极化方向不断改变而消耗电能并引起发热，由此而产生的发热功率为

?P=U2ωctgδ（W）

?

式中：U—施加的电压（V）

?

ω—交变电压角频率

?

C—介质的等值电容（F）

?

tgδ—介质损耗角正切值

?

这种发热为电压效应引起的发热。

电力设备的红外检测

?

3.1.3铁损

?

当在励磁回路上施加工作电压时，由于铁芯的磁滞、涡流而产生的电能损耗并形成发热。

?

这时设备表现为正常的热分布。若设备出现异常，这些发热机理将加剧或表现异常，则其热分布图像也与正常情况不一样。

三、电力设备红外检测

?3.1电力设备发热的机理

?3.2设备故障原因

?3.3各类设备的检测要点

电力设备的红外检测

3.2电力设备故障的分类

3.2.1电气设备的外部故障

所谓高压电气设备的外部故障，主要是指对外界可以直接观测到的设备部位发生的故障。其中又可以分为两种类型：

一类是长期暴露在大气中的各种裸露电气接头因接触不良等原因引起的过热故障。另一类则是由于表面污秽或机械力作用引起绝缘性能降低造成的过热故障，如绝缘子劣化或严重污秽，引起泄漏电流增大而发热。

这类故障可以直接暴露在红外诊断仪器的视场范围之内，所以，检测和诊断都比较容易，能够做到直观且一目了然。

电力设备的红外检测

外部故障原因：

（1）设备设计不合理

（2）安装施工不严格，不符合工艺要求。如连接件的接触表面未除净氧化层及其它污垢；焊接工艺差；或紧固螺母不到位；末拧紧；或者是末加弹簧垫圈；或者是由于连接件内导体不等径等。

（3）导线在风力舞动下或者外界引起的振动等机械力作用下，以及线路周期性过载及环境温度的周期性变化。也会使部件周期冷缩热胀，引起连接松驰。

（4）长期裸露在大气环境中工作，因受雨、雪、雾有害气体及酸、碱、盐等腐蚀性尘埃的污染和侵蚀，造成接头表面材料氧化等。

（5）长期运行引起弹簧老化等。

电力设备的红外检测

?

3.2.2电气设备的内部故障

?

所谓高压电气设备的内部故障，主要是指封闭在固体绝缘、油绝缘以及设备壳体内部的电气回路故障和绝缘介质劣化引起的各种故障。

故障出现在电气设备的内部，无法像外部故障那样能够从设备的外部直接检测出来。

根据各种电气设备的内部结构和运行状态，依据传热学理论，分析传导、对流和辐射三种热传递形式沿不同传热路径的贡献（多数情况下只考虑导与对流），结合模拟试验与大量现场检测实例的统计分析和解体验证，从电气设备外部显现的温度分布热像图，分析判断与其相关的内部故障。

电力设备的红外检测

?（1）内部电气连接不良或触头不良故障。如封闭在绝缘盒内的发电机定子线棒接头焊接不良、各种上高压电气设备内部导电体连接不良、断路器触头不良、高压电力电缆出现鼻端连接不良等。此类故障的发热机制与外部故障相同。

?电力设备的红外检测

（2）介质损耗增大故障。各种以油作绝缘介质的高压电气设备，一旦出现绝缘介质劣化或进水受潮，都会因介质损耗增加而发热。其发热机制属于电压效应发热，发热功率可用P=U2wctgδ表示。

电力设备的红外检测

?（3）绝缘老化，开裂或脱落故障。许多高压电气设备中的导电体绝缘材料因材质不佳或运行中老化，引起局部放电而发热；或者因老化、开裂或脱落，引起绝缘性能劣化或进水受潮，这种故障发热也属于电压效应发热。

（4）电压分布不均匀或泄漏电流过大性故障。

电力设备的红外检测

（5）涡流损耗（铁损）增大性故障。对于由绕组线圈或磁路组成的高压电气设备，由于设计不合理、运行不佳和磁回路不正常引起的磁滞、磁饱和与漏磁；或者由于铁芯片间绝缘破损，造成短路时，均可引起局部发热或铁制箱体发热。其发热机制为铁损或涡流损耗发热。

