带电设备红外诊疗.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,带电设备红外诊疗,洛阳供电企业,带电设备红外诊疗,第1页,序言、红外线理论及基本概念,红外线是一个电磁波（英国物理学家FW赫胥尔在1800年发觉）(0.75,m,1000m)，高于无线电波，位于可见光红色光带之外,。,10,nm,100,nm,1,m,10,m,100,m,1,mm,10,mm,100,mm,1,m,10,m,100,m,1,km,X-,射线,紫外线,可见光,红外线,微波,无线电,2,m,13,m,带电设备红外诊疗,第2页,红外热像图和可见光图比较,红 外 热 图,可 见 光 图,可见光波长范围为0.380.78,m，普通玻璃能透过可见光，不过却几乎不能透过红外线。,带电设备红外诊疗,第3页,红外线就在我们身边！,热量或热辐射是红外线主要起源，任何温度高于绝对零度（-273.16K）物体都会发出红外线。比如冰块也会辐射红外线。,带电设备红外诊疗,第4页,平时，我们是看不到红外线，但它产生热量,我们神经末梢是能够感觉到。日常生活中，,阳光、火、散热器等散发被我们感觉到热量,都是红外辐射。,不论是白天还是夜晚红外辐射都在我们身边。,物体温度越高它发射红外射线就越强。,带电设备红外诊疗,第5页,红外热像技术,红外热像技术是研究红外辐射产生、传输、转换、探测并付诸于应用科学技术。,热传输方式,热传输有三种方式，分别是：传导、对流和辐射。对流通常只发生在流体介质中。,红外热成像仪,显示目标热像过程，叫做红外热成像。而实现这个过程设备称为红外热成像装置。,带电设备红外诊疗,第6页,红外探测器工作原理,A、,红外探测器：能把被测物体红外辐射量改变变成电量改变装置。,B、,红外热像仪普通是由三部分组成：红外探测头、图像处理、监视器；探测器分为光机扫描型和聚焦平面凝视型。,C、,光机扫描指红外探测头由高速光学机扫描装置和低温致冷装置等组成其原理：光机扫描是经过平行光束扫描技术，将进入硅窗口被测物体表面红外辐射经红外光学器件扫描到多元探测器列阵上，该探测器列阵处于低温恒器内，普通是冷却到-186C多元红外探测器列阵，逐点把红外辐射信号转换成电信号，经放大处理后，被测物体表面热分布以可见光图像显示在屏幕上。,带电设备红外诊疗,第7页,IR optics,2 dim.,detector-matrix,焦平面探测器,光机扫描探测器,带电设备红外诊疗,第8页,D、焦平面红外探测器,工作原理：是依靠探测微型辐射热量热探测器(Microbolometer)。探测器经过吸收入射红外辐射致使本身温度上升，从而引发探测器电阻改变，在外加电压情况下进而产生信号电压。,红外辐射能,微桥,带电设备红外诊疗,第9页,整个成像技术过程以下列图所表示：,目 标,空 气,热 像 仪,热 图,带电设备红外诊疗,第10页,目标物体,黑体,：在任何情况下对一切波长入射辐,射吸收率都等于1物体。,普朗克定律,、,维恩位移定律,和,斯蒂芬-波尔,兹曼定律,对黑体辐射作了全方面地描述。,带电设备红外诊疗,第11页,普朗克定律：,描述了黑体辐射强度、温度和波长 关系。,一个,理想辐射体所发出电磁波功率，随波长分布可用PLANCK定律公式示：,带电设备红外诊疗,第12页,光波辐射量（J）,波 长(um),带电设备红外诊疗,第13页,能够看到黑体辐射覆盖很宽波谱，但它们,有各自不一样辐射强度最大值。最大值处,波长能够计算出来。这公式就是著名,维恩,位移定律,，表示为,max,=2898/T,T：,物体绝对温度，开氏温标测量(,K),max,：,最大强度波长,带电设备红外诊疗,第14页,物体辐射率小于1且伴随波长改变而变,化。技术上为了近似处理，就引入了,灰体,。