1、電氣設備紅外診斷技術電氣設備溫度測量的意義電氣設備溫度測量的意義設備結構、材料性能往往受溫度影響較大電氣設備表面溫度分布可以反映內部運行狀態設備絕緣、導體等缺陷往往會先期以溫度場異常方式體現引起電氣設備發熱的原因回路電阻損耗增大引起發熱；回路電阻損耗增大引起發熱；介質損耗增大引起發熱；介質損耗增大引起發熱；鐵損增大引起發熱；鐵損增大引起發熱；電壓分布異常和泄漏電流增大引起發熱；電壓分布異常和泄漏電流增大引起發熱；缺油及其它故障引起發熱1、回路電阻損耗增大引起發熱電阻上產生的發熱功率為P= KfI2R （1）式中P 發熱功率(W)Kf 附加損耗系數I通過的負荷電流(A)R載流導體的直流電阻值()

2、1.1引起導電回路不良連接的主要原因導電回路連接結構設計不合理。安裝施工不嚴格，不符合工藝要求。導線在外界機械作用下，導致連接松弛。長期裸露在大氣環境中工作，造成接頭電接觸表面氧化等。電氣設備內部觸頭表面氧化，多次分合后在觸頭間存在有機物或碳化物，觸頭彈簧斷裂或退火老化，因觸頭調整不當或分合時電弧的電腐蝕與等離子蒸汽對觸頭的磨損及燒蝕，造成觸頭有效面積減小等。2、介質損耗增大引起發熱用作電氣內部或載流導體附近電氣絕緣的電介質材料，在交變電壓作用下引起的能量損耗，稱為介質損耗，由此產生的損耗發熱功率為 U-施加的電壓(V);-交變電壓的角頻率;C-介質的等值電容(F);tg-絕緣介質損耗因數。C

3、tgUP22.1 引起介質損耗增大的原因絕緣材料的老化、劣化；受潮、污穢；油設備的缺油、油質劣化、老化；3、鐵損增大引起發熱對于由繞組或磁回路組成的高壓電氣設備，由于鐵芯的磁滯、渦流而產生的電能損耗稱為鐵磁損耗。由于交變磁場的作用，電器內部或載流導體附近的非磁性導電材料制成的零部件，產生渦流損耗，因而導致電能損耗增加和運行溫度升高。3.1 導致鐵損增大原因設備結構設計不合理、運行不正常鐵芯材質不良，鐵芯片間絕緣受損，出現局部或多點短路可分別引起回路磁滯或磁飽和，或在鐵芯片間短路處產生環流，增大鐵損并導致局部過熱。如果出現磁回路漏磁，還會在鐵制箱體產生渦流發熱。4、電壓分布異常和泄漏電流增大引起

4、發熱有些高壓電氣設備，在正常運行狀態下，有一定的電壓分布和泄漏電流。當出現故障時，將改變其分布電壓Ud和泄漏電流Ig的大小，并導致其表面溫度分布異常。其發熱功率是由分布電壓與泄漏電流的乘積決定，即 P=Ud Ig (4)式中Ud 是分布電壓 Ig 是泄漏電流5、缺油及其它故障引起發熱油浸高壓電氣設備由于滲漏或其他原因造成缺油或假油位，嚴重時可以引起油面放電，并導致表面溫度分布異常。過負荷、電壓變動、設備冷卻系統缺陷、散熱條件不良等引起的熱故障。部分常見紅外缺陷典型圖譜44.0136.26080100120最大溫度: 200.9紅外熱像熱成像及其分析技術熱成像技術是一門多樣化的技術，它涉及各個領