电力设备的红外检测

6）缺油故障。油浸高压电气设备由于漏油而造成

（油位低下，严重者可引起油面放电，并导致表面温度分布异常。这种热特征，除放电时引起发热外，主要是由于设备内部油面上下介质的热物性不同所致。电力设备的红外检测

2.2.3其他发热

特殊运行方式。过负荷或电压变化过大、单相运行等引起的故障，或者冷却系统设计不合理与堵塞、散热条件差等引起的故障。

三、电力设备红外检测

3.1电力设备发热的机理

3.2设备故障原因

3.3各类设备的检测要点

电力设备的红外检测

3.3各类设备的红外检测要点

一、变压器；二、电流互感器；三、电压互感器；

四、电容器；五、断路器；六、GIS设备；

七、隔离开关；八、避雷器；九、阻波器；

十、绝缘子；十一、电力电缆；

十二、电抗器；十三、导引线；十四、二次设备

各类设备的红外检测要点

3.3.1变压器

???变压器是电网中最为关键的设备之一，担负着电能输送和电压转换的作用。

变压器组成部件包括本体、冷却装置、调压装置、保护装置（气体继电器、储油柜、测温装置等）和出线套管。

目前，红外测温是变压器带电条件下的状态检测有效检测手段之一，通过红外热成像技术可以发现变压器本体、储油柜、套管、冷却器及其控制回路等大量不同类型的缺陷。

各类设备的红外检测要点

?本体

变压器本体由铁芯、线圈、油箱、绝缘油等组成，由于体积大、内部油循环，很难通过红外检测发现变压器内部故障或缺陷，但可以发现严重漏磁一类的发热缺陷。

储油柜

储油柜俗称油枕，为一圆筒型容器。当变压器油热胀时，油由油箱流向储油柜；当变压器油冷缩时，油由储油柜流向油箱。变压器储油柜按照结构可分为敞开式、隔膜式、胶囊式、金属纹波式，在油位指针指示不准的情况下，可以通过红外检测其真实油位。

各类设备的红外检测要点

?套管

变压器套管是将变压器内部高、低压引线引到油箱外部的绝缘套管。套管按结构可分为电容式、充油、纯瓷套管和合成套管。电容式套管由导电杆、电容屏、绝缘油、外瓷套等组成。通过红外检测手段能发现套管缺油、主绝缘介损偏大等各类缺陷，

?冷却器

冷却器又称散热器，用油循环方式散热。变压器常见冷却方式有自冷、风冷、强油风冷等，冷却器主要由散热片、联管、阀门、风扇、潜油泵等组成，能常发现油阀门没打开、冷却效率低下、风扇油泵缺陷。

