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红外热像仪在电力系统中的应用
来源:南京华崛电子有限公司  人气:58  发布时间:2026-04-29
目前,在电力系统中,普及使用红外热成像技术,能在早期发现电力运行设备隐患及缺陷,为电力部门提前采取相应的解决措施提供依据,能有效的控制运行设备隐患及缺陷漫延发展,对提高电力运行设备的健康水平和供电可靠性有着非常重要的意义。

 一、正常运行的电力设备,由于电流、电压的作用,将产生发热。这些发热的形式是多种多样的,主要存在下列三种方式:

1、电阻损耗 (电流):按照焦耳定律,电流通过导体存在的电阻将产生热能。 

2、介质损耗(电压):电气绝缘介质,由于交变电场的作用,用介质极化方向不断改变而消耗电能并引起发热。 

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。 

以上三种发热形式,在正常运行的设备中也同样存在,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 。 


二、电力设备热故障分类 

1、电气设备的外部故障:所谓电力设备的外部故障,主要是指对外界可以直接观测到的设备部位发生的故障。
 (1)、刀匝压接弹簧接触不良: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。 
(2)、磁绝缘子表面污秽 :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。 这类故障以局部过热的形态向其周围辐射红外线,可以直接暴露在红外诊断设备的视场范围之内,其红外热像图显现出以故障点为中心的热场分布。所以,检测和诊断都比较容易,能够做到直观且一目了然。 
(3)、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;压接工艺等原因; 
(4)、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,使部件周期冷缩热胀,引起连接松驰; 
(5)、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; 
(6)、长期运行引起弹簧垫圈老化等。 

2、电气设备的内部故障:所谓电力设备的内部故障,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作用(多数情况下只考虑导与对流),结合模拟试验、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。 

三、红外检测专业术语 温升 :被测设备表面温度和环境温度参照体表面温度之差(两个对应测点之间的温差与其中较热点的温升之比的百分数)。 温差 :不同被测设备或同一被测设备不同部位之间的温度差。 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、电压致热型设备:由于电压效应引起发热的设备。 
2、电流致热型设备:由于电流效应引起发热的设备。 
3、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。 

四、一般检测的要求 
1、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; 
2、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。 
3、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。 
4、检测电流致热型设备,尽量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。 

五、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 :
1、风速一般不大于0.5m/s; 
2、设备通电时间不小于6h,尽量在24h以上; 
3、检测期间天气为阴天、夜间或晴天日落后2h后; 
4、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; 
5、避开强电磁场,防止强电磁场影响红外热像仪的正常工作。 

六、检测仪器的要求
 
1、便携式红外热像仪:能满足精确检测的要求,测量精度和测温范围满足现场测试要求,性能指标较高,具有较高的温度分辨率及空间分辨率,具有大气条件的修正模型,操作简便,图像清晰、温度,有目镜取景器,分析软件功能丰富。
 
2、手持(枪)式红外热像仪:能满足一般检测的要求,有至高点温度自动跟踪,采用LCD显示屏,可无取景器,操作简单,仪器轻便,图像比较清晰、稳定。 

3、线路适用型红外热像仪:满足红外热像仪的基本功能要求,配备有中、长焦距镜头,空间分辨率达到使用要求(当采用飞机巡线检测时,红外热像仪应具备普通宽视野镜头和远距离窄视野镜头,并且可由检测人员根据要求方便切换)。 

4、在线型热像仪:将热像探头固定在被检测设备附近,进行在线测试,并将信号反馈到主控系统。要求有外部供电接口,连续稳定工作时间长,并能满足全天候的环境使用条件,其信号和接口可根据系统要求定制。 

七、现场操作方法 一般检测 

1、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。

 2、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。 

3、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。

 4、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。 

5、应充分利用仪器的有关功能,如图像平均、自动跟踪等,以达到检测效果。

 6、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。

 7、作为一般检测,被测设备的辐射率一般取0.9左右。 

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