5、域各個學科很多知識和技術。要掌握好熱成像技術，僅僅會拍攝一張熱圖像是不夠的。你必須能夠分析熱圖，理解你所看到的結果。這就涉及到下面的知識： 1).輻射知識 2).紅外理論 3).儀器操作 4).熱圖像拍攝技術 5).熱圖像分析技術 實際物體的紅外輻射規律現實中的物體發射和吸收輻射的能力都低于相同條件下的黑體。而且實際物體的輻射強度除與溫度和波長相關外還與該物體的材料性質和表面狀態有關。對于實際的物體來說，其輻射能量與溫度的關系可表示為4)(TTMT實際物體的紅外輻射規律T為輻射率，定義為同一溫度及波長條件下，實際物體的輻射能量與黑體輻射能量的比值： 物體溫度越高，紅外輻射越多；即使物體溫度一樣

6、，高輻射率物體的輻射要比低輻射率物體的輻射要多。所以物體的溫度及表面輻射率決定著物體的輻射能力。)(/ )(TMTMbT影響物體表面輻射率的因素影響物體表面輻射率的因素主要有以下幾個方面： 材料：不同性質的材料對紅外輻射的吸收、透射性能各異。一般絕大多數純金屬表面的輻射率都很低，而非金屬材料，尤其金屬氧化物在紅外光譜區則一般具有較高的輻射率，同種非金屬材料的變化也不大。 表面狀態：一般來說，材料表面越粗糙，輻射率將越高。拋光、光亮、平滑的表面輻射率較低，而噴砂、不光滑的表面輻射率較高。 影響物體表面輻射率的因素幾何形狀：幾何形狀是指目標的物理外形，一個物體即使有低輻射率的光滑表面，但如果其表面

7、上有孔，那么越深的孔里的輻射率就越高。輻射波長：大部分物體輻射率不會隨著波長的變化而有太大的變化，我們常取整個波段輻射率的平均值作為其輻射率值，但有的物體輻射率會隨著波長的變化而有顯著變化。溫度：物體的溫度對輻射率也有影響，但大多數情況下影響較小。一般來說，非金屬材料的輻射率隨溫度升高而減小，金屬的輻射率近似地隨溫度成比例增大，比例系數與金屬電阻率有關。常見材料輻射率表實際物體的紅外輻射、反射、透射W+W+W= Win以上公式體現了能量守恒定律，但吸收、反射和穿透在總輻射中所占的比例，要取決于物體本身的材料特性，體現為吸收率（）、反射率（）、穿透率（），因此，上面的公式也可表示為：+=1 電氣

8、設備紅外熱像的分析分析、判斷依據DL/T 664-2008帶電設備紅外診斷應用規范分析方法直接圖譜分析借助紅外分析軟件電氣設備紅外熱像的分析紅外熱像分析要點紅外缺陷位置識別（依據圖像判別熱點位置）紅外熱像特征（掌握特征）紅外缺陷性質判定（依據標準確定缺陷性質類型）處理意見（根據缺陷性質類型確定處理方式）紅外缺陷位置識別熟悉電氣設備結構辨別圖像缺陷點位置用術語對紅外缺陷位置進行描述紅外熱像特征根據紅外圖像掌握熱像特征（局部、點發熱，整體發熱，溫度梯度）結合缺陷位置判別缺陷發熱類別（內部缺陷、外部缺陷、電壓致熱、電流致熱、電磁致熱）熱像特征描述紅外缺陷性質判定紅外缺陷性質分類一般缺陷：設備存在過熱

9、，有一定溫差，溫度場有一定梯度，但不會引起事故嚴重缺陷：設備存在過熱，程度較重，溫度場分布梯度較大，溫差較大的缺陷危急缺陷：設備溫度超過GB/T 11022規定最高允許溫度；相對溫差極大紅外缺陷性質判定不同類型設備缺陷判定原則電流致熱型設備：DL/T664 標準附錄A電壓致熱型設備： DL/T664 標準附錄B。電壓致熱型設備一般定為嚴重及以上缺陷磁場致熱型：參照電流致熱型判據處理其他類型：參照GB/T 11022規定最高允許溫度及運行經驗確定電氣設備熱缺陷分析判定方法表面溫度判斷法同類比較法圖像特征判斷法相對溫差法檔案分析法實時分析法表面溫度判斷法適用范圍：電流致熱型設備、電磁效應致熱型設備

