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红外热像技术与电力设备的维护

在电力行业,红外热像仪很早的就运用于设备的安全巡检上了,通过其对线路和电气设备的热缺陷进行检测,如变压器、低压电器、断路器、刀闸、互感器、电力电容器、避雷器、电力电缆、母线、导线、组合电器、绝缘子串以及具有电流、电压致热效应或其他致热效应的设备的二次回路等,这对预防以及及时发现、处理重大事故能起到非常关键而有效的作用。
 
什么是红外热像?
 
自然界任何物体,只要温度高于绝对零度(-273.15 C?),就会以电磁辐射的形式在非常宽的波长范围内发射能量,产生电磁波(辐射能)。
 
红外热像仪是能将被测目标表面的热信息瞬间可视化,快速定位故障,并且在专业分析App的帮助下进行分析,完成电气预防性维护工作。
 
热像仪由两个基本部分组成:光学器件和探测器。
 
光学器件将物体发出的红外辐射聚集到探测器上,探测器把入射的辐射转换成电信号,进而被处理成可见图像,即热图。
红外热像技术与电力设备的维护——什么是红外热像?

红外热像在电力系统中的应用
 
电力设备的故障有多种多样,但大多数都伴有发热的现象。从红外诊断的角度看,通常分为外部故障和内部故障。
 
外部故障的特点是:局部温升高,易用红外热像仪发现,如不能及时处理,情况恶化快,易形成事故,造成损失。外部故障占故障比例较大。
 
内部故障的特点是:故障比例小,温升小,危害大,对红外检测设备要求高。根据相关单位提供的长期实测数据及大量案例的综合统计,电力设备外部热缺
 
陷一般占设备缺陷总指数的 90%~93%,内部热缺陷仅占 7%~10%左右。
 
根据缺陷所产生的原因不同,大家通常归纳为两类:一类是长期暴露在空气中的部件,由于温度湿度的影响,或表面结垢而引起的接触不良,或由于外力作用所引起的部件损伤,因而使得的导电截面积减少而产生的发热。如接头连接不良,螺栓,垫圈未压紧;长期运行腐蚀氧化;大气中的活性气体、灰尘引起的腐蚀;元器件材质不良,加工安装工艺不好造成导体损伤;机械振动等各种原因所造成的导体实际截面降低;负荷电流不稳或超标等。
 
另一类是由于电器内部本身故障,如内部连接部件接触不良导致的电阻过大;绝缘材料老化、开裂、脱落;内部元件受潮,元气件损耗增大;冷却介质管路阻塞等等。
 
对于那些可以直接观察到的设备及元气件,红外热像仪都能够发现所有连接点的热隐患。对于那些由于被遮挡而无法直接看到的部分,则可以根据其热量传递到外面部件上的情况加以分析,从而得出结论。由于现场的实际情况千变万化,可能会受许多因素的影响。如当前的温度,风量,负荷等情况,大家可以根据不同的特点,作相关的分析和判断。
 
一、线路、输电
 
线路工区最主要检测的设备是输电线路的线夹。因测量距离较远,红外热像仪一般需加配一个长焦镜头。
 
在正常状态下,线夹的温度比周围的环境温度高,如环境温度为 10℃,线夹温度通常为 20℃至 30℃;但有时使用热像仪检测到的线夹温度却低于环境温度,这是由于下列原因所造成的:
 
1 没有准确聚焦
 
红外热像仪需要进行准确的调焦才能得到准确的辐射能量;当没有准确调焦,热像仪得到的辐射能量会大大减少,这样检测的温度值自然就会出现较大误差;Fluke 红外热像仪的画中画(PIP)功能可以帮助进行准确聚焦,其操作非常简单直观:被检测线夹所在的输电线路穿过红外及可见光部分,转动调焦旋钮,当红外部分的输电线与可见光部分的输电线衔接完好时调焦完成,反之红外和可见光部分的输电线不能完好衔接。
 
