红外测温及分析

同类比较法举例
• 电容器发热，热区温度 明显高于同类设备说明 存在缺陷。
• 110kV耦合电容器缺油 C相上部的低温部位为 缺油区，而且整体温度 明显高于另外两相。查 明为缺油受潮。
图像特征判断法
• 适用范围：电压致热型设备 • 主要依据：
DL/T 664《带电设备红外诊断应用规范》 附录图谱
• 注意事项：应尽量排除干扰因素，必要时结 合电气试验或化学分析结果综合判断。
指物体在一定温度下辐射的能量与同一温度下黑体 辐射能量之比。
辐射率—ε
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. 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
辐射率—ε
高辐射率物体的红外图像表面温度接近它的真实温度, 低辐射率物体的红外图像表面温度接近环境温度
入射辐射 Win
吸收辐射 W
透射辐射 W
反射辐射 W
Wа+Wρ+Wτ= Win=100% а+ρ+τ=1
物体发出的红外辐射
透射辐射源
反射辐射源
TTT
反射辐射 W
物体发出的
ε
透射辐射W
辐射 Wex
自身辐射Wε
Wε+Wρ+Wτ= Wex=100% ε+ρ+τ=1
辐射率—ε
又称辐射系数。
是衡量物体表面以辐射形式释放能量相对强弱的能 力。
式中
P= Baidu NhomakorabeafI2R
P 发热功率(W) Kf 附加损耗系数 I 通过的负荷电流(A) R 载流导体的直流电阻值(Ω)
导致回路电阻增大的原因
• 导电回路连接结构设计不合理。 • 安装施工不严格，不符合工艺要求。 • 导线在外界机械作用下，导致连接松弛。 • 长期裸露在大气环境中工作，造成接头电接
触表面氧化等。 • 电气设备内部触头表面氧化，多次分合后在
表面温度判断法
• 适用范围：电流致热型设备、电磁效应致热 型设备
• 主要依据： –GB/T 11022 《高压开关设备和控制设备 标准的共同技术要求》 –GB 763—90 《交流高压电器在长期工作 时的发热》 –DL/T 664《带电设备红外诊断应用规范》 附录C
表面温度判断法举例
• 热点位置：10kV电 容器组刀闸静触头
最高温 环境温 相对温 度 度 差%
设备1 设备2 设备3
70.9 29.5 73.67 40.4 29.5 -7.34 41.2 29.5 6.84
1、识别缺陷部位名称；
› 该发热处为隔离开关刀口（握手处）；
2、热像特征描述；
› 以刀口压接处为中心的热像。
3、根据所给数据,分析判定缺陷性质
› 热成像测得的中相最高温度70.9℃，相对温差73.67%，应判 断为一般缺陷；
有一定的电压分布和泄漏电流。当出现故障 时，将改变其分布电压Ud和泄漏电流Ig的大 小，并导致其表面温度分布异常。其发热功 率是由分布电压与泄漏电流的乘积决定，即
式中
P=Ud Ig
Ud 分布电压 Ig 泄漏电流
缺油及其他故障引起的发热
• 油浸高压电气设备由于渗漏或其他原因造成 缺油或假油位，严重时可以引起油面放电， 并导致表面温度分布异常。
• 过负荷、电压变动、设备冷却系统缺陷、散 热条件不良等引起的热故障。
故障发热对电力设备的危害
• 电力设备中使用大量的金属材料和绝缘介质材料
• 金属材料
金属材料在高温状态下将由极微小的变形而逐步累积，
渐渐变到一种缓慢稳定的变形，继续发展为加速变形直 到断裂破坏。
极微小的变形
缓慢稳定的变形
加速变形
断裂破坏
• 图像分析时注意反射、大气扰动等对温度值的影 响
› 高辐射率物体的红外图像表面温度接近它的真实温度,低 辐射率物体的红外图像表面温度接近环境温度.
