關于帶電設備紅外診斷第一頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一前言、紅外線理論及基本概念紅外線是一種電磁波（英國物理學家FW赫胥爾在1800年發現）(0.75m

1000m)，高于無線電波，位于可見光紅色光帶之外。10nm100nm1μm10μm100μm1mm10mm100mm1m10m100m1kmX-射線紫外線可見光紅外線微波無線電2μm13μm第二頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一紅外熱像圖和可見光圖比較紅外熱圖可見光圖可見光的波長范圍為0.38~0.78m，普通玻璃能透過可見光，但是卻幾乎不能透過紅外線。第三頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一紅外線就在我們身邊！ 熱量或熱輻射是紅外線的主要來源，任何溫度高于絕對零度（-273.16K）的物體都會發出紅外線。比如冰塊也會輻射紅外線。第四頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一第五頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一紅外熱像技術 紅外熱像技術是研究紅外輻射的產生、傳輸、轉換、探測并付諸于應用的科學技術。熱傳輸的方式 熱傳輸有三種方式，分別是：傳導、對流和輻射。對流通常只發生在流體介質中。紅外熱成像儀 顯示目標熱像的過程，叫做紅外熱成像。而實現這個過程的設備稱為紅外熱成像裝置。第六頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一紅外探測器的工作原理A、紅外探測器：能把被測物體紅外輻射量的變化變成電量變化的裝置。B、紅外熱像儀一般是由三部分組成：紅外探測頭、圖像處理、監視器；探測器分為光機掃描型和聚焦平面凝視型。C、光機掃描指紅外探測頭由高速光學機掃描裝置和低溫致冷裝置等組成其原理：光機掃描是通過平行光束掃描技術，將進入硅窗口的被測物體表面紅外輻射經紅外光學器件掃描到多元探測器列陣上，該探測器列陣處于低溫恒器內，一般是冷卻到-186°C的多元紅外探測器列陣，逐點把紅外輻射信號轉換成電信號，經放大處理后，被測物體表面的熱分布以可見光圖像顯示在屏幕上。第七頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一IRoptics2dim.detector-matrix焦平面探測器光機掃描探測器第八頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一D、焦平面紅外探測器的工作原理：是依靠探測微型輻射熱量的熱探測器(Microbolometer)。探測器通過吸收入射的紅外輻射致使自身溫度上升，從而引起探測器電阻變化，在外加電壓的情況下進而產生信號電壓。紅外輻射能微橋第九頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一

目標

空氣

熱像儀

熱圖第十頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一目標物體黑體：在任何情況下對一切波長的入射輻射的吸收率都等于1的物體。普朗克定律、維恩位移定律和斯蒂芬-波爾茲曼定律對黑體的輻射作了全面地描述。第十一頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一普朗克定律：描述了黑體輻射強度、溫度和波長的 關系。一個理想的輻射體所發出的電磁波功率，隨波 長的分布可用PLANCK定律公式示：第十二頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一光波輻射量（J）波長(um)

第十三頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一第十四頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一第十五頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一WobjWbb第十六頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一波長（μm）光譜輻射能黑體輻射源,=1灰體輻射源,<1第十七頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一入射輻射W反射輻射W吸收輻射W透射輻射W吸收系數（）反射系數（）透射系數（）

W=W+W+W第十八頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一第十九頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一影響輻射率的因素不同的材料性質

化學成分和性質,物理性質和內部結構. 絕大多數純金屬很低,非金屬較高2.表面狀態

表面粗糙度,非金屬受影響較小,金屬受影 響較大溫度的影響

非金屬隨溫度升高而減小,金屬隨溫度升高而減小第二十頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一物體(非黑體)表面輻射特性：

A、輻射率強烈的取決于其表面特性；

B、高度拋光的金屬表面的發射率非常小；

C、所有金屬表面的輻射率隨溫度而增加；

D、表面粗糙和氧化層的形成使發射率明顯地增加；

E、非金屬表面的發射率比金屬表面的發射率高得 多，一般隨溫度的增加而減少；

F、具有有色氧化物的金屬(鐵、鋅、鉻)的發射率比有 白色氧化物的金屬(鈣、鋁、鎂)高得多。

G、涂有油漆的金屬表面輻射率比沒涂油漆的金屬表 面會高

H、紅色油漆和黃色油漆的表面輻射率比較接近注：在檢測過程中，由于輻射率對測溫影響很大，因此必須選擇正確的輻射系數，對于電力設備，其發射率一般在0.85-0.95之間。第二十一頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一吸收分子透射率近紅外中紅外遠紅外波長053181415氣體的吸收和再輻射能力

