红外成像测温技术在配电网缺陷检测中的应用.docx

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1、红外成像测温技术在配电网缺陷检测中的应用摘要：在电力系统中，由于电力设备发热缺陷而引起的设备事故时有发生。随着配电网供电可靠性要求的不断提高，采用红外测温诊断技术可以及时发现电力设备缺陷，使设备故障得到及时的消除避免电力系统事故的发生。本文详细阐述红外成像技术在电力配电线路上图像采集和数据处理的方法，并提供典型应用分析。结果表明达到了很好的效果。关键词：红外线；测温成像；配电网；故障检测；检修目录1 .前言12 .红外测温技术的原理和优缺点23 .红外成像技术在电力系统中的应用34 .红外测温图像采集和数据处理35 .红外测温技术在配电网运行中的应用51. 1.刀闸发出现的发热故障55. 2.

2、电容器组出现的发热故障56 .红外测温技术在配电网运行中的主要方法57 .红外成像测温技术在配电网的应用案例67 .1.应用案例分析68 .2.应用效果89 .利用红外测温技术在配电网运行中应该注意的问题810 红外测温技术在配电网运行中的应用意义911 .结语IO参考文献101 .刖百我国的国家电网非常重视对红外线测温技术的管理工作，通过不断的创新，实施了企业发展的战略，并对红外线测温设备的管理工作有了明确的管理思路。为了保证我国的电网能够安全稳定的运行，对设备的管理是不可或缺的。因此，要加强对国家电网的管理，使电网设备能够正常运行，同时还要对电网主要的输变电设备进行检修，其中，应用红外测温

3、技术是对电网检修不能缺少的手段之一。电网带电运行设备缺陷的及时发现和排除对电网安全运行具有十分重要的意义。10kV配电网目前普遍采用的方法是安排线路工作人员定期进行巡视，但是这种方法不适合排查由于老化或者接触不良等原因造成的设备内部过热等缺陷。采用红外成像测温技术能很好解决这一问题，尤其对电力设备的早期故障诊断和预防性维修具有突出优点。2 .红外测温技术的原理和优缺点变电一次设备在运行工作状况下，有小部分电能损耗转化为热能，使一次设备温度变高2。电力设备许多故障往往以设备部件的温度升高表现出来，运用红外测温检测变电站一次设备运行中辐射出红外线热能，再经过信号系统处理转化，就可以诊断变电站设备表

4、面的温度状况及其运行工况信息。分析处理红外检测等到的数据、图片等信息，就能够对设备中潜伏的故障或隐患缺陷的位置和严重程度作出正确的判断，从而让部分事故检修转为预期检修，为及早发现故障隐患，并及时处理提供隐患缺陷了先进、可靠、安全的科学技术措施。红外线是一种电磁波。任何温度高于绝对零度（273.15C）的物体，都会不断地发射红外辐射。物体的红外辐射特性与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度网。与以往传统的红外测温仪相对比，红外测温技术在电网运行中的应用具有以下几方面的优点：1）在应用的过程中，能够做到不深接触，不能停运，不会取样，不

5、会解体。能够做到在应用中不会停电，不会改变系统运行的整个状态，在不改变任何状态的情况下就可以监测到设备运行状态的最真实的信息，并能够保障在实际操作中的安全工作。2）在大量的我扫描过程中可以通过不停地扫描成像，其中，所显示的状态是比较快捷的，并且是非常灵活的，具有非常直观的，比较形象的，含有监测率非常高的状态，所使用的劳动力较低。3）能够及时地检查设备是否存在故障，同时还可以不间断地定量反映故障发生的严重程度。红外测温技术的缺点：我们知道红外测温技术的应用是非常广泛的，存在着很多优点，然而，在国家电网的应用过程中也存在着一些不足之处，也就是所谓的缺点。红外测温技术的缺点主要有以下几方面：1)红外