各类设备的红外检测要点

3.3.2电流互感器

?电流互感器是将系统高电压、大电流的信息传递到低电位、小电流的二次侧，联络一次系统和二次系统的重要元件

；

?电流互感器按照绝缘介质可分为充油电容型、SF6气体绝缘互感器，35kV及以下电压等级有固体绝缘互感器

；

?电流互感器由一次导电回路、电容屏、绝缘油/气体、二次线圈、外瓷套等组成；

?通过红外检测手段不仅能有效发现一次连接点发热等电流致热缺陷，还能检测到介损超标等电压致热型缺陷。

各类设备的红外检测要点

3.3.3电压互感器

?电压互感器是将电网高电压的信息传递到低电压二次侧，是一次系统和二次系统的重要元件；

电压互感器按照结构可以分为电磁式电压互感器和电容式电压互感器两大类；

电容式电压互感器主要由分压电容单元和电磁单元、外加套管组成；

通过红外检测能够有效发现各类电压致热型缺陷

。

各类设备的红外检测要点

3.3.4电容器

耦合电容器

?耦合电容器主要用于工频高压输电线路中，使强电与弱电载两个系统通过电容器耦合隔离，与结合滤波器一起实现载波、通讯等目的。

?耦合电容器结构较为简单，内部由串并联的电容元件组成。

?运用红外热成像检测技术能有效发现其电压致热型缺陷。

各类设备的红外检测要点

3.3.5并联电容器

?并联电容器主要用于补偿电力系统感性负荷的无功功率，以提高功率因数，改善电压质量，降低线路损耗。

?并联电容器主要由电容芯子、浸渍绝缘油、金属外壳和出线结构等几部分组成。

?通过红外检测能发现电容器本体绝缘缺陷和接点发热缺陷。

各类设备的红外检测要点

3.3.6断路器

?本体

瓷柱式断路器本体由灭弧室、支柱瓷瓶及提升、传动机构组成，红外检测通常能检测到灭弧室导电部分发热缺陷

?均压电容器

断路器均压电容器与耦合电容器结构类似

，可主要检测到均压电容器介损超标

热缺陷

各类设备的红外检测要点

3.3.7GIS设备

GIS设备即气体绝缘封闭组合电器，是将变压器以外的高压电气设备元件，全部按照主接线顺序布置在金属罐体内，以SF6气体作为绝缘介质，具有结构紧凑、供电可靠性高、免维护的特点

各类设备的红外检测要点

?套管

GIS设备出线套管由导电部分、外瓷套组成，中间充满SF6气体作为绝缘介质

。表面污秽发热、端部连接接触发热较常见

?罐体

GIS设备罐体由金属导电回路、盆式绝缘子、SF6气体、金属外壳组成，通过红外检测的手段也能发现GIS设备导电回路发热这一类电流致热型缺陷

各类设备的红外检测要点

3.3.8隔离开关

?隔离开关是高压开关中使用最多的一种电气设备，它的作用是将需要检修的电气设备与带电的电网隔离或转换系统设备运行方式。

?隔离开关主要由导电回路、支柱绝缘和操作机构组成。

?该类设备导电接点常年暴露大气中，锈蚀情况严重，经红外检测发现电流致热缺陷较多。

?导电回路

导电回路通过支柱绝缘子固定在底座上，主要包括由操作瓷瓶带动的动触头和导电杆、固定在底座上的静触头（也有在母线上的）、用来连接母线或设备的接线端。刀闸导电回路接点较多，连接触点接触电阻不稳定，电流致热异常多发。

?支柱绝缘子

隔离刀闸支柱绝缘子分为支柱瓷瓶和操作瓷瓶，起支撑和传动的作用，隔离刀闸支柱绝缘子常见红外检测发热缺陷有表面污秽发热和绝缘子裂纹。

各类设备的红外检测要点

各类设备的红外检测要点

3.3.9避雷器

?避雷器的作用是限制电力系统中操作过电压与雷击过电压，该类设备数量较多，现在电网中大部分使用的是金属氧化物避雷器。

因工艺和质量控制原因，避雷器在运行中出现较多因内部受潮而导致的设备故障，通过红外检测能早期发现此类设备隐患。

避雷器缺陷热像是典型的电压致热型。

各类设备的红外检测要点

3.3.10阻波器

?阻波器是载波通信及高频保护不可缺少的高频通信元件，它阻止高频电流向其它分支分流，起减少高频能量损耗的作用。

阻波器通常由电感线圈、调谐元件及避雷器等组成，采用支柱绝缘子或悬式绝缘子支撑，

通过红外检测能发现阻波器线圈和其他元件的发热缺陷。

各类设备的红外检测要点

3.3.11绝缘子

?绝缘子是用来支持导线的绝缘体。

?绝缘子种类很多，主要有：悬式绝缘子（输电线路和变电站构架上常用绝缘子），针式绝缘子（6-10kV配电线路常用绝缘子），棒形绝缘子等，材料有分瓷质、玻璃和合成材料的。

?通过红外检测能发现绝缘子各类电压致热型缺陷。

各类设备的红外检测要点

3.3.12电缆

?电力电缆的主要功能就是传输电能。

?一般由导体（或称导电线芯）、绝缘层、屏蔽层、填充层、内护层、铠装层组成，按绝缘类型及结构可分为油浸纸绝缘电力电缆、塑料绝缘电力电缆和橡皮绝缘电力电缆等。电缆终端和电缆连接部位是电缆故障的多发点。

?通过红外检测不仅能发现各类接点发热等电流致热型缺陷，还可以检测电缆受潮等电压致热型缺陷。

各类设备的红外检测要点

3.3.13电抗器

?电抗器用于无功补偿、限流、稳流等作用的一种电感元件，在电力系统中不可缺少。并联电抗器主要用以补偿电容电流，限制工频和操作过电压；串联电抗器与电容器组串联连接在一起，用以限制开关操作时的涌流及消除高次谐波电流。