,灰体,：辐射率不随波长改变物体。,对于,灰体,，,斯蒂芬-波尔兹曼公式,为,W=T,4,W/m,2,-斯蒂芬-波尔兹曼常数，其值为5.6697x10-2W/cm2.T4,-物体表面发射率,-物体热力学温度,带电设备红外诊疗,第15页,自然界中没有绝正确黑体,不一样物体含有不一样辐射性能，我们需要引入辐射率（,）,来描述这一性能。,=,W,bb：,黑体辐射能量；,W,obj：,同温度“普通”物体辐射能,:,辐射率由物体本身决定,W,obj,W,bb,带电设备红外诊疗,第16页,波长（,m）,光谱辐射能,黑体辐射源,=1,灰体辐射源,1,带电设备红外诊疗,第17页,自然界中物体不但本身辐射能量，同时,也接收到周围物体辐射能量。,入射辐射,W,反射辐射,W,吸收辐射,W,透射辐射,W,吸收系数（,）反射系数（,）透射系数（,）,W=,W+,W+,W,带电设备红外诊疗,第18页,简化为：,1=,+,+,。,1=,+,；,物体透射率,=0,时,，,1=+,当物体处于热平衡状态,时，辐射率等于吸收,率，即,=,，,此即,基尔,霍夫定律,或,=1-,。,带电设备红外诊疗,第19页,影响辐射率原因,不一样材料性质,化学成份和性质,物理性质和内部结构.绝大多数纯金属很低,非金属较高,2.,表面状态,表面粗糙度,非金属受影响较小,金属受影 响较大,温度影响,非金属随温度升高而减小,金属随温度升,高而减小,带电设备红外诊疗,第20页,物体(非黑体)表面辐射特征：,A、,辐射率强烈取决于其表面特征；,B、,高度抛光金属表面发射率非常小；,C、,全部金属表面辐射率随温度而增加；,D、,表面粗糙和氧化层形成使发射率显著地增加；,E、,非金属表面发射率比金属表面发射率高得多，普通随温度增加而降低；,F、,含有有色氧化物金属(铁、锌、铬)发射率比有白色氧化物金属(钙、铝、镁)高得多。,G、,涂有油漆金属表面辐射率比没涂油漆金属表面会高,H、,红色油漆和黄色油漆表面辐射率比较靠近,注：,在检测过程中，因为辐射率对测温影响很大，所以必须选择正确辐射系数，对于电力设备，其发射率普通在0.85-0.95之间。,带电设备红外诊疗,第21页,吸收分子,透射率,近红外,中红外,远红外,波长,0,5,3,1,8,14,15,气体吸收和再辐射能力,因为物体所发出热辐射在抵达测量系统过程中要穿过大气，所以必须考虑红外线经过大气时所受到影响。,红外线经过大气所受到衰减，主要来自气体分子和尘埃吸收散射。可参看下列图：,带电设备红外诊疗,第22页,红外热成像仪性能主要参数,噪声等效温差（温度分辨率-灵敏度）,准确度,分辨频率,空间分辨率,带电设备红外诊疗,第23页,噪声等效温差（温度分辨率-灵敏度）NETD：用热像仪观察一个低空间频率标靶是，当其视频信号信噪比（S/N）为1时，观察者能够分辨最小目标与背景之间等效温差。（可分辨两点之间温度差异能力）,比如：0.08,准确度:在最大测温范围内，允许最大温度误差，仪绝对误差货误差百分数表示。,带电设备红外诊疗,第24页,在极,佳,动态,效果,下,(50,帧,/秒),，,含有相当高热灵敏度,(0.08,C),。,50帧/秒,30帧/秒,带电设备红外诊疗,第25页,视场角(Field of view),FOV是光学系统视场角简称，是一个立体角，表示以能够在光学系统成像空间范围。视野范围水平H和垂直V宽度大小能够表示为：,H=24,/3602 D(D代表目标距离),V=,18,/3602 D,空间分辨率(IFOV=Instantaneous Field of View),红外热像仪空间分辨率是指单只敏感元经光学系统变换后投射到空间,，(也就是仪器瞬时视场角)以毫弧度表示。,空间分辨率是红外测温仪器分辨空间尺寸能力技术参数。