6、测温技术在配电网中应用，很容易受到环境的影响，空气中会有大量的灰尘，还有受气温的影响，温度的高低影响红外测温仪的使用。因此要特别注意天气变化。2)在用红外线测温技术的时候，对于那些存有光亮的或者具有金属表面的物体，很容易影响测温的效果，使测温的读数不能够正常的阅读。3)有些测量的局限太小，只是局限于测量物体的表面温度，这样就会影响测量的效果，造成测量上的不方便，对于物体的内部温度不能及时测量，如果测量的内部存在障碍物，就不能行使红外测温技术在配电网运行中的作用。3 .红外成像技术在电力系统中的应用红外成像测温技术在电力工业中的应用，国外开始于20世纪60年代，我国开始于80年代。1990年，在

7、国际大电网会议(QGRE)上，对红外诊断技术给予充分重视和肯定。利用红外成像仪器对电气设备和线路的热缺陷进行探测，如变压器、套管、断路器、刀闸、导线等具有电流、电压致热效应或其他致热效应的设备，这已成为电力设备监测、普查、及时发现隐患、及时抢修、杜绝恶性突发性设备事故的一种先进手段。4 .红外测温图像采集和数据处理在红外测温图像的采集和数据处理过程中存在多种因素影响红外测温最终结果有各种各样的因素，因此掌握正确的图像采集和数据处理方法尤其重要P1o(I)影响图像采集的因素。人员因素。为保证检测质量满足电力安全生产服务的需要，从事电气设备红外热像检测人员应了解红外热成像诊断技术的基本条件和诊断程

8、序，熟悉掌握仪器的操作程序和调试方法；了解被检测设备的结构特点、外部接线、运行状况和导致设备故障基本因素；具有一定现场工作经验，熟悉并能严格遵守电力生产和工作现场的有关安全规程环境因素。环境温度一般不宜低于5、空气湿度一般不大于85%。不应在有雷、雨、雾、雪的情况下进行检测，风速一般不大于5m/s；气候为阴天、多云为宜、晴天要避开阳光直接照射或反射入镜，无雾。同时应避开环境温度剧烈变化时间段；在室内检测应避开灯光的直射，最好闭灯检测。受检设备因素。检测电流致热的设备，最好在设备负荷高峰状态下进行，一般不低于额定负荷的30%；检测电压致热的设备，保障在额定电压下运行，负荷电流越小越好。（2）数据

9、处理方法。处理红外采集图像方法主要有表面温度判断法、相对温差判断法、同类比较判断法、热谱图分析法，精确检测还应采用档案分析法比较不同历史时期的温升、相对温差和热谱图。表面温度判断法。根据测得的设备表面温度值，对照GB/T11022-1999高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求中对高压开关设备和控制设备各种部件、材料和绝缘介质的温度和温升极限的有关规定，结合环境气候条件、负荷大小进行分析判断。相对温差判断法。为了提高判断正确性，对电流致热型设备，若发现设备的导流部分热态异常，应进行准确测温，根据公式（1）计算相对温差值判断确定缺陷性质，并划分为紧急缺陷、重大缺陷及一般缺陷等3类网。100%（

10、1）其中：心为相对温差值；7为正常相温度；72为发热点温度；7。为环境参照温度。通常设与被测物体同质（发射率相同）且与周围空气温度相同者为参照物。同类比较判断法。根据同组三相设备间对应部位的温差进行比较分析。如果三相设备同时出现异常，可与同回路的同类设备比较。热谱图分析法。根据同类设备的正常状态和异常状态的热图像判断设备是否正常，当电气设备其他试验结果合格时，应排除各种干扰对图像的影响，才能作出结论。档案分析判断法。分析同一设备不同时期的检测数据，找出设备致热参数的变化，判断设备是否正常。5 .红外测温技术在配电网运行中的应用红外测温技术的理论依据主要是按照斯蒂芬、玻耳兹曼、普朗克等人发现的黑

11、体辐射定律。黑体主要是一种非常理想的物体，它们会在温度相同的情况下发出相同的电磁波谱，这样黑体的蕴含的所有成分和所具有的形状是没有关系的。红外测温技术在配电网运行中的应用可以从以下几方面的内容进行具体的分析和研究1。5.1. 刀闸发出现的发热故障由于隔离开关的接线头和导体的接触头长时间的暴露在大气当中，这样就非常容易遇到水蒸气，会受到化学活性气体和腐蚀性的灰尘的不断侵蚀，在接连的面上会产生氧化膜，导致电体的表面的电阻的阻力不断增加，这样就会造成接线的过程中，出现接触不良的现象，导致发热现象。同时，接触的导线会在风力的影响下出现负荷的变化，会致使连件的周期发生热胀冷缩的现象，造成连接的螺丝松动，