› 如果一个电力设备由两部分连接在一起,两者温度应该一 样,但我们如果看到图像上温度差别很大,那一定是由于两 者材料不同或表面光洁度不同,使二者具有不同的辐射率, 看上去温度低的部分反射了环境温度或者天空的温度(会 出现负温度值)
红外线分类
按波长不同分类：
近红外 0.75 – 3 µm 中红外 3 – 6 µm 远红外 6 – 15 µm 极远红外 15 – 1000 µm
红外线的特性
• 普遍性 任何温度高于绝对零度（-273.15℃ ）的物 体都会发出红外线，比如冰块。
红外线的特性
• 遵从基尔霍夫定律 • 遵从普朗克定律 • 遵从斯蒂芬·波尔兹曼定律 • 遵从维恩位移定律
57.0
26.0
0.00
• 1、识别缺陷部位名 称；
› 该发热处为隔离开关 刀口（握手处）；
• 2、热像特征描述；
› 以刀口压接处为中心 的热像。
• 3、根据所给数据,分 析判定缺陷性质
› 热成像测得的中相最 高温度146.4℃，热点 温度大于130℃，应判
断为危急缺陷；
电流致热型设备缺陷判别举例
红外测温及分析
• 红外基础知识简介 • 红外辐射相关知识 • 红外测温技术在电力生产方面的应用 • 红外图谱分析判据 • 精确测温
红外基础知识简介
我们身边充满了电磁波
γ射线 X射线 紫外 可见光 红外线（红外辐射） 微波 无线电波 ……
红外线
波长 0.75μm——1000μm
波长 0.40μm— 0.75μm
25℃
20℃
60℃
(1)杯中不倒水 (2)杯中倒入20℃的凉水 (3)杯中倒入60℃热水
影响物体表面辐射率的因素
• 材料 • 表面状态
• 几何形状 • 辐射波长 • 温度
影响物体表面辐射率的因素
• 几何形状 • 辐射波长 • 温度
黑体
黑体是一个理想的辐射体，真正的黑体并不存在 黑体完全吸收所有的入射辐射，也就是说它既不反 射也不穿透任何辐射。即黑体的入射率等于1 黑体完全辐射自身的能量。即黑体的辐射率等于1
导致铁损增大的原因
• 设备结构设计不合理、运行不正常
• 铁芯材质不良，铁芯片间绝缘受损，出现局 部或多点短路可分别引起回路磁滞或磁饱和， 或在铁芯片间短路处产生环流，增大铁损并 导致局部过热。
• 如果出现磁回路漏磁，还会在铁制箱体产生 涡流发热。
电压分布异常和泄漏电流增大引起 的发热
有些高压电气设备，在正常运行状态下，
相对温差法
• 适用范围：电流致热型设备，特别是对小负 荷电流致热型设备可降低小负荷缺陷的漏判 率。
• 主要依据： DL/T 664《带电设备红外诊断应用规范》 附录A
相对温差法举例
• 刀闸B相出现过热，最 高温度103.9 ℃ ，最低 温度47 ℃ 。最大相对 温差达到110％；属于 紧急缺陷。停电后进行 处理缺陷消除，温度恢 复正常值。
电压致热型设备缺陷判别
• 依据： DL/T 664《带电设备红外诊断应用 规范》附录B
• 步骤：
1. 识别设备类别、部位 2. 辨别热像特征 3. 根据红外测温数据及图谱特征判定缺陷性质
① 最高温度点温度确定 ② 计算相对温差 ③ 依据热图特征进一步确定缺陷
电压致热型设备缺陷判别举例
• 1、识别缺陷部位名 称；
其他物体的辐射率介于0和1之间。
常见材料辐射率表
红外测温技术在电力生 产方面的应用
引起电气设备发热的原因
• 回路电阻损耗增大引起发热； • 介质损耗增大引起发热； • 铁损增大引起发热； • 电压分布异常和泄漏电流增大引起发热； • 缺油及其它故障引起发热
回路电阻损耗增大引起的发热
电阻上产生的发热功率为
触头间存在有机物或碳化物，触头弹簧断裂 或退火老化，因触头调整不当或分合时电弧 的电腐蚀与等离子蒸汽对触头的磨损及烧蚀， 造成触头有效面积减小等。
介质损耗增大引起的发热
用作电气内部或载流导体附近电气绝缘 的电介质材料，在交变电压作用下引起的 能量损耗，称为介质损耗，由此产生的损 耗发热功率为
P U 2Ctg
› 该发热处为瓷质绝缘 子铁帽；
• 2、热像特征描述；
› 以绝缘子铁帽为中心 的热像。相邻绝缘子 温差很小。热点温差 超过1 ℃
• 3、缺陷性质判定
› 热成像图特征符合低 值绝缘子发热特点；
电磁致热型设备缺陷判别
• 依据： 可依据电流致热型设备判据处理
• 步骤： 1. 识别设备类别、部位 2. 辨别热像特征 3. 根据红外测温数据及图谱特征判定缺陷性质
