红外测试技术(详细超值版)

电气设备红外测试技术及应用DL/T664-2008带电设备红外诊断应用规范红外检测属于设备带电检测，检测人员应具备如下条件：（1）熟悉红外诊断技术的基本原理和诊断程序，了解红外热像仪的工作原理、技术参数和性能，掌握热像仪的操作程序和使用方法。（2）了解被检测设备的结构特点、工作原理、运行状况和导致设备故障的基本因素。（3）熟悉本标准，接受过红外热像检测技术培训，并经相关机构培训合格。（4）具有一定的现场工作经验，熟悉并能严格遵守电力生产和工作现场的有关安全管理规定。现场红外检测对人员要求了解检测设备——红外热像仪了解被检测设备目的：将二者有机结合，用红外热像仪检测设备中由热引起的缺陷第一部分红外诊断的基本原理第二部分电力设备故障红外诊断的方法第三部分红外检测的规范化作业第四部分红外诊断典型案例分析名词术语热辐射任何物体只要高于绝对零度(－273℃)，其原子、分子都在不断地热运动，并以发射电磁波的形式释放能量，称之为热辐射。物体的温度在1000℃以下时，热辐射最强的是红外辐射。温度不同辐射波长不同辐射能量不同红外辐射范围内，电气设备热缺陷均在红外诊断范围内红外检测反映温度高低的直接原因运行中的电气设备由于电阻、接触电阻等产生温度——红外诊断所采集的辐射源。红外线（红外辐射）•红外线是电磁波(肉眼看不见的)的一部分，波长在0.75µm～1000µm之间。10nm100nm1µm10µm100µm1mm10mm100mm1m10m100m1kmX-RayUVVisibleIRMicrowaveRadiowave2µm13µmGamma-Ray240nm280nm近红外线--0.75µm～3µm；中红外线--3µm～6µm；远红外线--6µm～15µm；极远红外线--15µm～1000µm。红外线热像仪紫外线成像仪大气电磁光谱示意图名词术语红外热像仪对物体表面红外辐射的强弱进行探测，呈现物体表面形状轮廓及温度分布，便于人眼观察的仪器。红外图像的亮暗反映出物体表面温度的高低。红外检测通过对物体表面温度及温度场的检测，判断设备是否有缺陷。名词术语红外检测的优点先进性：具有远距离、不停电、不接触、准确、直观、快速、安全、应用范围广等优点，其中部分优点是预防性试验所不具有的重要性：为设备检修提供依据，为开展设备状态维修创造条件，提高设备运行的可靠率。温升（temperaturerise）被测设备表面温度和环境温度参照体表面温度之差。珠海港北#3主变套管最高温度：77.2℃环境参照体温度：20℃温升：77.2-20=57.2℃名词术语在2006年8月初进行本年度第二轮红外测温时发现220kV板桥站220kV新板线B相耦合电容器下节部分最高温度为39.7℃，上节最高温度37.4℃，其他耦合电容器红外测温结果正常。温差（temperaturedifference）不同被测设备或同一被测设备不同部位之间的温度差缺陷耦合电容器的红外检测热像图谱温差=39.7℃-37.4℃=2.3℃相对温差（relativetemperaturedifference）两个对应测点之间的温差与其中较热点的温升之比的百分数。相对温差δt可用下式求出：δt=(τ1-τ2)/τ1=（T1-T2）/（T1-T0）×100%式中：τ1和T1——发热点的温升和温度；τ2和T2——正常相对应点的温升和温度；T0——环境温度参照体的温度。注：主要用于电流致热型设备的判断。特别对小负荷电流致热性设备，通过相对温差判断，可降低小负荷缺陷的漏判率。名词术语•在小负荷运行条件下，用温度或温升标准来判断设备的缺陷具有很大的局限性。虽然温度不高，但相间温度有较大差别（如大于10K），实际上已存在严重或紧急的缺陷没有得到及时发现和处理，待到高负荷时缺陷进一步发展恶化，不得不临时申请停电处理，给生产运行带来了十分不利的影响。