电力设备红外检测分析判断方法
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3
设备技术状态评价(诊断)模型
1 模型概念——基于规律和经验形成标准 2 模型更新——规范性引用文件提示：使用最新板本的可能性 3 模型交互——对应于设备同一技术性能 4 模型交互的不一致性——常规处理方法 5 应用模型判定设备技术性能的重要影响因素——技术监
监督或试验人员
6 模型建立或修改条件——发展、现场、挫折 7 模型完善或稳固的基础——设备技术参数发展变化规律掌握
14
黑体的概念
黑体定义：黑体是一个可以吸收任意波长照射在其上的所有 辐射的物体。它的辐射率ε=1。
基尔霍夫(Gustav Robert Kirchhoff, 1824-1887)定律：能够 吸收任意波长的所有辐射的物体，同样能发射辐射。
如果黑体的温度被加热到525℃(977°F)，黑体将不再是人眼 睛所见的黑色，有可见光彩色出现。
和现场经验积累
4
◆状态检修对技术监督工作的要求
5
6
7
8
真实物体会受三种作用的影响，使之表现与黑体不同的行 为。其中，部分入射α可能被吸收，部分ρ可能被反射，部分τ 可能被透视。所有这些因素不同程度地取决于波长。
◆光谱吸收比αλ=物体吸收的光谱辐射功率与入射功率的比 率。
◆光谱反射比ρλ=物体反射的光谱辐射功率与入射功率的比 率。
17.8
18.2
V(B)相 (℃)
18.3
18.8
18.8
W(C)相 (℃)
18.5
19.3
19.5
最大温差 (K)
1.2 1.5 1.3
• 变压 器 整体 温 度 自 上而下 逐 步 下 降 ， 上 部 温 度 36.8℃ ， 下 部 温 度 41.9℃，温差5.1K。
同黑体、同距离无干扰条件下红外热像仪性能检测最大温差 3.4K。6m、12m对应点测试最大温差达到2.7K、3.6K。
在自然界中，没有绝对的黑体存在，这些物体被称为灰体， 灰体的辐射率ε<1。
各种电力设备的辐射率不仅因材料不同而不同，而且还会因 运行环境和运行时间的不同导致辐射率的变化。
15
红外测量 通常测量到的是三种合成辐射能量： ◎本身的辐射 Wobj ◎物体表面反射的辐射 Wrefl ◎大气辐射 Watm
16
◆光谱透射比τλ=物体透射的光谱辐射功率与入射功率的比 率。
对于任意波长，这三个系数之和必须等于1。
1
绝缘击穿理论
在强电场作用下，电介质丧失电绝缘能力的现象。分为 固体电介质击穿、液体电介质击穿和气体电介质击穿。配 网设备绝缘击穿以固体电介质击穿为主体。
介质的击穿总是从电气性能最薄弱的缺陷处发展起来 的，这里的缺陷可能是电场的过度集中，也可能是介质表 面或内部的不均匀性。
热像仪应能自清理拍摄后的热像信息，拍摄的红外热像 图应没有上一幅红外热像的残留信息。
◆红外热像仪性能检测
LI01 : 最大值 18.2℃
பைடு நூலகம்LI02 : 最大值 18.3℃
LI03 : 最大值 18.1℃
21
LI04 : 最大值 18.2℃
比较位置
上节上部 上节下部 下节上部
U(A)相 (℃)
16.7
红外光谱不同的波长对应于不同的物体温度
以此计算出不同物体的表面温度 ，如天狼星发出青白色光，波长 0.27μm，计算其温度为11000℃，太阳 发出的是黄白色光，光谱中心波长 0.5μm，计算其温度为6000℃，室温 300K对应9.7μm，液态氨77K对应 38μm。
红外热像仪的光谱范围一般使用 在7.5μm～14μm，对应被检测物体的 温度-20℃～180℃，并可调整到3μm ～12μm，扩展到0℃～693℃。
10
固体绝缘试验击穿曲线
固体绝缘设备投入电网运行0.3ms以内击穿被认定为电击穿，以后是 热击穿、电化学击穿，而且电化学击穿最后是以热击穿的形式表面。
从某种意义上讲，配网设备绝缘击穿前一定会严重发热，只要绝缘
不击穿，设备就不会发生故障。
11
红外检测诊断技术原理
红外光谱的技术参数
电磁波谱从10nm～1000m，人所能看到光只是电磁波很窄的一段谱段， 400nm～750nm。
17
辐射能量各成份受外界温度影响 降低干扰辐射能量比例的措施
18
红外热像仪性能
19
热像仪性能
温度一致性要求 1) 测试距离10m，同一黑体温度设置不变，不调整焦
距，将黑体分别置于热像图不同的9个点连续拍摄，红外 热像图四周各点记录的测量黑体最高温度与中心点温度一 致性不大于0.1K。
2) 仪器设置不变，测试方法不变，测试距离15m， 红外热像图记录的各点温度与a) 中记录的对应点温度一致 性不大于0.1K。
电力设备红外检测
◆序
