第五章_红外紫外及激光成像技术在在线检测中的应用.ppt
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1、5 5 红外紫外及激光成像技术在在线红外紫外及激光成像技术在在线检测中的应用检测中的应用光谱的划分光谱的划分 红外线,又称为红外热辐射,也是一种光线,其红外线,又称为红外热辐射,也是一种光线,其波长比可见光中红色光的还长(波长比可见光中红色光的还长(750nm750nm),超出了),超出了人眼可以识别的范围(人眼可以识别的范围( 18001800年)。年)。 紫外线:波长介于可见光短波极限与紫外线:波长介于可见光短波极限与X射线长波端射线长波端之间的电磁波或电磁辐射(之间的电磁波或电磁辐射(1802年)。年)。 激光:利用光能、热能、电能、化学能或核能等激光:利用光能、热能、电能、化学能或核能
2、等外部能量来激励物质,使其发生受激辐射而产生外部能量来激励物质,使其发生受激辐射而产生的一种特殊的光。的一种特殊的光。 应用红外、紫外和激光测温与成像技术,应用红外、紫外和激光测温与成像技术,可以对处于运行状态的电气设备检测的故可以对处于运行状态的电气设备检测的故障:障:接触不良、缺油,受潮,松动、绝缘老化、电接触不良、缺油,受潮,松动、绝缘老化、电晕、放电、晕、放电、SF6SF6气体泄漏等多种故障。气体泄漏等多种故障。 红外线成像的原理基础:红外线成像的原理基础:凡是温度高于开氏零度凡是温度高于开氏零度( (绝对零度:绝对零度:-273.15)-273.15)的物体都会自发地向外发的物体都会
3、自发地向外发射红外热辐射,而且黑体单位表面积发射的总辐射射红外热辐射,而且黑体单位表面积发射的总辐射功率与开氏温度的四次方成正比,温度只要有较小功率与开氏温度的四次方成正比,温度只要有较小的变化,就会引起物体的辐射功率发生较大变化。的变化,就会引起物体的辐射功率发生较大变化。 只要有温度存在,就有红外线摄影成像的可能。只要有温度存在,就有红外线摄影成像的可能。第一节第一节 采用红外成像技术检测电力设备热故障采用红外成像技术检测电力设备热故障 红外线滤镜红外线滤镜(Infrared Filter)(Infrared Filter):进行红外线摄:进行红外线摄影和成像时需要一个阻挡可见光及紫外线辐
4、射,影和成像时需要一个阻挡可见光及紫外线辐射,同时又可以透过红外线的特殊滤光镜。同时又可以透过红外线的特殊滤光镜。 作用:类似于带通滤波器,让所需要波长的红外作用:类似于带通滤波器,让所需要波长的红外线通过,而将其它波长的光线阻断。线通过,而将其它波长的光线阻断。 红外线成像设备的构成红外线成像设备的构成 红外线滤镜红外线滤镜 感光器件感光器件 其它光学和成像系统其它光学和成像系统 通过红外线成像设备,就能通过红外线成像设备,就能探测出物体表面所辐射的不探测出物体表面所辐射的不为人眼所见的红外线,并描为人眼所见的红外线,并描绘出温度场绘出温度场手持式红外线热像仪手持式红外线热像仪 红外成像诊断
5、热故障的机理:红外成像诊断热故障的机理: 当带电设备有了热故障,其特点是过热点当带电设备有了热故障,其特点是过热点为最高温度,形成一个特定的热场,并向为最高温度,形成一个特定的热场,并向外辐射能量。外辐射能量。 红外成像技术的特点和优势:红外成像技术的特点和优势: 非接触式检测;非接触式检测; 在设备运行状态时进行测试;在设备运行状态时进行测试; 远距离、准确、实时、快速、简便、安全、远距离、准确、实时、快速、简便、安全、可靠、直观。可靠、直观。电力设备热故障分类与热成像检测的有效性电力设备热故障分类与热成像检测的有效性 电力设备热故障,可分为两类:电力设备热故障,可分为两类: 接触热故障接触