辐射能量与物体温度的关系
大气对红外辐射的影响
大气吸收带把红外辐射大致分为三个波段，即1—2.5μm、 3—5μm、
8—13μm，可作为透过红外辐射的“大气窗口”。红外热成像检测技术，就是 利用了这些“大气窗口”。
红外辐射相关知识
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
图像特征判断法举例
• 石家庄供电公司东寺220kV 变电站223B 相耦合电容器，第三节耦合 电容器及小套管处发热异常，第三节耦合电容器表面温度为12.7℃ ， 小套管表面温度为85℃（正常相温度为10.7℃），属严重缺陷。经 查，发热原因小套管引线断线，套管根部高阻接地导致发热引起小 瓷套崩裂（但电压抽取正常）。底部由于渗油、受潮或放电使得第 三节耦合电容器内部温度升高，通过瓷套传递从而表现出来。当日 立即停电并连夜查找备件，次日更换完毕后恢复正常。
• U----施加的电压(V); • ω---交变电压的角频率; • C----介质的等值电容(F); • tgδ-绝缘介质损耗因数。
引起介质损耗增大的原因
• 绝缘材料的老化、劣化； • 受潮、污秽； • 油设备的缺油、油质劣化、老化；
铁损增大引起的发热
对于由绕组或磁回路组成的高压电气设备， 由于铁芯的磁滞、涡流而产生的电能损耗称 为铁磁损耗。由于交变磁场的作用，电器内 部或载流导体附近的非磁性导电材料制成的 零部件，产生涡流损耗，因而导致电能损耗 增加和运行温度升高。
• 绝缘介质材料
在高温作用下，绝缘材料的物理和化学特性将发生改 变，如变色、变粘、变脆、变硬，甚至开裂、碳化而完 全失效。
一般认为，当材料的工作温度超过它的允许温度
10℃左右时，绝缘材料的寿命将降低到原来寿命的一半 左右。
电气设备热缺陷分析红外判定方法
• 表面温度判断法 • 同类比较法 • 图像特征判断法 • 相对温差法 • 档案分析法 • 实时分析法
① 最高温度点温度确定 ② 计算相对温差 ③ 依据热图特征进一步确定缺陷性质
其他缺陷举例
成变 散压 热器 不散 良热
器 油 路 关 闭 造
其他缺陷举例
避雷器发热
阻波器涡流发热
红外图谱分析应注意的要点
• 设备类别和缺陷部位识别正确 • 设备发热类型判断准确 • 保证红外热像相关参数正确
红外图谱分析应注意的要点
红外图谱分析应注意的要点
• 注意环境温度、负荷电流等参数对缺陷定性 的影响
– 热点温升小于15K时，不宜采用DL/T664标准附 录A规定确定缺陷性质。对于负荷率小、温升小 但相对温差大的设备，可在增大负荷后复测，当 无法改变负荷时可暂定为一般缺陷
• 步骤： 1. 识别设备类别、部位 2. 辨别热像特征 3. 根据红外测温数据判定缺陷性质
① 最高温度点温度确定 ② 计算相对温差 ③ 依据热图特征进一步确定缺陷
电流致热型设备缺陷判别举例
区域1 区域2 区域3
最高温度 环境温度 相对温差 %
146.4
26.0 74.25
57.0
26.0
0.00
• 热想特征：以触头 为中心的热像，热 点明显
• 热点最高温度： 94.5 ℃ ；最大相对 温差：60.5℃ ；
同类比较法
• 适用范围：电流致热型设备、电压致热型 设备
• 主要依据： DL/T 664《带电设备红外诊断应用规范》
• 方法：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，确定缺陷类型。
① 最高温度点温度确定 ② 计算相对温差 ③ 依据热图特征进一步确定缺陷性质
电磁致热型设备缺陷判别举例
• 变压器磁屏蔽不良，涡流导致损耗发热。
综合致热性缺陷判据
• 依据： ： DL/T 664《带电设备红外诊断应用 规范》综合判断缺陷性质
• 步骤：
1. 识别设备类别、部位 2. 辨别热像特征 3. 根据红外测温数据及图谱特征判定缺陷性质
档案分析法和实时分析法
• 适用范围：各类设备 • 需要建立电气设备红外档案或进行长时间连
续观测
红外图谱分析判据
红外图谱分析判据
• 电压致热型设备判据 • 电流致热型设备判据 • 综合致热型设备判据 • 电磁致热型判据
电流致热型设备缺陷判别
• 依据： DL/T 664《带电设备红外诊断应 用规范》附录A