由于物體所發出的熱輻射在到達測量系統的過程中要穿過大氣，因此必須考慮紅外線通過大氣時所受到的影響。紅外線通過大氣所受到的衰減，主要來自氣體分子和塵埃的吸收散射?？蓞⒖聪聢D：第二十二頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一紅外熱成像儀性能的重要參數噪聲等效溫差（溫度分辨率-靈敏度）準確度分辨頻率空間分辨率第二十三頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一噪聲等效溫差（溫度分辨率-靈敏度）NETD：用熱像儀觀察一個低空間頻率的標靶是，當其視頻信號的信噪比（S/N）為1時，觀察者可以分辨的最小目標與背景之間的等效溫差。（可分辨兩點之間的溫度差別的能力）例如：0.08℃

準確度:在最大測溫范圍內，允許的最大溫度誤差，儀絕對誤差貨誤差百分數表示。第二十四頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一在極佳的動態效果下(50幀/秒)，具有相當高的熱靈敏度(0.08?C)。50幀/秒30幀/秒第二十五頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一第二十六頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一

空間分辨率是紅外測溫儀器分辨空間尺寸能力的技術參數（儀器可分辨物體大小的能力）。以毫弧度表示?？臻g分辨率=丌/180x鏡頭度數÷像素數3.14/180x24?÷320=1.3毫弧度VH24°18°視場角(Fieldofview)與水平、垂直寬度的關系H=24/3602DV=18/3602D(D代表目標距離)第二十七頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一有效的檢測距離能達到多遠？-與儀器空間分辨率、檢測目標大小、目標溫度等因素有關。例如:（24度鏡頭）空間分辨率為1.3毫弧度(mrad)代表儀器在10米遠可分辨出大于或等于13mm（1.3厘米）的目標，100米遠可分辨出大于或等于13厘米的目標。同理：（12度鏡頭）空間分辨率為0.65毫弧度(mrad)代表儀器在10米遠可分辨出大于或等于6.5mm（0.65厘米）的目標，100米遠可分辨出大于或等于6.5厘米的目標。第二十八頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一第二十九頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一焦平面探測器標準鏡頭24°×18°像素320×240第三十頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一一、引用標準：《帶電設備紅外診斷應用規范》