6、热故障(如导体连接件接触不良,电流流(如导体连接件接触不良,电流流过时发热)过时发热) 设备外部:设备外部:各种裸露接头、压接管、压板和各种裸露接头、压接管、压板和隔离断路器刀口等。隔离断路器刀口等。 设备内部:设备内部:设备内部导电回路接触不良、互设备内部导电回路接触不良、互感器内部接头松动,变压器绕组和电机定子感器内部接头松动,变压器绕组和电机定子线棒焊接处接触不良等。线棒焊接处接触不良等。 设备元件变质老化:设备元件变质老化: 如:阀性避雷器并联电阻劣化或损坏。如:阀性避雷器并联电阻劣化或损坏。 充油设备当油循环受阻、假油位等,也可充油设备当油循环受阻、假油位等,也可能引起热故障或冷故障
7、。能引起热故障或冷故障。如散热器上下阀门未打开,使整个变压如散热器上下阀门未打开,使整个变压器温度上升;而有时个别未打开的散热器温度上升;而有时个别未打开的散热器又出现温度低的冷故障,强油循环潜器又出现温度低的冷故障,强油循环潜油泵损坏等。油泵损坏等。检测热故障的传统方法检测热故障的传统方法 停电测量电阻值(如变压器和电机通过定期测量停电测量电阻值(如变压器和电机通过定期测量绕组直流电阻来判断是否存在接头接触不良)。绕组直流电阻来判断是否存在接头接触不良)。 在易发热处贴示温片,根据示温片颜色改变,判在易发热处贴示温片,根据示温片颜色改变,判断是否过热。断是否过热。 设备带电时用绑有石蜡的绝缘
8、杆,将石蜡和接头设备带电时用绑有石蜡的绝缘杆,将石蜡和接头相接触,若石蜡熔化则判定为过热点。相接触,若石蜡熔化则判定为过热点。 对设备内部热点采用埋设测温电阻法。对设备内部热点采用埋设测温电阻法。 上述方法的局限性:上述方法的局限性: 难以准确量化并确定最高点温度。难以准确量化并确定最高点温度。红外成像技术可检测的热故障红外成像技术可检测的热故障 电力设备内外导流回路热故障;电力设备内外导流回路热故障; 高压设备内部绝缘故障导致的热故障;高压设备内部绝缘故障导致的热故障; 变压器、互感器等内部充油设备缺油、油循环不畅变压器、互感器等内部充油设备缺油、油循环不畅等引起的热故障;等引起的热故障;
9、变压器铁芯损耗、涡流损耗增加等引起的热故障;变压器铁芯损耗、涡流损耗增加等引起的热故障; 电压分布异常和泄漏电流增大引起的热故障;电压分布异常和泄漏电流增大引起的热故障; 各种动作设备(如分接开关、断路器、潜油泵等)各种动作设备(如分接开关、断路器、潜油泵等)由于磨损引起的热故障;由于磨损引起的热故障; 个别内部热故障还无能为力。个别内部热故障还无能为力。红外成像技术在电力系统的具体应用红外成像技术在电力系统的具体应用 外部热故障检测和诊断标准外部热故障检测和诊断标准 各种裸露接头热故障各种裸露接头热故障 电力变压器外部热故障电力变压器外部热故障 绝缘子串热故障绝缘子串热故障 电机和其他电力设
10、备热故障电机和其他电力设备热故障各种裸露接头热故障检测方法和标准各种裸露接头热故障检测方法和标准 故障类型故障类型热点位置热点位置设备存设备存在疑点在疑点设备存在设备存在热隐患热隐患设备存在设备存在热故障热故障设备存在设备存在严重热故严重热故障障设备存在设备存在恶性热故恶性热故障障各种外部裸露接头、各种外部裸露接头、将军帽将军帽1015101515251525254025404040以上以上6060以上以上隔离刀闸关节、套管隔离刀闸关节、套管膨胀器膨胀器1015101515201520203520353535以上以上5555以上以上刀闸刀口刀闸刀口10151015152015202035203
11、53535以上以上5555以上以上建议处理意见建议处理意见查明原查明原因后处因后处理理安排处理安排处理必须必须安排处理安排处理马上停电马上停电处理处理一定停电一定停电及时处理及时处理2.电力变压器外部热故障检测及标准电力变压器外部热故障检测及标准 变压器内部热故障的诊断尚有难度:变压器内部热故障的诊断尚有难度: 强油循环使内部热故障的外在原始热场被破坏强油循环使内部热故障的外在原始热场被破坏 外表暴露的热故障,可以应用红外成像检测外表暴露的热故障,可以应用红外成像检测 正常变压器的外壳热像图是沿水平线温度均匀正常变压器的外壳热像图是沿水平线温度均匀分布的温度场:分布的温度场: 高中低套管的温度



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