【摘 要】目前，在電力糸統(tǒng)中，普及使用紅外熱成像技術(shù)，能在早期發(fā)現(xiàn)電力運(yùn)行設(shè)備隱患及缺陷，為電力部門提前采取相應(yīng)的解決措施提供依據(jù)，能有效的控制運(yùn)行設(shè)備隱患及缺陷漫延發(fā)展，對(duì)提高電力運(yùn)行設(shè)備的健康水平和供電可靠性有著非常重要的意義，本文就紅外熱成像技術(shù)的使用方法，結(jié)果的判斷提出一些看法。 一、正常運(yùn)行的電力設(shè)備，由于電流、電壓的作用，將產(chǎn)生發(fā)熱。這些發(fā)熱的形式是多種多樣的，主要存在下列三種方式： 1、電阻損耗 （電流）：按照焦耳定律，電流通過(guò)導(dǎo)體存在的電阻將產(chǎn)生熱能。 2、介質(zhì)損耗（電壓）：電氣絕緣介質(zhì)，由于交變電場(chǎng)的作用，用介質(zhì)極化方向不斷改變而消耗電能并引起發(fā)熱。 3、鐵損：當(dāng)在勵(lì)磁回路上施加工作電壓時(shí)，由于鐵芯的磁滯、渦流而產(chǎn)生的電能損耗并形成發(fā)熱。 以上三種發(fā)熱形式，在正常運(yùn)行的設(shè)備中也同樣存在，這時(shí)設(shè)備表現(xiàn)為正常的熱分布。若設(shè)備出現(xiàn)異常，這些發(fā)熱機(jī)理將加劇或表現(xiàn)異常，則其熱分布圖像也與正常情況不一樣 。 二、電力設(shè)備熱故障分類 1、電氣設(shè)備的外部故障：所謂電力設(shè)備的外部故障，主要是指對(duì)外界可以直接觀測(cè)到的設(shè)備部位發(fā)生的故障。其中又可以分為兩種類型 ： （1）、刀匝壓接彈簧接觸不良：長(zhǎng)期暴露在大氣中的各種裸露電氣接頭因接觸不良等原因引起的過(guò)熱故障。 （2）、磁絕緣子表面污穢 ：由于表面污穢或機(jī)械力作用引起絕緣性能降低造成的過(guò)熱故障，如絕緣子劣化或嚴(yán)重污穢，引起泄漏電流增大而發(fā)熱。 這類故障以局部過(guò)熱的形態(tài)向其周圍輻射紅外線，可以直接暴露在紅外診斷設(shè)備的視場(chǎng)范圍之內(nèi)，其紅外熱像圖顯現(xiàn)出以故障點(diǎn)為中心的熱場(chǎng)分布。所以，檢測(cè)和診斷都比較容易，能夠做到直觀且一目了然。 （3）、安裝施工不嚴(yán)格，不符合工藝要求。如連接件的接觸表面未除凈氧化層及其它污垢；焊接工藝差；或緊固螺母不到位；末擰緊；或者是末加彈簧墊圈；或者是由于連接件內(nèi)導(dǎo)體不等徑；壓接工藝等原因； （4）、導(dǎo)線在風(fēng)力舞動(dòng)下或者外界引起的振動(dòng)等機(jī)械力作用下，以及線路周期性過(guò)載及環(huán)境溫度的周期性變化，使部件周期冷縮熱脹，引起連接松馳； （5）、長(zhǎng)期裸露在大氣環(huán)境中工作，因受雨、雪、霧有害氣體及酸、堿、鹽等腐蝕性塵埃的污染和侵蝕，造成接頭表面材料氧化等； （6）、長(zhǎng)期運(yùn)行引起彈簧墊圈老化等。 2、電氣設(shè)備的內(nèi)部故障：所謂電力設(shè)備的內(nèi)部故障，主要是指封閉在固體絕緣、油絕緣以及設(shè)備殼體內(nèi)部的電氣回路故障和絕緣介質(zhì)劣化引起的各種故障；故障出現(xiàn)在電氣設(shè)備的內(nèi)部，無(wú)法像外部故障那樣能夠從設(shè)備的外部直接檢測(cè)出來(lái)；根據(jù)各種電氣設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)，依據(jù)傳熱學(