10、主要依據：GB/T 11022 高壓開關設備和控制設備標準的共同技術要求GB 76390 交流高壓電器在長期工作時的發熱DL/T 664帶電設備紅外診斷應用規范附錄C表面溫度判斷法舉例熱點位置：10kV電容器組刀閘靜觸頭熱想特征：以觸頭為中心的熱像，熱點明顯熱點最高溫度：94.5 ；最大相對溫差：66 ；同類比較法適用范圍：電流致熱型設備、電壓致熱型設備主要依據：DL/T 664帶電設備紅外診斷應用規范方法：根據同組三相設備、同相設備之間及同類設備之間對應部位的溫差進行比較分析，確定缺陷類型。同類比較法舉例電容器發熱，熱區溫度明顯高于同類設備說明存在缺陷。110kV耦合電容器缺油C相上部的低溫

11、部位為缺油區，而且整體溫度明顯高于另外兩相。查明為缺油受潮。圖像特征判斷法適用范圍：電壓致熱型設備主要依據： DL/T 664帶電設備紅外診斷應用規范附錄圖譜注意事項：應盡量排除干擾因素，必要時結合電氣試驗或化學分析結果綜合判斷。圖像特征判斷法舉例石家莊供電公司東寺220kV 變電站223B 相耦合電容器，第三節耦合電容器及小套管處發熱異常，第三節耦合電容器表面溫度為12.7 ，小套管表面溫度為85（正常相溫度為10.7），屬嚴重缺陷。經查，發熱原因小套管引線斷線，套管根部高阻接地導致發熱引起小瓷套崩裂（但電壓抽取正常）。底部由于滲油、受潮或放電使得第三節耦合電容器內部溫度升高，通過瓷套傳遞從

12、而表現出來。當日立即停電并連夜查找備件，次日更換完畢后恢復正常。圖像特征判斷法舉例斷路器頂帽和下法蘭為中心熱像，先法蘭溫度高于頂帽溫度。圖像特征符合斷路器中間觸頭接觸不良特點。相對溫差法適用范圍：電流致熱型設備，特別是對小負荷電流致熱型設備可降低小負荷缺陷的漏判率。主要依據： DL/T 664帶電設備紅外診斷應用規范附錄A相對溫差法舉例缺陷相CT熱點溫度44.3 ，正常相對應位置32.7 。相對溫差78%。溫差11.6，符合一般缺陷特征相對溫差法舉例刀閘B相出現過熱，最高溫度103.9 ，最低溫度47 。最大相對溫差達到110；屬于緊急缺陷。停電后進行處理缺陷消除，溫度恢復正常值。檔案分析法和

13、實時分析法適用范圍：各類設備需要建立電氣設備紅外檔案或進行長時間連續觀測紅外圖譜分析判據電壓致熱型設備判據電流致熱型設備判據綜合致熱型設備判據電磁致熱型判據電流致熱型設備缺陷判別依據： DL/T 664帶電設備紅外診斷應用規范附錄A步驟：識別設備類別、部位辨別熱像特征根據紅外測溫數據判定缺陷性質最高溫度點溫度確定計算相對溫差1.依據熱圖特征進一步確定缺陷電流致熱型設備缺陷判別舉例1、識別缺陷部位名稱；電流互感器連接片過熱缺陷2、熱像特征描述； 以線夾和接頭為中心的熱像3、根據所給數據,分析判定缺陷性質熱點溫度73.8 ，環境溫度24.9 .計算得熱點相對溫差85.07%。根據DL664標準應判