?按结构可分为油浸式电抗器和干式电抗器。

?红外检测较容易发现接点发热缺陷，油抗类似油浸变压器，对干式电抗器，还可以发现匝间短路等综合致热型缺陷。

各类设备的红外检测要点

3.3.14导引线

?变电站内导引线起着连接各类设备的作用，承载着高电压、大电流。

导线由铝、钢、铜等材料制成，常用的导引线有铝绞线、钢芯铝绞线等。

红外检测导引线发热缺陷多是电流致热型，金具、线夹和接头为缺陷多发。

各类设备的红外检测要点

3.3.15二次设备

?二次设备是对一次设备进行控制、调节、保护和监测的设备，它包括控制器具、继电保护和自动装置、测量仪表、信号器具等。

?二次回路的内容包括变电站一次设备的控制、调节、继电保护和自动装置、测量和信号回路以及操作电源系统。电力系统还包括为保证其安全可靠运行的继电保护和安全自动装置,调度自动化和通信等辅助系统。

?二次设备及其回路常见红外检测发热缺陷有屏柜过热、元件/模块异常和端子松动发热等。

电力行业标准规范：

????DL/T664-2008带电设备红外诊断应用规范

Q／GDW169-2008油浸式变压器（电抗器）状态评价导则

Q／GDW171-2008SF6高压断路器状态评价导则

…….

DL/T664-2008带电设备红外诊断应用规范

红外导则——红外检测专业术语

?1.4、环境温度参照体

：

用来采集环境温度的物体。它不一定具有当时的真实环境温度，但具有与被检测设备相似的物理属性，并与被测检测设备处于相似的环境之中。

?1.5、一般检测：适用于用红外热像仪对电气设备进行大面积检测。

?1.6、精确检测：主要用于检测电压致热型和部分电流致热型设备的内部缺陷，以便对设备的故障进行精确判断。

红外导则——红外检测专业术语

1.7、电压致热型设备：由于电压效应引起发热的设备。

1.8、电流致热型设备：由于电流效应引起发热的设备。

1.9、综合致热型设备：即有电压效应，又有电流效应，或者电磁效应引起发热的设备。

1.10、噪声等效温差（NETD）：用热像仪观察一个低空间频率的靶标时，当其视频信号的信噪比（S/N）为1时，观察者可以分辨的最小目标与背景之间的等效温差。NETD是评价热像仪探测目标灵敏度和噪声大小的一个客观参数。

1.11、准确度：在最大测量范围内，允许的最大温度误差，以绝对误差或误差百分数表示。

红外导则——检测环境条件要求

2.1、一般检测的要求

a)被检设备是带电运行设备，应尽量避开视线中的封闭遮挡物，如门或盖板；

b)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；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，现场观察可参照附录D;C)户外晴天要避开阳光直接照射或反射进入仪器镜头，在室内或晚上检测应避开灯光的直射，宜闭灯检测。

D)检测电流致热型设备，最好在高峰负荷状态下进行。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

红外导则——检测环境条件要求

2.2、精确检测要求

除满足一般检测的环境要求下，还满足以下的要求

a)风速一般不大于0.5m/s;b)设备通电时间不小于6h，最好在24h以上;c)检测期间天气为阴天、夜间或晴天日落后2h后；

d)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；

e)避开强电磁场，防止强电磁场影响红外热像仪的正常工作。

红外导则——检测环境条件要求

3.1、一般检测

仪器在开机后需进行内部温度校准，待图像温度后即可开始开始工作。

一般先远距离对所用被测设备进行全面扫描，发现有异常后，再有针对性地近距离对异常部位和重点被测设备进行准确检测。

仪器的色标温度量程设置在环境温度加10K-20K左右的温升范围。

有伪彩色显示功能的仪器，宜选择彩色显示方式，调节图像使其具有清晰的温度层次显示，并结合数值手段，如热点跟踪、区域温度跟踪等手段进行检查。

红外导则——现场操作方法

3.1、一般检测

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。

环境温度发生较大变化时，应对仪器重新进行内部温度校准，校准方法按仪器的说明书进行。

作为一般检测，被测设备的辐射率一般取0.9左右。

红外导则——现场操作方法

3.2、精确检测

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。

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，必要时，可使用中、长焦距镜头。线路检测一般需使用中、长度焦距镜头。