DL/T664-2008第三十一頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一二、名詞術語溫升temperaturerise：被測設備表面溫度和環境溫度參照體之間溫度之差。溫差temperaturedifference：不同被測物或同一被測物不同部位之間的溫度差。相對溫差點relativetemperaturedifference：兩個對應測點之間的溫差與其中較熱點的溫升之比的百分數。相對溫差δt可用下式求出：第三十二頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一二、名詞術語τ1和T1——發熱點的溫升和溫度；τ2和T2——正常相對應點的溫升和溫度；T0——環境參照體的溫度。第三十三頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一二、名詞術語環境溫度參照體referencebodyofambienttemperature：用來采集環境溫度的物體叫環境溫度參照體。它可能不具有當時的真實環境溫度，但它具有與被測物相似的物理屬性，并與被測物處在相似的環境之中。一般檢測normalmeasurement：適用于紅外熱像儀對電氣設備進行大面積檢測。精確檢測precisemeasurement：主要用于檢測電壓致熱型和部分電流致熱型設備的內部缺陷，以便對設備的故障進行精確判斷。第三十四頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一二、名詞術語電壓致熱型設備heatingofeqripenmtcausedbyvoletage：由于電壓效應引起發熱的設備。電流致熱型設備heatingofeqripenmtcausedbycurrent：由于電流效應引起發熱的設備綜合致熱型設備heatingofeqripenmtcausedbymultipleeffect：極有電壓效應，又有電流效應，或者電磁效應引起發熱的設備第三十五頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一二、名詞術語噪聲等效溫差（NETD）noiseequivalenttemperaturedifference：用熱像儀觀察一個低空間頻率的標靶是，當其視頻信號的信噪比（S/N）為1時，觀察者可以分辨的最小目標與背景之間的等效溫差。（可分辨兩點之間的溫度差別的能力）準確度rccuracy:在最大測溫范圍內，允許的最大溫度誤差，儀絕對誤差貨誤差百分數表示。第三十六頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一三、紅外檢測周期檢測周期應根據電氣設備在電力系統中的作用及重要性，并參照設備的電壓等級、負荷電流、投運時間、設備狀況等決定。3.1變（配）電設備的檢測3.2輸電線路的檢測3.2旋轉電機的檢測第三十七頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一三、紅外檢測周期3.1變（配）電設備的檢測正常運行變（配）電設備的檢測應遵循檢修和預試前普測、高溫高負荷等情況下的特殊巡視相結合的原則。一般220kV及以上交（直）流變電站每年不少于兩次，其中一次可在大負荷前，另一次可在停電檢修及預試前，以便使查出缺陷能夠得到及時處理，避免重復停電。110kV及以下重要重要變（配）電站每年檢測一次第三十八頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一三、紅外檢測周期3.1變（配）電設備的檢測對于運行環境差、陳舊或有缺陷的設備，大負荷運行期間、系統運行方式改變且設備負荷突然增加等情況下，需對電氣設備增加檢測次數。新建、改擴建或大修后的電氣設備，應在投運帶負荷后不超過1個月內（但至少在21h以后）進行一次檢測，并建議對變壓器、套管、避雷器、電容式電壓互感器、電流互感器、電纜頭等電壓致熱型設備進行一次精確檢測，對原始數據及圖像進行存檔。建議每年對330kV及以上對變壓器、套管、避雷器、電容式電壓互感器、電流互感器、電纜頭等電壓致熱型設備進行一次精確檢測，作好記錄，必要時將測試數據及圖像存入紅外數據庫，進行動態管理。有條件的單位可開展220kV及以下設備的精確檢測并建立圖庫。第三十九頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一三、紅外檢測周期3.2輸電線路的檢測輸電線路的檢測一般在大負荷前進行。對正常運行的500kV及以上架空線路和重要的220（330）kV架空線路接續金具，每年宜檢測一次110kV線路和其他的220（330）kV線路，可每兩年進行一次新投運和做相關大修后的線路，應在投運帶負荷后不超過1個月內（但至少在21h以后）進行一次檢測第四十頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一三、紅外檢測周期3.2輸電線路的檢測對于線路上的瓷絕緣子及合成絕緣子，有條件和經驗的也可以進行檢測。對正常運行的電纜線路設備，主要是電纜終端，110kV及以上電纜每年不少于兩次；35kV及以下電纜每年至少一次。對重負荷線路，運行環境差時應適當縮短周期；重大事件、重大節日、重要負荷以及設備負荷突然增加等特殊情況應增加檢測次數。第四十一頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一三、紅外檢測周期3.3旋轉電機的檢測旋轉電機運行中的檢測主要包括碳刷及出線母線的檢測，可每年一次或在機組檢修前。進行定子鐵芯損耗試驗時，應使用紅外熱像儀進行溫度分布測量。必要時可以利用紅外熱像儀進行定子繞組接頭的開焊、斷股缺陷的查找，以及用于線棒通流試驗的檢查。第四十二頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一四、檢測環境條件要求4.1一般檢測要求被檢設備是帶電運行設備，應盡量避開視線中的封閉遮擋物，如門和蓋板等。環境溫度一般不低于5℃，相對濕度一般不大于85%；天氣以陰天、多云為宜，夜間圖像質量為佳；不應在雷、雨、霧、雪等氣象條件下進行，檢測時風速一般不大于5m/s。戶外晴天要避開陽光直接照射或反射進入儀器鏡頭，在室內或晚上檢測應避開燈光的直射，宜閉燈檢測。檢測電流致熱型設備，最好在負荷高峰下進行。否則，一般應在不低于30%的額定負荷下進行，同時應充分考慮小負荷對測試結果的影響。第四十三頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一四、檢測環境條件要求4.2精確檢測要求除滿足一般檢查的環境要求外，還應滿足以下要求：風速一般不大于0.5m/s。設備通電時間不小于6h，最好在24h以上。檢測期間天氣為陰天、夜間或晴天日落2h后。被檢測設備應具有均衡的背景輻射，應盡量避開附件輻射源的干擾，某些設備被檢查時還應避開人體熱源等的紅外輻射。避開強電磁場，防止強電磁場影響紅外熱像儀的正常工作。