xué)理論，分析傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射三種熱傳遞形式沿不同傳熱路徑的作用（多數(shù)情況下只考慮導(dǎo)與對(duì)流），結(jié)合模擬試驗(yàn)、大量現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)實(shí)例的統(tǒng)計(jì)分析和解體驗(yàn)證，從電氣設(shè)備外部顯現(xiàn)的溫度分布熱像圖，分析判斷與其相關(guān)的內(nèi)部故障。 （1）、內(nèi)部電氣連接不良或觸頭不良故障。如封閉在絕緣盒內(nèi)的發(fā)電機(jī)定子線棒接頭焊接不良、各種上高壓電氣設(shè)備內(nèi)部導(dǎo)電體連接不良、斷路器觸頭不良、高壓電力電纜出現(xiàn)鼻端連接不良等。此類故障的發(fā)熱機(jī)制與外部故障相同。 （2）、 介質(zhì)損耗增大故障。各種以油作絕緣介質(zhì)的高壓電氣設(shè)備，一旦出現(xiàn)絕緣介質(zhì)劣化或進(jìn)水受潮，都會(huì)因介質(zhì)損耗增加而發(fā)熱。其發(fā)熱機(jī)制屬于電壓效應(yīng)發(fā)熱，發(fā)熱功率可用P=U2wctgδ表示。 （3）、絕緣老化，開裂或脫落故障。許多高壓電氣設(shè)備中的導(dǎo)電體絕緣材料因材質(zhì)不佳或運(yùn)行中老化，引起局部放電而發(fā)熱；或者因老化、開裂或脫落，引起絕緣性能劣化或進(jìn)水受潮，這種故障發(fā)熱也屬于電壓效應(yīng)發(fā)熱。 （4）、渦流損耗（鐵損）增大性故障。對(duì)于由繞組線圈或磁路組成的高壓電氣設(shè)備，由于設(shè)計(jì)不合理、運(yùn)行不佳和磁回路不正常引起的磁滯、磁飽和與漏磁；或者由于鐵芯片間絕緣破損，造成短路時(shí)，均可引起局部發(fā)熱或鐵制箱體發(fā)熱。其發(fā)熱機(jī)制為鐵損或渦流損耗發(fā)熱。 （5）、電壓分布不均勻或泄漏電流過(guò)大性故障。 （6）、缺油故障。油浸高壓電氣設(shè)備由于漏油而造成油位低下，嚴(yán)重者可引起油面放電，并導(dǎo)致表面溫度分布異常。這種熱特征，除放電時(shí)引起發(fā)熱外，主要是由于設(shè)備內(nèi)部油面上下介質(zhì)的熱物性不同所致。 （7）、過(guò)負(fù)荷或電壓變化過(guò)大、單相運(yùn)行等引起的故障，或者冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理與堵塞、散熱條件差等引起的故障。 三、紅外檢測(cè)專業(yè)術(shù)語(yǔ) 溫升 ：被測(cè)設(shè)備表面溫度和環(huán)境溫度參照體表面溫度之差（兩個(gè)對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)之間的溫差與其中較熱點(diǎn)的溫升之比的百分?jǐn)?shù)）。 溫差 ：不同被測(cè)設(shè)備或同一被測(cè)設(shè)備不同部位之間的溫度差。 環(huán)境溫度參照體 ： 用來(lái)采集環(huán)境溫度的物體。它不一定具有當(dāng)時(shí)的真實(shí)環(huán)境溫度，但具有與被檢測(cè)設(shè)備相似的物理屬性，并與被測(cè)檢測(cè)設(shè)備處于相似的環(huán)境之中。 1、電壓致熱型設(shè)備：由于電壓效應(yīng)引起發(fā)熱的設(shè)備。 2、電流致熱型設(shè)備：由于電流效應(yīng)引起發(fā)熱的設(shè)備。 