红外导则——现场操作方法

3.2、精确检测

为了准确测温或方便跟踪，应事先设定几个不同角度的方向和角度，确定最佳检测位置，并可做上标记，以供今后的复测用，提高互比性和工作效率。

正确选择被测设备的辐射率，特别要考虑金属材料表面氧化对选取辐射率的影响。

将大气温度、相对湿度、测量距离等补偿参数输入，进行必要修正，并选择适当的测温范围。

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。

红外导则——检测周期

检测周期应根据电气设备在电力系统中的作用及重要性，并参照设备的电压等级、负荷电流、投运时间、设备状况等决定。电气设备红外检测管理及检测原始记录。

红外导则——检测周期

4.1变（配）电设备的检测

正常运行变（配）电设备的检测应遵循检测和预试前普测、高温高负荷等情况下的特殊巡测相结合的原则。一般220kV及以上的交（直）流变电站每年不少于两次，其中一次可在大负荷前，另一次可在停电检修及预试前，以便使查出的缺陷在检修中能够得到及时处理，避免重复停电。

110kV及以下重要变（配）电站每年检测一次。

对于运行环境差、陈旧或有缺陷的设备，大负荷运行期间、系统运行方式改变且设备负荷突然增加等情况下，需对电气设备增加检测次数。

红外导则——检测周期

4.1变（配）电设备的检测

新建、改扩建或大修后的电气设备，应在投运待负荷后不超过1个月内（但至少在24h以后）进行一次检测，并建议对变压器、断路器、套管、避雷器、电压互感器、电流互感器、电缆终端等进行精确检测，对原始数据及图像进行存档。

建议每年对330kV及以上变压器、套管、避雷器、电容式电压互感器、电流互感器、电缆头等电压致热型设备进行一次精确检测，做好记录，必要时将测试数据及图像存入红外数据库，进行动态管理。有条件的单位可开展220kV及以下设备的精确检测并建立图库。

93红外导则——判断方法

5.1表面温度判断法

5.2同类比较判定法

5.3图像特征判断法

5.4相对温差判断法

5.5档案分析判断法

5.6实时分析判断法

94红外导则——判断方法

5.1表面温度判断法

?主要适用于电流致热型和电磁效应引起发热的设备。根据侧得的设备表面温度值，对照GB/T11022中高压开关设备和控制设备各种部件、材料及绝缘介质的温度和温升极限的有关规定，结合环境气候条件、负荷大小进行分析判断。

95红外导则——判断方法

5.2同类比较判断法

?根据同组三相设备、同相设备之间及同类设备之间对应部位的温差进行比较分析。对于电压致热型设备，应结合本标准的5.3条进行判断；对于电流致热型设备，应结合本标准的5.4条进行判断。

5.3图像特征判断法

?主要适用于电压致热型设备。根据同类设备的正常状态和异常设备的热像图，判断设备是否正常。注意应尽量排除各种干扰因素对图像的影响，必要时结合电气试验或化学分析的结果，进行综合判断。