相对温差与相对电阻偏差值相别组合C：AB：AC：B相对温差%97.593.859.3相对电阻偏差%98.896.764.1相对温差与发射率选择的关系(C、B两相线路侧接头)数据相别温度℃相对温差%ε=0.34ε=0.6ε=0.9ε=0.34ε=0.6ε=0.9C104.481.768.456.856.855.7B45.135.330.3相对温差值与仪器发射率的选择关系不大相对温差判断的优势•同类设备对应点的相对温差值排除了一些相同因素（如负荷电流、风速、大气温度、相对湿度、测量距离、发射率选择）对测量结果的影响，直接反映了设备致热参数的内在关系，对诊断设备的状况极为有用，同时使红外检测工作变得简单易行，不必过细地考虑风速、温度、温度等大气条件的影响，也不必过细地考虑测量距离、实际发射率等问题，检测时只要做到各项条件基本相同就可以了。•通过分析不同时期测出的相对温差值的变化，可以发现设备某些参数的变化趋势，对诊断设备状况有利。注意:•发热点的温升值小于10K时，一般不宜使用相对温差判据，因为这时各种测量误差的综合值可能超过标准本身的数值，引起漏判或误判。关于怎样判断小负荷电流设备的缺陷问题，主要有下述三种意见：•通过调整运行方式，增大负荷电流，待发热稳定后再进行检测。•负荷电流小于30%额定值的设备不进行检测。•通过一定的经验公式，把小负荷电流下的温升值换算到额定负荷电流下的温升值。环境温度参照体用来采集环境温度的物体。它不一定具有当时的真实环境温度，但具有与被检测设备相似的物理属性，并与被检测设备处于相似的环境之中。噪声等效温差（NETD）用热像仪观察一个低空间频率的靶标时，当其视频信号的信噪比（S/N）为1时，观测者可以分辨的最小目标与背景之间的等效温差。NETD是评价热像仪探测目标灵敏度和噪声大小的一个客观参数。准确度在最大测温范围内，允许的最大温度误差，以绝对误差或误差百分数表示。名词术语为了有效、准确开展红外检测工作，将电气设备分为三大类：电压致热型设备电流致热型设备综合致热型设备通过后面介绍来理解名词术语在正常运行情况下，电气设备的部分电能以不同的损耗形式转化为热能，从而使设备的温度升高。电能损耗主要包括以下几种：•1）电阻损耗：P=I2·R，发热功率与电流平方成正比，这种发热称为电流效应引起的发热；•2）介质损耗：P=U2·ω·C·tanδ，发热功率主要取决于电压，这种发热称为电压效应引起的发热；•3）铁损：由于铁芯或金属构件的磁滞、涡流而产生，这种发热称为电磁效应引起的发热。电气设备的热能来源——致热原因电气设备热故障一般可概括为：•1）导体连接或接触不良；•2）介质损耗增大；•3）电压分布不均匀或泄漏电流过大；•4）绝缘老化、受潮、缺油等，产生局部放电；•5）磁回路不正常等。在红外检测中，根据致热效应的来源，大体上把电气设备分为三大类：电压致热型——由于电压效应引起发热的设备。如电压互感器（PT、CVT）、避雷器、绝缘子、耦合电容器（OY）、均压电容器等。通常反映设备的内部缺陷（如介损增大、内部绝缘不良、泄漏电流增大等）和外部缺陷（如表面污秽、裂纹等）。“内部缺陷”是这样定义的：凡致热效应部位被封闭，不能用红外检测仪器直接检测，只能通过设备表面的温度场进行比较、分析和计算才能确定的缺陷。名词术语电流致热型——由于电流效应引起发热的设备。如隔离开关、断路器的接头、触头，CT的外部接头，导线及压接头，阻波器等。通常反映设备的外部缺陷（如接触不良），但断路器的热故障有时反映的是内部故障（触头接触不良）。综合致热型——既有电压效应，又有电流效应，或者电磁效应引起发热的设备。其热故障可以由介损增大引起，也可以由内部连接不良引起。如电流互感器、套管、补偿电容器等的内部过热。一般检测适用于红外热像仪对电气设备进行大面积检测。精确检测主要用于检测电压致热型和部分电流致热型设备的内部缺陷，以便对设备的故障进行精确判断。名词术语红外辐射的基本定律基尔霍夫定则善于发射的物体必善于吸收，善于吸收的物体必善于发射。物体的发射本领是波长和温度的函数。