14、定為嚴重缺陷最高溫度環境溫度相對溫差%設備173.8 24.9 85.07 設備232.2 24.9 -19.18 設備333.6 24.9 16.09 電流致熱型設備缺陷判別舉例最高溫度環境溫度相對溫差%區域1146.4 26.0 74.25 區域257.0 26.0 0.00 區域357.0 26.0 0.00 1、識別缺陷部位名稱；該發熱處為隔離開關刀口（握手處）； 2、熱像特征描述； 以刀口壓接處為中心的熱像。3、根據所給數據,分析判定缺陷性質熱成像測得的中相最高溫度146.4，熱點溫度大于130，應判斷為危急缺陷；電流致熱型設備缺陷判別舉例1、識別缺陷部位名稱；該發熱處為隔離開關刀口

15、（握手處）； 2、熱像特征描述； 以刀口壓接處為中心的熱像。3、根據所給數據,分析判定缺陷性質熱成像測得的中相最高溫度70.9，相對溫差73.67%，應判斷為一般缺陷；最高溫度環境溫度相對溫差%設備170.9 29.5 73.67 設備240.4 29.5 -7.34 設備341.2 29.5 6.84 電壓致熱型設備缺陷判別依據： DL/T 664帶電設備紅外診斷應用規范附錄B步驟：識別設備類別、部位辨別熱像特征根據紅外測溫數據及圖譜特征判定缺陷性質最高溫度點溫度確定計算相對溫差依據熱圖特征進一步確定缺陷電壓致熱型設備缺陷判別舉例1、識別缺陷部位名稱；該發熱處為瓷質絕緣子鐵帽； 2、熱像特征

16、描述； 以絕緣子鐵帽為中心的熱像。相鄰絕緣子溫差很小。熱點溫差超過1 3、缺陷性質判定熱成像圖特征符合低值絕緣子發熱特點；電壓致熱型設備缺陷判別舉例1、識別缺陷部位：復合絕緣子端頭部位； 2、熱像特征描述： 復合絕緣子端頭部位出現熱點。熱點溫差超過1 3、缺陷性質判定熱成像圖特征符合合成絕緣子發熱特點；電壓致熱型設備缺陷判別舉例耦合電容器下節介損偏大發熱電磁致熱性缺陷判據依據： 可依據電流致熱型設備判據處理步驟：識別設備類別、部位辨別熱像特征根據紅外測溫數據及圖譜特征判定缺陷性質最高溫度點溫度確定計算相對溫差依據熱圖特征進一步確定缺陷性質電磁致熱型缺陷舉例變壓器磁屏蔽不良，渦流導致損耗發熱。綜

17、合致熱型缺陷判據依據： ： DL/T 664帶電設備紅外診斷應用規范綜合判斷缺陷性質步驟：識別設備類別、部位辨別熱像特征根據紅外測溫數據及圖譜特征判定缺陷性質最高溫度點溫度確定計算相對溫差1.依據熱圖特征進一步確定缺陷性質其他熱缺陷舉例變壓器散熱器油路關閉造成散熱不良其他熱缺陷舉例套管缺油穿墻套管渦流發熱互感器二次接點發熱電纜接頭發熱其他熱缺陷舉例避雷器發熱阻波器渦流發熱紅外缺陷處理意見一般缺陷：注意觀察發展，有計劃安排實驗檢修消除缺陷嚴重缺陷：應盡快處理。可采取降負荷、加強監視確認缺陷性質后立即處理等措施危急缺陷：立即安排處理。紅外圖譜分析應注意的要點設備類別和缺陷部位識別正確設備發熱類型判