96红外导则——判断方法

5.4相对温差判断法

?主要适用于电流致热型设备。特别是对小负荷电流致热型设备，采用相对温差判断法可降低负荷缺陷的漏判率。

5.5档案分析判断法

?分析同一设备不同时期的温度场分布，找出设备致热参数的变化，判断设备是否正常。

5.6实时分析判断法

?在一段时间内使用红外热像仪连续检测某被测设备，观察设备温度随负载、时间等因素变化的方法。

97红外导则——诊断判据

表A.1电流致热型设备缺陷诊断判据

故障特征

缺陷性质

一般缺陷

严重缺陷

危急缺陷

设备类别和部位

热像特征

处理建议

备注

以线夹和接温差不超过电气设备热点温度热点温度＞接头和线头为中心的接触不15K，未达＞80℃或110℃或与金属部夹

热像，热点良

到严重缺陷δ≥80%δ≥95%件的连接

明显

的要求

δ相对温差，如附录J的图J.7、图J.8和图J.16所示

98红外导则——诊断判据

90.7℃80604022.2℃图J.7互感器变比接头发热

99红外导则——诊断判据

图J.8电流互感器接头发热

100红外导则——诊断判据

图J.16耦合电容器电容接头发热

101红外导则——诊断判据

表A.1电流致热型设备缺陷诊断判据

故障特设备类别和部位

热像特征

征

缺陷性质

一般缺陷

严重缺陷

危急缺陷

处理建议

备注

金属部以线夹和接温差不超过热点温度热点温度15K，未达件与金接头和头为中心的接触不＞90℃或＞130℃或属部件线夹

热像，热点良

到重要缺陷δ≥80%

δ≥95%

的连接

明显

的要求

如附录J的图J.42、所示

102红外导则——诊断判据

图J.42220kV线夹发热，接触不良

103红外导则——诊断判据

表A.1电流致热型设备缺陷诊断判据

设备类别和热像特征

故障特征

部位

缺陷性质

一般缺陷

严重缺陷

危急缺陷

处理建议

备注

松股、断温差不超过以导线为中热点温度热点温度15K，未达股、老化金属导线

心的热像，＞80℃或＞110℃或或截面积到重要缺陷δ≥80%

δ≥95%

热点明显

不够

的要求

104红外导则——诊断判据

表A.1电流致热型设备缺陷诊断判据

故障特设备类别和部位

热像特征

征

缺陷性质

一般缺陷

严重缺陷

危急缺陷

处理建议

备注

输电导线的连接器（耐张线夹、以线夹和接温差不超过热点温度热点温度15K，未达接续管、修补管、头为中心的接触不＞90℃或＞130℃或并沟线夹、跳线热像，热点良

到重要缺陷δ≥80%

δ≥95%

线夹、T型线夹、的要求

明显

设备线夹等）

如附录J的图J.41、所示

105图J.41500kV线路线夹发热，接触不良

106红外导则——诊断判据

表A.1电流致热型设备缺陷诊断判据

缺陷性质

设备类别和部位

热像特征

故障特征

一般缺陷

严重缺陷

危急缺陷

温差不超以转头为转头接触过15K，热点温度＞热点温度转头

中心的热不良或断未达到重90℃或＞130℃像

股

要缺陷的δ≥80%

或δ≥95%

要求

隔离开关

温差不超以刀口压过15K，热点温度＞热点温度接弹簧为弹簧压接测量接如附录J的刀口

未达到重90℃或＞130℃不良

触电阻

图J.45所示

中心的热要缺陷的δ≥80%

或δ≥95%

像

要求

处理建议

备注

如附录J的图J.43所示

107红外导则——诊断判据

图J.43隔离开关内转头发热，接触不良

108红外导则——诊断判据

图J.45隔离开关刀口发热，刀口接触不良

109红外导则——诊断判据

表A.1电流致热型设备缺陷诊断判据

缺陷性质

设备类别和部位

热像特征

故障特征

一般缺陷

严重缺陷

危急缺陷

处理建议

备注

以顶帽和内外部的温下法兰为温差不超差约为过10K，中心的热热点温度＞热点温度动静触压指压接测量接50K~70K，像，顶帽未达到重55℃或＞80℃或头

不良

触电阻

如附录J的温度大于要缺陷的δ≥80%

δ≥95%

图J.46和图要求

下法兰温J.48所示

度

断路器

以下法兰温差不超和顶帽为内外部的温过10K，差为40K～中心的热热点温度＞热点温度中间触压指压接未达到重测量接55℃或＞80℃或60K,如附录像，下法头

不良

要缺陷的触电阻

δ≥80%

δ≥95%

J的图J.47所兰温度大要求

示

于顶帽温

110度

红外导则——诊断判据

*>36.7C

36.035.034.033.032.031.030.029.028.027.026.025.024.0*<23.3C

图J.46断路器内静触头发热，接触不良