12、这样就大大减少了连接件的接触面积，使接触的收缩电阻增加，然后产生了热量。5.2.电容器组出现的发热故障红外测温技术在配电网运行中的应用，其中，电容器组在操作的过程中，是最频繁使用的设备之一，特别是在夏季，由于电容器组的负荷电流比较大，电容器组发热故障的发生率要比平时大很多口文因此，为了避免因为电容器组熔断而导致电容器的开关发生跳闸现象，那么就要通过及时采用红外测温技术增加红外测温的次数，应该及时的发现问题，能够更好的消除不安全因素，同时，这是一项非常复杂的工作，要求操作人员要认真利用红外测温技术对电容器组进行测温。6 .红外测温技术在配电网运行中的主要方法1）利用红外测温进行检测的过程中，要将

13、风速达到不能大于0.5米。2）在使用设备时候，要把设备通电，通电不能小于六个小时，最好取二十四小时。3）在阴天、夜间和晴天进行检测的时候，应该保持在日落两个小时以后进行。4）在检测的过程中，检测的设备要有均与的背景辐射，应该避开附件热源辐射的干扰，一些设备的检测还应该避开人体热源的干扰。5）利用红外测温技术进行检测的过程中，应该避开强电磁场，这样就可以避免对红外测温技术造成不良的影响，影响红外测温技术的正常工作。6）在检测的过程中，要对大气的温度和湿度，测量的距离等补偿参数输入进行必要的修正，并能够进行适当的测温检测，要符合其检测的内容。7）在检测的过程中，要记录被测设备的实际的负荷电流，额定

14、电流。运行的电压，和被测设备的温度以及环境参照体的温度。8）利用红外测温技术在配电网运行中的应用，还要选择被测设备的辐射率，特别是要好好考虑金属材料氧化对被测设备辐射率的影响。同时还要注意对被测设备的取值。7 .红外成像测温技术在配电网的应用案例7.1. 应用案例分析以慈溪局10kV新横B853线为例，7月下旬对该线路进行正常周期性红外测量。该日气象条件：晴，大气温度28,湿度68%,风速2m/s。测量时间段为上午8点至9点之间，线路负荷约为62%。红外测量对象为线路耐张搭头。取得图像如图1、图2o图1正常三相红外图像图2三相温度不均红外图像图1与图2均为主干线电源测线路耐张搭头。从图1可以看

15、出A相温度为31.9C,B相温度为31.9C,C相温度为31.6。三相温度基本保持一致。图2所示A、C两相分别为34.2、33.8,比正常相温度略高，而B相温度为41.6C,超过正常相温度约10。采用相对温差判断法进一步判断缺陷性质。如算式（2）所示：=1=074（2）从算式（2）可知该处相对温差值已达到74%。根据D1/T664关于缺陷等级分类该处相对温差值大于一般缺陷相对温差值30%,但小于紧急缺陷规定的相对温差值80%。该缺陷应确定为一般缺陷，需要予以密切关注，防止演变为重要缺陷或者紧急缺陷。7.2.应用效果从应用红外成像技术在某局IOkV配网缺陷检测的情况来看，温度越限情况占总缺陷的比重比较大。统计第三季度缺陷如表1、表2所示。表1第三季度总缺陷统计缺陷种类月份789一般缺陷234重要缺陷061紧急缺陷000表2第三季度红外检测缺陷统计缺陷种类月份789一般缺陷212重要缺陷001紧急缺陷000从表1和表2可以看出第三季度缺陷中，采用红外成像检测出的一般缺陷占总缺陷的60%,重要缺陷占总缺陷的15%。因此利用红外成像技术提高了设备缺陷发现的几率，为线路检修工作提供了更为可靠