,带电设备红外诊疗,第26页,空间分辨率,是红外测温仪器分辨空间尺寸能力技术参数（,仪器可分辨物体大小能力）。,以毫弧度表示。,空间分辨率=,丌,/180 x 镜头度数,像素数,3.14/180 x 24,320=1.3 毫弧度,V,H,24,18,视场角(Field of view)与水平、垂直宽度关系,H=24,/3602 D,V=,18,/3602 D,(D代表目标距离),带电设备红外诊疗,第27页,有效检测距离能到达多远？,-,与仪器空间分辨率、检测目标大小、目标温度等原因相关。,比如:（24度镜头）空间分辨率为1.3毫弧度(mrad)代表仪器在10米远可分辨出大于或等于13mm（1.3厘米）目标，100米远可分辨出大于或等于13厘米目标。,同理：（12度镜头）空间分辨率为0.65毫弧度(mrad)代表仪器在10米远可分辨出大于或等于6.5mm（0.65厘米）目标，100米远可分辨出大于或等于6.5厘米目标,。,带电设备红外诊疗,第28页,如常见220kV线路，导线LGJ2402，导线直径21.28mm22mm，普通杆塔呼称高24m。假如我们在30m测量，则要求红外仪器,毫弧度不能高于多少？,1.3毫弧度(mrad),=,10m-1.3mm,=30m-3.9mm,0.65毫弧度(mrad),=10m-0.65mm,=30m-1.95mm,要求红外仪器空间分辨率小于0.7,弧度(mrad),仪器标准镜头都不能实现，要加长焦镜头,美国FLIR企业P65（价格约80万）标准镜头2418像素320240，空间分辨率为1.3,毫弧度(mrad),，要配置12 或6 镜头,带电设备红外诊疗,第29页,焦平面探测器,标准镜头2418,像素320240,带电设备红外诊疗,第30页,带电设备红外诊疗应用规范,DL/T 664-,一、,引用标准,：,带电设备红外诊疗,第31页,二、名词术语,温升temperature rise,：被测设备表面温度和环境温度参考体之间温度之差。,温差 temperature difference：不一样被测物或同一被测物不一样部位之间温度差。,相对温差点 relative temperature difference：两个对应测点之间温差与其中较热点温升之比百分数。相对温差t可用下式求出：,带电设备红外诊疗,第32页,二、名词术语,1,和T,1,发烧点温升和温度；,2,和T,2,正常相对应点温升和温度；,T,0,环境参考体温度。,带电设备红外诊疗,第33页,二、名词术语,环境温度参考体reference body of ambient temperature：用来采集环境温度物体叫环境温度参考体。它可能不含有当初真实环境温度，但它含有与被测物相同物理属性，并与被测物处于相同环境之中。,普通检测normal measurement：适合用于红外热像仪对电气设备进行大面积检测。,准确检测precise measurement：主要用于检测电压致热型和部分电流致热型设备内部缺点，方便对设备故障进行准确判断。,带电设备红外诊疗,第34页,二、名词术语,电压致热型设备heating of eqripenmt caused by voletage：因为电压效应引发发烧设备。,电流致热型设备heating of eqripenmt caused by current：因为电流效应引发发烧设备,综合致热型设备heating of eqripenmt caused by multiple effect：极有电压效应，又有电流效应，或者电磁效应引发发烧设备,带电设备红外诊疗,第35页,二、名词术语,噪声等效温差（NETD）noise equivalent temperature difference：用热像仪观察一个低空间频率标靶是，当其视频信号信噪比（S/N）为1时，观察者能够分辨最小目标与背景之间等效温差。