111红外导则——诊断判据

42.440353025.7图J.48断路器触头发热，内部接触不良

112红外导则——诊断判据

*>50.0C

50.045.040.035.030.025.020.0*<19.0C

?图J.47断路器中间触头发热，接触不良

113红外导则——诊断判据

表A.1电流致热型设备缺陷诊断判据

缺陷性质

设备类别和部位

热像特征

故障特征

一般缺陷

严重缺陷

危急缺陷

处理建议

备注

以串并联出线头或大螺杆出温差不超内外部的温过10K，热点温度＞热点温度测量一线夹为最差为电流互感内连接

螺杆接触高温度的未达到重55℃或＞80℃或次回路30K~45K,

器

不良

热像或以要缺陷的δ≥80%

δ≥95%

电阻

如附录J的要求

图J.9所示

顶部铁帽发热为特征

114红外导则——诊断判据

?图J.9互感器内接头发热

115红外导则——诊断判据

表A.1电流致热型设备缺陷诊断判据

缺陷性质

设备类别和部位

热像特征

故障特征

一般缺陷

严重缺陷

危急缺陷

温差不超以套管顶柱头内部过10K，热点温度热点温度部柱头为并线压接未达到重＞55℃或＞80℃或最热的热不良

要缺陷的δ≥80%

δ≥95%

像

要求

处理建议

备注

套管

柱头

如附录J的图J.31和图J.33所示

116红外导则——诊断判据

*>33.1C

32.030.028.026.024.022.020.018.0*<17.6C

?图J.31变压器套管发热套管缺油及柱头发热

117红外导则——诊断判据

?图J.33套管柱头发热，内连接接触不良

118红外导则——诊断判据

表A.1电流致热型设备缺陷诊断判据

缺陷性质

设备类别和部位

热像特征

故障特征

一般缺陷

严重缺陷

危急缺陷

处理建议

备注

温差不超以熔丝中过10K，热点温度热点温度部靠电容熔丝容量检查熔熔丝

未达到重＞55℃或＞80℃或丝

侧为最热不够

要缺陷的δ≥80%

δ≥95%

的热像

要求

电容器

环氧管的遮挡，如附录J的图J.13所示

温差不超如附录J的以熔丝座熔丝与熔过10K，热点温度热点温度检查熔熔丝座

为最热的丝座之间未达到重＞55℃或＞80℃或图J.13所丝座

热像

接触不良

要缺陷的δ≥80%

δ≥95%

示

要求

119红外导则——诊断判据

?图J.13电容器熔丝发热

120红外导则——诊断判据

表B.1电压致热型设备缺陷诊断判据

设备类别

热像特征

故障特征

温差K处理建议

备注

10kV浇注以本体为中铁芯短路或局式

心整体发热

部放电增大

电流互感

器

4伏安特性或局部放电量试验

以瓷套整体含气体绝缘温升增大，介质损耗、油色谱、的，如附录油浸式

介质损耗偏大

2~3油中含水量检测

J的图J.6所且瓷套上部温度偏高

示

121红外导则——诊断判据

*>31.8C

31.531.030.530.029.529.028.528.027.527.026.5Min.MeanMax.*<26.4C

-20.030.332.9?图J.6互感器介质损耗偏高发热，B相

122红外导则——诊断判据

表B.1电压致热型设备缺陷诊断判据

设备类别

热像特征

故障特征

温差K处理建议

备注

电压互感器（含电容式电压互感器的互感器部分）

10kV浇注以本体为中铁芯短路或局4式

心整体发热

部放电增大

伏安特性或局部放电量试验

油浸式

以整体温升介质损耗偏大、偏高，且中匝间短路或铁2~3上部温度大

芯损耗增大

介质损耗、空载、油色谱及油中含水量测量

123铁芯故障特征相似，温升更明显

红外导则——诊断判据

表B.1电压致热型设备缺陷诊断判据

设备类别

热像特征

故障特征

温差K处理建议

备注

耦合电容器

油浸式

以整体温升偏高或局部过热介质损耗偏大，，且发热符合电容量变化、老化或局部放电

自上而下逐步的递减的规律

2-3进行介质损耗测量

如附录J的图J.10、图J.11、图J.12和图J.17所示

红外导则——诊断判据

*>47.7C

46.044.042.040.038.036.0Min.MeanMax.Min.MeanMax.*<34.3C

34.837.847.634.835.937.2?图J.10耦合电容器电容量减少10%，引起发热

125红外导则——诊断判据

*>35.6C

35.034.033.032.031.030.029.028.0Min.MeanMax.27.023.931.735.926.025.024.0Min.MeanMax.25.427.628.6*<23.4C