3、綜合致熱型設(shè)備：即有電壓效應(yīng)，又有電流效應(yīng)，或者電磁效應(yīng)引起發(fā)熱的設(shè)備。 四、一般檢測(cè)的要求 1、被檢設(shè)備是帶電運(yùn)行設(shè)備，應(yīng)盡量避開視線中的封閉遮擋物，如門或蓋板； 2、環(huán)境溫度一般不低于5℃，相對(duì)濕度一般不大于85%；天氣以陰天、多云為宜，夜間圖像質(zhì)量為佳；不應(yīng)在雷、雨、霧、雪等氣象條件下進(jìn)行，檢測(cè)時(shí)風(fēng)速一般不大于5m/s。 3、戶外晴天要避開陽(yáng)光直接照射或反射進(jìn)入儀器鏡頭，在室內(nèi)或晚上檢測(cè)應(yīng)避開燈光的直射，宜閉燈檢測(cè)。 4、檢測(cè)電流致熱型設(shè)備，*好在高峰負(fù)荷狀態(tài)下進(jìn)行。否則，一般應(yīng)在不低于30%的額定負(fù)荷下進(jìn)行，同時(shí)應(yīng)充分考慮小負(fù)荷電流對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。 五、精確檢測(cè)要求 除滿足一般檢測(cè)的環(huán)境要求下，還滿足以下的要求 1、風(fēng)速一般不大于0.5m/s； 2、設(shè)備通電時(shí)間不小于6h，*好在24h以上； 3、檢測(cè)期間天氣為陰天、夜間或晴天日落后2h后； 4、被檢測(cè)設(shè)備周圍應(yīng)具有均衡的背景輻射，應(yīng)盡量避開附近熱輻射源的干擾，某些設(shè)備被檢測(cè)時(shí)還應(yīng)避開人體熱源等的紅外輻射； 5、避開強(qiáng)電磁場(chǎng)，防止強(qiáng)電磁場(chǎng)影響紅外熱像儀的正常工作。 六、檢測(cè)儀器的要求 1、便攜式紅外熱像儀：能滿足精確檢測(cè)的要求，測(cè)量精度和測(cè)溫范圍滿足現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試要求，性能指標(biāo)較高，具有較高的溫度分辨率及空間分辨率，具有大氣條件的修正模型，操作簡(jiǎn)便，圖像清晰、溫度，有目鏡取景器，分析軟件功能豐富。 2、手持（槍）式紅外熱像儀：能滿足一般檢測(cè)的要求，有*高點(diǎn)溫度自動(dòng)跟蹤，采用LCD顯示屏，可無(wú)取景器，操作簡(jiǎn)單，儀器輕便，圖像比較清晰、穩(wěn)定。 3、線路適用型紅外熱像儀：滿足紅外熱像儀的基本功能要求，配備有中、長(zhǎng)焦距鏡頭，空間分辨率達(dá)到使用要求（當(dāng)采用飛機(jī)巡線檢測(cè)時(shí)，紅外熱像儀應(yīng)具備普通寬視野鏡頭和遠(yuǎn)距離窄視野鏡頭，并且可由檢測(cè)人員根據(jù)要求方便切換）。 4、在線型熱像儀：將熱像探頭固定在被檢測(cè)設(shè)備附近，進(jìn)行在線測(cè)試，并將信號(hào)反饋到主控系統(tǒng)。要求有外部供電接口，連續(xù)穩(wěn)定工作時(shí)間長(zhǎng)，并能滿足全天候的環(huán)境使用條件，其信號(hào)和接口可根據(jù)系統(tǒng)要求定制。 七、現(xiàn)場(chǎng)操作方法 一般檢測(cè) 1、儀器在開機(jī)后需進(jìn)行內(nèi)部溫度校準(zhǔn)，待圖像溫度后即可開始開始工作。 