（可分辨两点之间温度差异能力）,准确度rccuracy:在最大测温范围内，允许最大温度误差，仪绝对误差货误差百分数表示。,带电设备红外诊疗,第36页,三、红外检测周期,检测周期应依据电气设备在电力系统中作用及主要性，并参考设备电压等级、负荷电流、投运时间、设备情况等决定。,3.1变（配）电设备检测,3.2输电线路检测,3.2旋转电机检测,带电设备红外诊疗,第37页,三、红外检测周期,3.1变（配）电设备检测,正常运行变（配）电设备检测应遵照检修和预试前普测、高温高负荷等情况下特殊巡视相结合标准。,普通220kV及以上交（直）流变电站每年不少于两次，其中一次可在大负荷前，另一次可在停电检修及预试前，方便使查出缺点能够得到及时处理，防止重复停电。,110kV及以下主要主要变（配）电站每年检测一次,带电设备红外诊疗,第38页,三、红外检测周期,3.1变（配）电设备检测,对于运行环境差、陈旧或有缺点设备，大负荷运行期间、系统运行方式改变且设备负荷突然增加等情况下，需对电气设备增加检测次数。,新建、改扩建或大修后电气设备，应在投运带负荷后不超出1个月内（但最少在21h以后）进行一次检测，并提议对变压器、套管、避雷器、电容式电压互感器、电流互感器、电缆头等电压致热型设备进行一次准确检测，对原始数据及图像进行存档。,提议每年对330kV及以上对变压器、套管、避雷器、电容式电压互感器、电流互感器、电缆头等电压致热型设备进行一次准确检测，作好统计，必要时将测试数据及图像存入红外数据库，进行动态管理。有条件单位可开展220kV及以下设备准确检测并建立图库。,带电设备红外诊疗,第39页,三、红外检测周期,3.2输电线路检测,输电线路检测普通在大负荷前进行。,对正常运行500kV及以上架空线路和主要220（330）kV架空线路接续金具，每年宜检测一次,110kV线路和其它220（330）kV线路，可每两年进行一次,新投运和做相关大修后线路，应在投运带负荷后不超出1个月内（但最少在21h以后）进行一次检测,带电设备红外诊疗,第40页,三、红外检测周期,3.2输电线路检测,对于线路上瓷绝缘子及合成绝缘子，有条件和经验也能够进行检测。,对正常运行电缆线路设备，主要是电缆终端，110kV及以上电缆每年不少于两次；35kV及以下电缆每年最少一次。,对重负荷线路，运行环境差时应适当缩短周期；重大事件、重大节日、主要负荷以及设备负荷突然增加等特殊情况应增加检测次数。,带电设备红外诊疗,第41页,三、红外检测周期,3.3旋转电机检测,旋转电机运行中检测主要包含碳刷及出线母线检测，可每年一次或在机组检修前。,进行定子铁芯损耗试验时，应使用红外热像仪进行温度分布测量。,必要时能够利用红外热像仪进行定子绕组接头开焊、断股缺点查找，以及用于线棒通流试验检验。,带电设备红外诊疗,第42页,四、检测环境条件要求,4.1普通检测要求,被检设备是带电运行设备，应尽可能避开视线中封闭遮挡物，如门和盖板等。,环境温度普通不低于5，相对湿度普通小于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，检测时风速普通小于5m/s。,户外晴天要避开阳光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直射，宜闭灯检测。,检测电流致热型设备，最好在负荷高峰下进行。不然，普通应在不低于30%额定负荷下进行，同时应充分考虑小负荷对测试结果影响。,带电设备红外诊疗,第43页,四、检测环境条件要求,4.2准确检测要求,除满足普通检验环境要求外，还应满足以下要求：,风速普通小于0.5m/s。,设备通电时间大于6h，最好在24h以上。,检测期间天气为阴天、夜间或晴天日落2h后。