斯蒂芬—玻尔兹曼定律4TW单位时间单位面积物体辐射的红外线总量斯蒂芬—玻尔兹曼常数物体表面的比辐射率物体的热力学温度•物体的温度越高，辐射的红外线能量越强。•对电力设备测温时，红外热像图上越亮的地方，即温度最高的地方。红外检测的影响因素物体（电气设备）红外辐射的发射率•表面粗糙程度：越粗糙，发射率越高•材料性质：包括化学成分和性质，物理性能和结构•温度：温度越高，发射率越高。•颜色：绝对黑体，发射率为1。物体（红外热像仪）对红外辐射的响应•红红外热像仪本身的功能——设备厂家关注，我们根据需要选择即可红外传输（从设备发射出去直至红外热像仪之间）的介质——大气•由物体所发出的红外辐射在穿过大气到达测量系统时会受到衰减，而衰减主要来自气体分子(水蒸气等)和各种微粒(尘埃、雪、冰晶等)的吸收与散射。气体分子吸收辐射，而微粒散射辐射。•水气(6.3µm)；二氧化碳,硫和氮的氧化物等(2.7µm和15µm)•大气衰减与波长密切相关。在某些波长，几公里的距离也只有很少的衰减，而在另一些波长，经过几米的距离辐射就衰减得几乎没有什么了。影响红外线穿过大气的主要因素红外线在大气中穿透比较好的波段，通常称为“大气窗口”。红外热成像检测技术，就是利用了所谓的“大气窗口”。短波窗口在1～5μm之间，而长波窗口则是在8～14μm之间。大气窗口(1～3µm；3.5～5µm；8～14µm)透射率近红外中红外远红外波长053181415短波(3µm~5µm);长波(8µm~14µm)影响红外线穿过大气的主要因素小结：为什么使用红外能检测缺陷？•红外线是一种电磁波。•自然界任何物体只要温度高于绝对零度(-273.16C˚)都会产生电磁波，即都会产生红外辐射。•不同的材料、不同的温度、不同的表面光度、不同的颜色等，所发出的红外辐射强度都不同。•我们所利用的是：红外辐射能反映温度高低。•红外线在大气中有部分波段（(1-3µm；3.5-5µm；8-14µm)：穿透好、衰减小、“畅通无阻”——“大气窗口”——能准确反映温度高低。•红外热像仪：探测表面红外辐射的强弱——反映温度高低。•红外检测目的：检测表现为发热的缺陷。第一部分基础介绍第一部分红外诊断的基本原理第三部分红外检测的规范化作业第四部分红外诊断典型案例分析第二部分电力设备故障红外诊断的方法人员要求安全要求（1）应严格执行DL408——电业安全工作规程（发电厂和变电所电气部分）和DL409——电业安全工作规程（电力线路部分）。（2）应严格执行发电厂、变（配）电站及线路巡视的要求。（3）应有专人监护，监护人在检测期间应始终行使监护职责，不得擅离岗位或兼任其他工作。现场红外检测要求检测环境条件要求一般检测要求（1）被检测设备是带电运行设备，应尽量避开视线中的封闭遮挡物，如门和盖板等；（2）环境温度一般不低于5℃，相对湿度一般不大于85%；天气以阴天、多云为宜，夜间图像质量为佳；不应在雷、雨、雾、雪等气象条件下进行，检测时风速一般不大于5m/s；（3）户外晴天要避开阳关直接照射或反射进入仪器镜头，在室内或晚上检测应避开灯光的直射，宜闭灯检测；（4）检测电流致热型设备，最好在高峰负荷下进行。否则，一般应在不低于30%的额定负荷下进行，同时应充分考虑小负荷电流对测试结果的影响。现场红外检测要求检测环境条件要求精确检测要求除满足一般检测的环境要求外，还满足以下要求：（1）风速一般不大于0.5m/s；（2）设备通电时间不小于6h，最好在24h以上；（3）检测期间天气为阴天、夜间或晴天日落2h后；（4）被检测设备周围应具有均衡的背景辐射，应尽量避开附近热辐射源的干扰，某些设备被检测时还应避开人体热源等的红外辐射；（5）避开强电磁场，防止强电磁场影响红外热像仪的正常工作。现场红外检测要求检测仪器要求测温仪（点温仪）红外测温仪（点温仪），实际上不是测量某一点的温度，而是反映某视场内各点温度的平均值。一般红外测温仪的视场是一个圆锥型的立体角，随着测量距离加大，被测目