2 发射率修正
 
线夹的检测与其他变、配电设备的检测不同,一般需要检测其真实的绝对温度而非相对温差,故对线夹的发射率进行修正是必要的,以目前常用的高氧化铝材质的线夹为例,其发射率需修正为 0.35,若使用红外热像仪上工厂设置值 0.95 进行检测,就可能出现较大误差。
 
3 背景温度补偿修正
 
线夹的红外热像检测是向上往天空方向,故线夹的背景温度必需以天空的温度进行修正而非线夹所处的环境温度。若天空晴朗,背景温度会超过热像仪测量下限,这时背景温度补偿参数以所能够设置的最低温度进行修正;若天空有云,则背景温度补偿参数以实际检测的天空温度进行修正。
红外热像技术与电力设备的维护—— 没有进行修正的线夹和进行发射率及背景温度修正的线夹
   没有进行修正的线夹            进行发射率及背景温度修正的线夹
 
二、 变电、配电
 
1、 变压器冷却循环及接头的检测和诊断
 
变压器箱体由于油路管道堵塞、涡流损耗、内部异常、铁芯绝缘不良等造成发热,红外热像仪对变压器箱体的检测可以使变压器箱体始终处于正常温度,避免变压器因温度过高而损坏。

红外热像技术与电力设备的维护——变压器冷却循环及接头的检测和诊断

2、 变压器油枕液位线的检测和诊断
 
一般来说,变压器的油枕的油位应在整个油枕的二分之一至三分之二处,油过少不足以进行变压器油的补充,油过满则可能因受热膨胀而发生油枕或管路的涨裂。红外热像仪对变压器油枕的油位检测可以使冷却油始终处于正常油量,避免变压器因温度过高而损坏。
红外热像技术与电力设备的维护——变压器油枕液位线的检测和诊断

3、 电气接头的检测和诊断
 
在输配电系统中,有大量触头、开关、套管夹等,常常由于接触不良、腐蚀或内部异常等各种原因,出现异常过热点,严重影响安全供电。使用红外热像仪可以准确地检测出过热点,及时排除隐患,确保供电安全。

红外热像技术与电力设备的维护——电气接头的检测和诊断


4、 过载、三相不平衡的检测与诊断
 
电能质量的好坏直接影响到生产及生活的正常秩序,过载/三相不平衡会使电网电能质量下降,严重时会造成设备损坏和电网事故。使用红外热像仪可以安全、快速的检测出故障。
 
红外热像技术与电力设备的维护——过载、三相不平衡的检测与诊断

 
5电容器的检测和诊断
 
当绝缘介质的绝缘性能出现缺陷时,会引起介质损耗增大,电容值变大,导致介质损耗发热功率增加,从而引起设备运行温度增加。根据 DL/T 664 《带电设备红外诊断技术应用导则》,耦合电容器的异常热像特征为整体或局部有明显发热,允许的最大温升为 1.5 ℃(膜纸型),允许的同类温差为 0.5 ℃(膜纸型)。此外,电容器的接头也是巡检的重点。

红外热像技术与电力设备的维护——电容器的检测和诊断
 
6、 充油套管的检测与诊断
 
充油套管的温度异常,可以预示内部的冷却循环发生故障,若没有及时发现,可能会导致过热而发生设备损坏,热像仪可在发热的早期通过对比及时发现问题。

 红外热像技术与电力设备的维护——充油套管的检测与诊断
 
7、 其它问题

红外热像技术与电力设备的维护——35KV 氧化锌避雷器绝缘老化和穿墙套管接点过热
  35KV 氧化锌避雷器绝缘老化            穿墙套管接点过热
 
福禄克红外热像仪先容
 
福禄克红外热像仪具有下列特点:
 
1 拥有专利的红外—可见光融合技术,精确快速定位目标。
 
2 坚固耐用,可靠性高。(唯一的可承受 2 米的跌落的热像仪)
 
3 多种镜头选择,满足不同目标的测量。
 
4 专业应用App满足热图深入分析的需求。
 
5 高热灵敏度,可探测及小温差。
 
实践证明,对于运行中电气设备热故障进行红外检测,具有不需停电、远距离、安全可靠、准备高效等常规测试技术所不具有的优点,是实现带电检测和实现设备状态检修的最有效手段之一。

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