1. 红外检测技术在电网检测新技术应用情况。 2. 红外检测技术在实施设备状态检修后各项新检测技 术中的地位和作用。 3.生产指挥人员、生产管理人员红外检测应掌握的技 术知识。 4. 红外检测人员、分析人员应掌握的红外检测分析技 术。
2
红外检测人员基本要求
● 掌握红外检测的基本原理 ● 熟悉电力设备的基本结构和运行原理 ● 掌握红外检测相关规程 ● 掌握目前已成熟的红外检测经验和案例 ● 积累红外检测经验 ● 学会使用分析软件 ● 掌握所使用热像仪的性能、需要修正的参数 6. 规程执行上的一丝不苟精神和敬业精神。 7. 世上无难事，只要肯登攀。
红外热像仪辅助功能评价
● 可见光照片 ● 可见光与红外热像图融合 ● 激光定位 ● 录音 ● 文件名自动变更 ● 其他
27
热像图记录的检测时间：2011-01-19 16:29:30
热像图记录的检测时间：2010-10-22 10:17:55
电力设备运行时与发热有关的问题
● 截流导体及连接件超载流量或接头接触不良等导致的发热 ● 绝缘介质正常夹层极化（包括绝缘老化）导致的发热 ● 绝缘介质性能差异导致的非正常发热 ● 电力设备制造过程工艺质量控制不到位等原因形成的绝缘介质局 部电场分布不均导致的发热 ● 绝缘介质中杂质、气泡放电导致的发热 ● 漏磁通过于集中涡流导致的发热 ● 正常发热和非正常发热的界定 ● 机械转动磨擦部分的异常发热
0.75μm～100μm是红外光谱段； 0.75μm～4μm是近红外光谱段； 4μm～15μm是远红外光谱段； 15μm～1000μm是超远红外光谱段。
12
电磁光谱能量的分配
53%的太陽能量來自紅外線光譜， 44%來自可見光光譜，3%來自 紫外線光譜，所以称红外线光谱为“热光谱”。
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红外光谱的波长与物体温度的关系
设备技术状态评价(诊断)模型
1 模型概念——基于规律和经验形成标准 2 模型更新——规范性引用文件提示：使用最新板本的可能性 3 模型交互——对应于设备同一技术性能 4 模型交互的不一致性——常规处理方法 5 应用模型判定设备技术性能的重要影响因素——技术监
监督或试验人员
6 模型建立或修改条件——发展、现场、挫折 7 模型完善或稳固的基础——设备技术参数发展变化规律掌握
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黑体的概念
黑体定义：黑体是一个可以吸收任意波长照射在其上的所有 辐射的物体。它的辐射率ε=1。
基尔霍夫(Gustav Robert Kirchhoff, 1824-1887)定律：能够 吸收任意波长的所有辐射的物体，同样能发射辐射。
如果黑体的温度被加热到525℃(977°F)，黑体将不再是人眼 睛所见的黑色，有可见光彩色出现。
和现场经验积累
4
◆状态检修对技术监督工作的要求
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真实物体会受三种作用的影响，使之表现与黑体不同的行 为。其中，部分入射α可能被吸收，部分ρ可能被反射，部分τ 可能被透视。所有这些因素不同程度地取决于波长。
◆光谱吸收比αλ=物体吸收的光谱辐射功率与入射功率的比 率。
◆光谱反射比ρλ=物体反射的光谱辐射功率与入射功率的比 率。
17.8
18.2
V(B)相 (℃)
18.3
18.8
18.8
W(C)相 (℃)
18.5
19.3
19.5
最大温差 (K)
1.2 1.5 1.3
• 变压 器 整体 温 度 自 上而下 逐 步 下 降 ， 上 部 温 度 36.8℃ ， 下 部 温 度 41.9℃，温差5.1K。
同黑体、同距离无干扰条件下红外热像仪性能检测最大温差 3.4K。6m、12m对应点测试最大温差达到2.7K、3.6K。
在自然界中，没有绝对的黑体存在，这些物体被称为灰体， 灰体的辐射率ε<1。
各种电力设备的辐射率不仅因材料不同而不同，而且还会因 运行环境和运行时间的不同导致辐射率的变化。
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红外测量 通常测量到的是三种合成辐射能量： ◎本身的辐射 Wobj ◎物体表面反射的辐射 Wrefl ◎大气辐射 Watm
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◆光谱透射比τλ=物体透射的光谱辐射功率与入射功率的比 率。
对于任意波长，这三个系数之和必须等于1。
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绝缘击穿理论
