紅外熱像技術(shù)在電氣設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用(論文)

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1、紅外熱像技術(shù)在電氣設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用李毅剛?cè)影l(fā)電有限責(zé)任公司河北065201摘要：紅外測溫技術(shù)最早運用于軍事目的，近年來已廣泛運用于電氣設(shè)備檢測工作中，對消除電氣設(shè)備的非正常發(fā)熱、降低設(shè)備事故起到了重要作用。文章對紅外測溫技術(shù)的原理進(jìn)行了簡單介紹，并就其在電氣設(shè)備過熱故障檢測中的運用范圍、典型設(shè)備的故障特征、判斷標(biāo)準(zhǔn)、消除誤差方法等作了論述。關(guān)鍵詞：紅外測溫電氣溫度過熱熱像圖電力設(shè)備能否正常工作直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全運行。隨著超高壓、大機(jī)組、大電網(wǎng)的出現(xiàn)，對電力設(shè)備的可靠性要求越來越高。為了保證

2、電力設(shè)備運行的可靠穩(wěn)定，必須充分依靠科技進(jìn)步，提高技術(shù)監(jiān)督的水平。傳統(tǒng)的絕緣預(yù)防性試驗對防止電力設(shè)備事故的發(fā)生起了一定的作用，但它的致命弱點是需要停電實驗，并且有些項目對設(shè)備具有一定的破壞性，降低了設(shè)備的使用壽命。　電氣設(shè)備正常運轉(zhuǎn)時，由于電流、電壓效應(yīng)會產(chǎn)生熱量，電氣設(shè)備發(fā)生故障時缺陷部位也會異常發(fā)熱，設(shè)備在危險溫度下運行，存在火災(zāi)隱患。目前，大部分電力用戶使用的都是低壓大電流的電氣設(shè)備，一旦電氣設(shè)備出現(xiàn)故障就容易引起高溫。同時，電氣設(shè)備的接觸不良會引起高溫、打火、電弧，容易成為火災(zāi)的引火源，類似這

3、種危險溫度和隱患通常是不易被發(fā)現(xiàn)的。由此又產(chǎn)生了在設(shè)備不停電的情況下監(jiān)測設(shè)備的方法，其中對電力設(shè)備表面溫度及其分布的監(jiān)測，就是一種十分行之有效的在線診斷方法。而紅外檢測技術(shù)通過其獨特的檢測手段——非接觸式的在線紅外檢測及熱成像技術(shù)來監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)，可以及時了解電力設(shè)備現(xiàn)狀，有效查找故障原因，并能預(yù)測設(shè)備未來狀態(tài)。1.紅外測溫技術(shù)的原理紅外測溫技術(shù)的原理是基于自然界中一切溫度高于絕對零度的物體，每時每刻都輻射出紅外線，同時這種紅外線輻射都載有物體的特征信息，這就為利用紅外技術(shù)判別各種被測目標(biāo)的溫度高

4、低和熱分布場提供了客觀基礎(chǔ)，物體表現(xiàn)熱力學(xué)溫度的變化，使物體發(fā)熱功率發(fā)生相應(yīng)變化。物體產(chǎn)生的熱量在發(fā)出紅外輻射的同時，還在物體周圍形成一定的表面溫度分布場。這種溫度分布場取決于物理材料的熱物理性，也就是物體內(nèi)部的熱擴(kuò)散和物體表面溫度與外界溫度的熱交換。利用這一特性通過紅外探測器將物體電氣發(fā)熱部位輻射的功率信號轉(zhuǎn)換成電信號后，成像裝置就可以一一對應(yīng)地模擬出物體表面溫度的空間分布，經(jīng)電子系統(tǒng)處理傳至顯示屏上，得到與物體表面熱分布相對應(yīng)的熱像圖。2.溫度檢測的步驟方與方法2.1溫度檢測的步驟2.1.1使用紅

5、外熱像儀對一般電氣設(shè)備和線路進(jìn)行全面掃描普遍檢測，發(fā)現(xiàn)其異常發(fā)熱部位。然后，使用紅外測溫儀對異常發(fā)熱部位進(jìn)行測溫；2.1.2使用紅外熱像儀對重點電氣設(shè)備和線路的發(fā)熱部位攝取熱像圖，并經(jīng)電腦對熱像圖的溫度場分布進(jìn)行分析處理。2.2溫度檢測的方法電氣設(shè)備的帶電體工作狀態(tài)是否正常，特別是外部裸露部分的故障，只要消除了上述各種影響因素，經(jīng)過合理修正，得到故障點的溫度，參照國標(biāo)GB763—90(交流高壓電器在長期工作時的發(fā)熱)及電力部出版的《紅外熱像檢測電力設(shè)備故障導(dǎo)則》來判別最高允許溫度和允許溫升，是不難做出

6、故障嚴(yán)重程度的診斷。但是，溫度的測量受到很多因素的影響，特別是對于電氣設(shè)備的內(nèi)部故障而言，要想根據(jù)GB763—90進(jìn)行判別，是比較困難的，而且還會引起誤判。為了提高紅外診斷的準(zhǔn)確性，還要運用以下判別方法，可以獲得可靠準(zhǔn)確的診斷結(jié)論。2.2.1熱像特征判別法??所有電氣設(shè)備，在無任何內(nèi)外部故障情況下，即可得到正常運行狀態(tài)下的表面熱分布或紅外熱像特征圖。一旦電氣設(shè)備出現(xiàn)內(nèi)部或外部故障，則故障經(jīng)內(nèi)部構(gòu)件和介質(zhì)進(jìn)行熱傳遞，或其他形式熱交換，改變設(shè)備表面故障部位的穩(wěn)定溫升或溫度分布。因此通過辨認(rèn)現(xiàn)場攝制的設(shè)備紅

7、外熱像圖，只要發(fā)現(xiàn)熱像特征存在異常變化，均可判定設(shè)備內(nèi)部已出現(xiàn)故障，并根據(jù)熱場分布變化的特點及溫升值的大小，還可以對內(nèi)部故障的屬性、故障位置及嚴(yán)重程度做出準(zhǔn)確的診斷。如在瓷瓶串熱像中，一旦出現(xiàn)缺口似的熱像，則表明相應(yīng)位置的瓷瓶已成為零值絕緣子，而低值瓷瓶和污穢瓷瓶也可以通過熱像圖來區(qū)別進(jìn)行鑒別。2.2.2相間互比判斷法因為高壓電力設(shè)備絕大部分都是三相運行的，而且在正常情況下，作用于每一相的相電壓或通過三相電路與導(dǎo)線的電流大致相同。換言之，每一相電路或?qū)Ь€相同部位的正常穩(wěn)定溫升應(yīng)該一樣。因此同組設(shè)備三相

8、之間具有可比性，同類設(shè)備在同一時間，同一地點和同一電源作用下也相互可比。因為三相相同部位同時出現(xiàn)一樣故障的概率是很小的，基于這種原因，診斷時可以對三相之間相同部位的溫升進(jìn)行橫向比較。若某電氣設(shè)備a、b、c三相中任意兩相之間相同部位存在超過10℃左右的溫差，則可以把該部位溫度較高的一相初步診斷為出現(xiàn)故障。2.2.3同相比較判別法??電氣設(shè)備一相中流過的負(fù)荷電流相同，如果同一相不同部位之間出現(xiàn)明顯溫差，則往往表明溫升較高處存在異常或缺陷。例如在高壓輸電線路中