第四十四頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一五、檢測儀器要求5.1便攜式紅外熱像儀能滿足精確檢測的要求，測量精度和測溫范圍滿足現場測試要求，性能指標較高，具有較高的溫度分辨率和空間分辨率，具有大氣條件的修正模型，操作簡便，圖像清晰、穩定，有目鏡取景器，分析軟件功能豐富，具體可參考《帶電設備紅外診斷應用規范附錄F第四十五頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一五、檢測儀器要求5.2手持（搶）式紅外熱像儀能滿足一般檢測的要求，由最高點溫度自動跟蹤，采用LCD顯示屏，可無取景器，操作簡單，儀器輕便，圖像比較清晰、穩定。具體可參考《帶電設備紅外診斷應用規范》附錄G5.3線路適用型紅外熱像儀滿足紅外熱像儀的基本功能要求，配備有中、長焦鏡頭，空間分辨率達到使用要求。第四十六頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一六、紅外熱像儀的校驗第四十七頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一七、現場操作方法7.1一般檢測儀器在開機后需要進行內部溫度校準，待圖像穩定后即可開始工作。一般先遠距離對所有被測設備進行全面掃描，發現異常后，再針對性地近距離對異常部位和重點被測設備進行準確檢測。儀器的色標溫度量程宜設置在環境溫度加10K～20K左右的溫升范圍。第四十八頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一七、現場操作方法7.1一般檢測有偽彩色顯示功能的儀器，宜選擇彩色顯示方式，調節圖像使其具有清晰的溫度層次顯示，并結合數值測溫手段，如熱點跟蹤、區域溫度跟蹤等手段進行檢測。應充分利用儀器的有關功能，如圖像平均、自動跟蹤等，以達到最佳檢測效果。環境溫度發生較大變化時，應對儀器重新進行內部溫度校準，校準方法按儀器的說明書進行。作為一般檢測，被測設備的輻射率一般取0.9左右。第四十九頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一七、現場操作方法7.2精準檢測檢測溫升所用的環境溫度參照體應盡可能選擇與被測設備類似的物體，且最好能在同一方向或同一視場中選擇。在安全距離允許的條件下，紅外儀器宜盡量靠近被測設備，使被測設備（或目標）盡量充滿整個儀器的視場，以提高儀器對被測設備表面細節的分辨能力及測溫準確度，必要時，可使用中、長焦距鏡頭。線路檢測一般需使用中、長焦距鏡頭。紀錄被測設備的實際負荷電流、額定電流、運行電壓，被檢物體溫度及環境參照體的溫度值。第五十頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一七、現場操作方法7.2精準檢測為了準確測溫或方便跟蹤，應事先設定幾個不同的方向和角度，確定最佳檢測位置，并可做上標記，以供以后的復測用，提高互比性和工作效率。正確選擇被測設備的輻射率，特別是要考慮金屬材料表面氧化對選取輻射率的影響，輻射率選取具體可參考附錄E將大氣溫度、相對濕度、測量距離等補償參數輸入，進行必要修正，并選擇適當的測溫范圍。第五十一頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一八、判斷方法8.1表面溫度判斷法主要適用于電流致熱型和電磁效應引起發熱的設備根據測得的設備表面溫度值，對照GB/T11022中高壓開關設備和控制設備各種部件、材料及絕緣介質的溫度和溫升極限的有關規定（詳細規定見《帶電設備紅外診斷應用規范》附錄C），結合環境氣候條件、負荷大小進行分析判斷。第五十二頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一八、判斷方法8.2同類比較判斷法根據同組三相設備、同相設備之間及同類設備之間不同部位的溫差進行比較分析。對于電壓致熱型設備，應結合圖像特種判斷法進行判斷。對于電流致熱型設備，應結合相對溫差判斷法進行判斷。第五十三頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一八、判斷方法8.3圖像特種判斷法主要適用于電壓致熱型設備。根據同類設備的正常狀態和異常狀態的熱像圖，判斷設備是否正常。注意應盡量排除各種干擾因素對圖像的影響，必要時結合電氣試驗或化學分析的結果，進行綜合判斷。第五十四頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一八、判斷方法8.4相對溫差判斷法主要適用于電流致熱型設備。特別是對小負荷電流致熱型設備，采用相對溫差判斷法可降低小負荷缺陷的漏判率。第五十五頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一八、判斷方法8.5檔案分析判斷法分析同一設備不同時期的溫度場分布，找出設備致熱參數的變化，判讀設備是否正常。8.6實時分析判斷法在一段時間內使用紅外熱像儀連續檢測某被測設備，觀察設備溫度隨負載、時間等因素變化的方法。第五十六頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一九、判斷依據9.1電流致熱型設備判斷依據電流致熱型設備判斷依據詳細見《帶電設備紅外診斷應用規范》附錄A9.2電壓致熱型設備判斷依據電致熱型設備判斷依據詳細見《帶電設備紅外診斷應用規范》附錄B9.3綜合致熱型設備判斷依據當缺陷是由兩種或兩種以上因素引起的，應綜合判斷缺陷性質。對于磁場和漏磁引起的過熱可依據電流致熱型設備的判斷依據進行處理第五十七頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一電流致熱型設備判斷依據第五十八頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一第五十九頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一第六十頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一第六十一頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一第六十二頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一第六十三頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一第六十四頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一第六十五頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一第六十六頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期一第六十七頁，共七十八頁，編輯