2、一般先遠(yuǎn)距離對(duì)所用被測(cè)設(shè)備進(jìn)行全面掃描，發(fā)現(xiàn)有異常后，再有針對(duì)性地近距離對(duì)異常部位和重點(diǎn)被測(cè)設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)。 3、儀器的色標(biāo)溫度量程設(shè)置在環(huán)境溫度加10K-20K左右的溫升范圍。 4、有偽彩色顯示功能的儀器，宜選擇彩色顯示方式，調(diào)節(jié)圖像使其具有清晰的溫度層次顯示，并結(jié)合數(shù)值手段，如熱點(diǎn)跟蹤、區(qū)域溫度跟蹤等手段進(jìn)行檢查。 5、應(yīng)充分利用儀器的有關(guān)功能，如圖像平均、自動(dòng)跟蹤等，以達(dá)到*佳檢測(cè)效果。 6、環(huán)境溫度發(fā)生較大變化時(shí)，應(yīng)對(duì)儀器重新進(jìn)行內(nèi)部溫度校準(zhǔn)，校準(zhǔn)方法按儀器的說(shuō)明書進(jìn)行。 7、作為一般檢測(cè)，被測(cè)設(shè)備的輻射率一般取0.9左右。 精確檢測(cè) 1、檢測(cè)溫升所用的環(huán)境溫度參照體應(yīng)盡可能選擇與被測(cè)設(shè)備類似的物體，且*好能在同一方向或同一視場(chǎng)中選擇。 2、在安全距離允許的條件下，紅外儀器宜盡量靠近被測(cè)設(shè)備，使被測(cè)設(shè)備（或目標(biāo)）盡量充滿整個(gè)儀器的視場(chǎng)，以提高儀器對(duì)被測(cè)設(shè)備表面細(xì)節(jié)的分辨能力及測(cè)溫準(zhǔn)確度，必要時(shí)，可使用中、長(zhǎng)焦距鏡頭。線路檢測(cè)一般需使用中、長(zhǎng)度焦距鏡頭。 3、為了準(zhǔn)確測(cè)溫或方便跟蹤，應(yīng)事先設(shè)定幾個(gè)不同角度的方向和角度，確定*佳檢測(cè)位置，并可做上標(biāo)記，以供今后的復(fù)測(cè)用，提高互比性和工作效率。 4、正確選擇被測(cè)設(shè)備的輻射率，特別要考慮金屬材料表面氧化對(duì)選取輻射率的影響。 5、將大氣溫度、相對(duì)濕度、測(cè)量距離等補(bǔ)償參數(shù)輸入，進(jìn)行必要修正，并選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)溫范圍。 6、記錄被檢設(shè)備的實(shí)際負(fù)荷電流、額定電流、運(yùn)行電壓，被檢物體溫度及環(huán)境參照體的溫度值。 八、紅外檢測(cè)周期 檢測(cè)周期應(yīng)根據(jù)電氣設(shè)備在電力系統(tǒng)中的作用及重要性，并參照設(shè)備的電壓等級(jí)、負(fù)荷電流、投運(yùn)時(shí)間、設(shè)備狀況等決定。電氣設(shè)備紅外檢測(cè)管理及檢測(cè)原始記錄。 變（配）電設(shè)備的檢測(cè)： 戶外電壓致熱型設(shè)備：必須在晴朗的夜晚，風(fēng)力小于三級(jí)時(shí)進(jìn)行紅外拍攝。 戶內(nèi)電壓致熱型設(shè)備：可全天候進(jìn)行紅外拍攝。 1、正常運(yùn)行變（配）電設(shè)備的檢測(cè)應(yīng)遵循檢測(cè)和預(yù)試前普測(cè)、高溫高負(fù)荷等情況下的特殊巡測(cè)相結(jié)合的原則。一般220kV及以上的交（直）流變電站每年不少于兩次，其中一次可在大負(fù)荷前，另一次可在停電檢修及預(yù)試前，以便使查出的缺陷在檢修中能夠得到及時(shí)處理，避免重復(fù)停電。
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