在强电场作用下，电介质丧失电绝缘能力的现象。分为 固体电介质击穿、液体电介质击穿和气体电介质击穿。配 网设备绝缘击穿以固体电介质击穿为主体。
介质的击穿总是从电气性能最薄弱的缺陷处发展起来 的，这里的缺陷可能是电场的过度集中，也可能是介质表 面或内部的不均匀性。
热像仪应能自清理拍摄后的热像信息，拍摄的红外热像 图应没有上一幅红外热像的残留信息。
◆红外热像仪性能检测
LI01 : 最大值 18.2℃
பைடு நூலகம்LI02 : 最大值 18.3℃
LI03 : 最大值 18.1℃
21
LI04 : 最大值 18.2℃
比较位置
上节上部 上节下部 下节上部
U(A)相 (℃)
16.7
红外光谱不同的波长对应于不同的物体温度
以此计算出不同物体的表面温度 ，如天狼星发出青白色光，波长 0.27μm，计算其温度为11000℃，太阳 发出的是黄白色光，光谱中心波长 0.5μm，计算其温度为6000℃，室温 300K对应9.7μm，液态氨77K对应 38μm。
红外热像仪的光谱范围一般使用 在7.5μm～14μm，对应被检测物体的 温度-20℃～180℃，并可调整到3μm ～12μm，扩展到0℃～693℃。
10
固体绝缘试验击穿曲线
固体绝缘设备投入电网运行0.3ms以内击穿被认定为电击穿，以后是 热击穿、电化学击穿，而且电化学击穿最后是以热击穿的形式表面。
从某种意义上讲，配网设备绝缘击穿前一定会严重发热，只要绝缘
不击穿，设备就不会发生故障。
11
红外检测诊断技术原理
红外光谱的技术参数
电磁波谱从10nm～1000m，人所能看到光只是电磁波很窄的一段谱段， 400nm～750nm。
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辐射能量各成份受外界温度影响 降低干扰辐射能量比例的措施
18
红外热像仪性能
19
热像仪性能
温度一致性要求 1) 测试距离10m，同一黑体温度设置不变，不调整焦
距，将黑体分别置于热像图不同的9个点连续拍摄，红外 热像图四周各点记录的测量黑体最高温度与中心点温度一 致性不大于0.1K。
2) 仪器设置不变，测试方法不变，测试距离15m， 红外热像图记录的各点温度与a) 中记录的对应点温度一致 性不大于0.1K。
电力设备红外检测
◆序
1. 红外检测技术在电网检测新技术应用情况。 2. 红外检测技术在实施设备状态检修后各项新检测技 术中的地位和作用。 3.生产指挥人员、生产管理人员红外检测应掌握的技 术知识。 4. 红外检测人员、分析人员应掌握的红外检测分析技 术。
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红外检测人员基本要求
● 掌握红外检测的基本原理 ● 熟悉电力设备的基本结构和运行原理 ● 掌握红外检测相关规程 ● 掌握目前已成熟的红外检测经验和案例 ● 积累红外检测经验 ● 学会使用分析软件 ● 掌握所使用热像仪的性能、需要修正的参数 6. 规程执行上的一丝不苟精神和敬业精神。 7. 世上无难事，只要肯登攀。
红外热像仪辅助功能评价
● 可见光照片 ● 可见光与红外热像图融合 ● 激光定位 ● 录音 ● 文件名自动变更 ● 其他
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热像图记录的检测时间：2011-01-19 16:29:30
热像图记录的检测时间：2010-10-22 10:17:55
电力设备运行时与发热有关的问题
● 截流导体及连接件超载流量或接头接触不良等导致的发热 ● 绝缘介质正常夹层极化（包括绝缘老化）导致的发热 ● 绝缘介质性能差异导致的非正常发热 ● 电力设备制造过程工艺质量控制不到位等原因形成的绝缘介质局 部电场分布不均导致的发热 ● 绝缘介质中杂质、气泡放电导致的发热 ● 漏磁通过于集中涡流导致的发热 ● 正常发热和非正常发热的界定 ● 机械转动磨擦部分的异常发热
0.75μm～100μm是红外光谱段； 0.75μm～4μm是近红外光谱段； 4μm～15μm是远红外光谱段； 15μm～1000μm是超远红外光谱段。
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电磁光谱能量的分配
53%的太陽能量來自紅外線光譜， 44%來自可見光光譜，3%來自 紫外線光譜，所以称红外线光谱为“热光谱”。
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红外光谱的波长与物体温度的关系