?图J.11耦合电容器介质损耗超标，发热

126红外导则——诊断判据

?图J.17断路器并联电容发热

127红外导则——诊断判据

表B.1电压致热型设备缺陷诊断判据

设备类别

热像特征

故障特征

温差K处理建议

备注

采用相对温差判别即δ>20%或有不均匀热像，如附录J的图J.14和图J.15所示

移相电容器

热像一般以本体上部为中心的热像图，正常热像最高温度一般在宽面垂直平分线的2/3高度左右，其表面温升略高，整体发热或局部发热

介质损耗偏大，电容量变化、老化或局部放电

2-3进行介质损耗测量

红外导则——诊断判据

*>43.0C

43.042.542.041.541.040.540.039.539.038.538.0MinMeanMax37.641.244.0*<37.6C

?图J.14电容器局部发热

129红外导则——诊断判据

?图J.15电容器介质损耗偏大引起发热

130红外导则——诊断判据

表B.1电压致热型设备缺陷诊断判据

设备类别

热像特征

故障特征

温差K处理建议

备注

热像特征呈现以套管整体发热热像

高压套管

热像为对应部位呈现局部发热区故障

介质损耗偏大

2~3进行介质损耗测量

穿墙套管或电缆头套管温差更小

局部放电故障，油路或气路的堵塞

红外导则——诊断判据

表B.1电压致热型设备缺陷诊断判据

设备类别

热像特征

处理建故障特征

温差K议

备注

充油套管

热像特征是以油面处为最高温度的热瓷瓶柱

像，油面有一明显的水平分界线

缺油

如附录J的图J.30、图J.31和图J.36所示

红外导则——诊断判据

*>37.4C

36.034.032.030.028.026.024.022.020.018.016.0*<14.7C

?图J.30变压器的套管温度异常，套管缺油

133红外导则——诊断判据

*>33.1C

32.030.028.026.024.022.020.018.0*<17.6C

?图J.31变压器套管发热套管缺油及柱头发热

134红外导则——诊断判据

?图J.36变压器套管发暗，套管缺油

135红外导则——诊断判据

表B.1电压致热型设备缺陷诊断判据

设备类别

热像特征

故障特征

温差K处理建议

备注

氧化锌避雷器

10kV~60kV正常为整体轻微发热，较热点一般在靠近上部且不均匀，多节组合从上到下各节温度递减，引起整体发热或局部发热为异常

阀片受潮或老化

进行直流0.5~1和交流试验

合成套比瓷套温差更小，如附录J的图J.18、图J.19和图J.20所示

红外导则——诊断判据

?图J.19110kV氧化锌避雷器发热

137红外导则——诊断判据

?图J.20220kV避雷器发热

138红外导则——诊断判据

表B.1电压致热型设备缺陷诊断判据

设备类别

热像特征

正常绝缘子串的温度分布同电压分布规律，即呈现不对称的马鞍型，相邻绝缘子温差很小，以铁帽为发热中心的热像图，其比正常绝缘子温度高

瓷绝缘子

绝缘子

发热温度比正常绝缘子要低，热像特征与绝缘子相比，呈暗色调

其热像特征是以瓷盘（或玻璃盘）为发热区的热像

在绝缘良好和绝缘劣化的结合处出现局部过热，随着时间的延长，过热部位会移动

球头部位过热

故障特征

温差K处理备注

建议

低值绝缘子发热（绝缘电阻在10~300MΩ）

如附录J的图J.40所示

1零值绝缘子发热（0~10MΩ）

由于表面污秽引起绝缘子泄漏电流增大

伞裙破损或芯棒受潮

球头部位松脱、进水

如附录J的图J.39所示

如附录J的图J.37所示

如附录J的图J.38所示

0.5合成绝缘子

0.5~1红外导则——诊断判据

?图J.40瓷绝缘子低值，发热

140红外导则——诊断判据

?图J.39瓷绝缘子发热，表面污秽

141红外导则——诊断判据

?图J.37合成绝缘子内部受潮，发热

142红外导则——诊断判据

?图J.38合成绝缘子端部棒芯受潮

，发热

143红外导则——诊断判据

表B.1电压致热型设备缺陷诊断判据

设备类别

热像特征

以整个电缆头为中心的热像

故障特征

温差K处理建议

备注

电缆终端

以护层接地连接为中心的发热

伞裙局部区域过热

根部有整体性过热

电缆头受潮、劣化0.5~1

或气隙

接地不良

5~10