18、斷準確保證紅外熱像相關參數正確紅外圖譜分析應注意的要點圖像分析時注意反射、大氣擾動等對溫度值的影響高輻射率物體的紅外圖像表面溫度接近它的真實溫度,低輻射率物體的紅外圖像表面溫度接近環境溫度. 如果一個電力設備由兩部分連接在一起,兩者溫度應該一樣,但我們如果看到圖像上溫度差別很大,那一定是由于兩者材料不同或表面光潔度不同,使二者具有不同的輻射率,看上去溫度低的部分反射了環境溫度或者天空的溫度(會出現負溫度值) 紅外圖譜分析應注意的要點注意環境溫度、負荷電流等參數對缺陷定性的影響熱點溫升小于15K時，不宜采用DL/T664標準附錄A規定確定缺陷性質。對于負荷率小、溫升小但相對溫差大的設備，可在增大

19、負荷后復測，當無法改變負荷時可暫定為一般缺陷嚴格依據DL/T664標準確定缺陷性質影響紅外熱成像測量精度的因素 熱像儀顯示的紅外圖像是物體紅外輻射的二維圖像化，它反映物體表面的溫度分布狀況，但要想準確測量圖像中物體各點的溫度，還要對一些物體參數進行設置，如輻射率、距離等，同一物體不同的參數設定，將對溫度測量結果產生很大的影響。影響紅外熱成像測量精度的因素 物體的輻射率反射表觀溫度物體與熱像儀之間的距離相對濕度大氣溫度其他擾動紅外圖像的拍攝溫度范圍、聚焦效果和構圖溫度范圍、聚焦效果和構圖輻射率、距離、電平值和溫度跨度色彩模式的選擇避免環境的干擾溫度范圍、聚焦效果和構圖圖像拍攝受應首先注意熱像儀的

20、溫度范圍；拍攝時的聚焦效果和圖像構成。這三個方面在圖像拍攝后將無法改變。錯誤選擇的溫度范圍將使紅外熱圖在溫度超限區域失去對比度，并導致溫度測量錯誤。聚焦不良好拍攝出來的圖像模糊、不清晰，同時也影響測量結果的準確性。紅外熱圖的構圖應將要測量的目標物體顯著表現出來，使圖像美觀，便于識別。不能將其放在圖像的拐角或邊緣。此外，拍攝時與目標的距離對拍攝效果和準確測溫也有較大影響。應當在安全允許的情況下盡可能靠近被攝目標。輻射率、距離、電平值和溫度跨度正確的目標輻射率設定才能實現準確的溫度測定。此外，距離此參數也對測溫的準確性有一定影響。拍攝時應所選擇恰當的電平值和跨度值能夠優化圖像，提高圖像的對比度。溫

21、度跨度指圖像顯示最高溫與最低溫之間的跨度，可以認為它就是“熱對比度”。紅外熱圖的溫度跨度越寬圖像的對比度越差，反之越好；電平值是溫度跨度值的中間值，可以認為是“熱亮度”。該值越高，圖像越暗。在實際測量中，我們常采用自動調節電平值和跨度值，但對于與環境溫差較大，自身溫度分布差別不大的目標，手動調節圖像會更清晰，如測量電壓致熱型設備的電容器、避雷器或線路的絕緣子色彩模式的選擇色彩模式或調色板實現將熱圖中的溫度信息以不同的顏色表現出來。合適的色彩模式可以將溫度的分布狀況以較好的顏色對比度來顯示圖像中的溫度層次。一般高對比度的色彩模式用于顯示低對比度的目標；低對比度的色彩模式顯示用于高對比度的目標 避

22、免環境的干擾環境的干擾有點源目標的反射干擾、背景輻射干擾、氣象條件的干擾的干擾等情形。點源目標的反射容易讓我們產生錯覺，它并不是目標真實的輻射，我們可以通過調整拍攝角度來判斷和識別。目標真實的溫度分布是漸變的，而反射的溫度分布則不同，避免環境的干擾避免環境的干擾對于背景干擾，一般而言，高輻射率物體的紅外圖像表面溫度接近它的真實溫度,低輻射率物體的紅外圖像表面溫度接近環境溫度。這正是由于，低輻射率物體表面反射環境溫度所致。因此，如果一個電力設備由兩部分連接在一起,兩者溫度應該一樣,但我們如果看到圖像上溫度差別很大,那一定是由于兩者材料不同或表面光潔度不同,使二者具有不同的輻射率,看上去溫度低的部

23、分反射了環境溫度或者天空的溫度(會出現負溫度值)目前省內電氣設備紅外帶電診斷工作存在的問題紅外成像設備配置 紅外熱像儀配置數量不足；熱像儀的配置檔次缺少針對性；存在紅外熱像儀閑置或故障損壞現象；目前省內電氣設備紅外帶電診斷工作存在的問題人員素質2.1 紅外檢測人員對電氣設備構造、原理不熟悉；2.2 對紅外測溫基本原理不了解；2.3 對所使用的設備不熟；2.4 對相關規程不了解；2.5 紅外圖譜分析能力偏弱；2.6 現場紅外檢測技術能力不足；目前省內電氣設備紅外帶電診斷工作存在的問題管理水平相關管理標準、技術標準配備、制定不全面；紅外熱像圖譜分析、檔案管理等有待提高；紅外測溫工作未能很好的與日常

24、運行管理、缺陷管理等形成體系化重視程度精確紅外測溫工作紅外精確測溫工作的三個階段1、準備階段熱像儀電池充電、存儲卡檢驗、設備開機檢測、主要參數設定以及其他輔助工具等（如三腳架、照明設備、記錄本等）精確紅外測溫工作2、測試階段測試時間：日落后2小時，日出前2小時測試環境：風速、雨霧、現場應關閉照明紅外圖片：110kV及以下設備至少保證每三相同類設備有一張紅外圖片。220kV級以上設備應保證每個設備有一張紅外圖片。同時對應紅外圖片應有一張可見光圖片文件命名：可見光與紅外圖片應恰當命名精確紅外測溫工作3、分析階段宜采用軟件分析分析應給出：熱點位置、特征描述缺陷性質判定及其依據處理意見建議紅外熱像儀參

25、數設定輻射率：0.9距離：15m熱像儀溫度檔位：紅外熱像儀一般有兩個以上溫度測量檔位，使用前應根據預估的被測電氣設備可能溫度值進行設置，盡可能采用可覆蓋設備可能溫度范圍條件下最小的溫度范圍檔位紅外熱像儀測溫跨度紅外熱像儀測溫跨度指熱像儀中對應偽彩色最高溫度值與最低溫度值的差值。熱像儀使用前應根據被測設備可能的發熱類型進行初步設定。一般應確保測溫跨度覆蓋被測設備最高溫度與本體平均溫度范圍，并以能清晰成像為原則。紅外熱像儀參數設定電平值或測溫平均值該值指紅外熱像儀溫度跨度的中間值對應的實際溫度值。該值一本設定為電氣設備整體或所關心區域的平均溫度值。恰當設置該值與測溫跨度該值可以有效發現溫升較低的各

26、類非電流熱致熱型缺陷。紅外熱像儀參數設定環境參考體溫度用來采集環境溫度的物體。它不一定具有當時的真實環境溫度，但具有與被測設備相似的物理屬性，并與被檢測設備處于相似環境中。一般可選取停運的電氣設備同類材質部位，選取時還需特別注意其表面氧化、覆污等情況應盡可能與被測設備相類似，并最好與被設備處于同一方向或同一視場中。紅外熱像儀參數設定測試距離紅外精確測溫要求在保證安全的前提條件下盡可能接近被測目標。確定測試位置后應根據測試點與被測點距離設置該參數該參數的設置一般可以采用目測熱像儀鏡頭與被測目標之間距離的方式進行設置。紅外熱像儀參數設定環境溫度、濕度值測溫工作開始前應首先讀取溫濕度計上的溫度、濕度數據作為環境（大氣）溫度及濕度值參數的設定數據。其他的參數設定根據現場需要進行偽彩色、溫度分析方式等參數設置。建議一般電流致