,被检测设备应含有均衡背景辐射，应尽可能避开附件辐射源干扰，一些设备被检验时还应避开人体热源等红外辐射。,避开强电磁场，预防强电磁场影响红外热像仪正常工作。,带电设备红外诊疗,第44页,五、检测仪器要求,5.1便携式红外热像仪,能满足准确检测要求，测量精度和测温范围满足现场测试要求，性能指标较高，含有较高温度分辨率和空间分辨率，含有大气条件修正模型，操作简便，图像清楚、稳定，有目镜取景器，分析软件功效丰富，详细可参考带电设备红外诊疗应用规范附录F,带电设备红外诊疗,第45页,五、检测仪器要求,5.2手持（抢）式红外热像仪,能满足普通检测要求，由最高点温度自动跟踪，采取LCD显示器，可无取景器，操作简单，仪器轻便，图像比较清楚、稳定。详细可参考带电设备红外诊疗应用规范附录G,5.3线路适用型红外热像仪,满足红外热像仪基本功效要求，配置有中、长焦镜头，空间分辨率到达使用要求。,带电设备红外诊疗,第46页,六、红外热像仪校验,序号,校验项目名称,校验周期,1,噪声等效温差,必要时,2,准确度,首次使用时；12年,3,连续稳定工作时间,首次使用时；12年,4,环境影响评价,必要时,5,测温一致性,首次使用时；12年,6,图像质量平,首次使用时；12年,带电设备红外诊疗,第47页,七、现场操作方法,7.1普通检测,仪器在开机后需要进行内部温度校准，待图像稳定后即可开始工作。,普通先远距离对全部被测设备进行全方面扫描，发觉异常后，再针对性地近距离对异常部位和重点被测设备进行准确检测。,仪器色标温度量程宜设置在环境温度加10K20K左右温升范围。,带电设备红外诊疗,第48页,七、现场操作方法,7.1普通检测,有伪彩色显示功效仪器，宜选择彩色显示方式，调整图像使其含有清楚温度层次显示，并结合数值测温伎俩，如热点跟踪、区域温度跟踪等伎俩进行检测。,应充分利用仪器相关功效，如图像平均、自动跟踪等，以到达最正确检测效果。,环境温度发生较大改变时，应对仪器重新进行内部温度校准，校准方法按仪器说明书进行。,作为普通检测，被测设备辐射率普通取0.9左右。,带电设备红外诊疗,第49页,七、现场操作方法,7.2精准检测,检测温升所用环境温度参考体应尽可能选择与被测设备类似物体，且最好能在同一方向或同一视场中选择。,在安全距离允许条件下，红外仪器宜尽可能靠近被测设备，使被测设备（或目标）尽可能充满整个仪器视场，以提升仪器对被测设备表面细节分辨能力及测温准确度，必要时，可使用中、长焦距镜头。,线路检测普通需使用中、长焦距镜头,。,纪录被测设备实际负荷电流、额定电流、运行电压，被检物体温度及环境参考体温度值。,带电设备红外诊疗,第50页,七、现场操作方法,7.2精准检测,为了准确测温或方便跟踪，应事先设定几个不一样方向和角度，确定最正确检测位置，并可做上标识，以供以后复测用，提升互比性和工作效率。,正确选择被测设备辐射率，尤其是要考虑金属材料表面氧化对选取辐射率影响，辐射率选取详细可参考附录E,将大气温度、相对湿度、测量距离等赔偿参数输入，进行必要修正，并选择适当测温范围。,带电设备红外诊疗,第51页,八、判断方法,8.1表面温度判断法,主要适合用于电流致热型和电磁效应引发发烧设备,依据测得设备表面温度值，对照GB/T 11022中高压开关设备和控制设备各种部件、材料及绝缘介质温度和温升极限相关要求（详细要求见,带电设备红外诊疗应用规范,附录C），结合环境气候条件、负荷大小进行分析判断。,带电设备红外诊疗,第52页,八、判断方法,8.2同类比较判断法,依据同组三相设备、同相设备之间及同类设备之间不一样部位温差进行比较分析。,对于电压致热型设备，应结合图像特种判断法进行判断。,对于电流致热型设备，应结合相对温差判断法进行判断。,带电设备红外诊疗,第53页,八、判断方法,8.3图像特种判断法,主要适合用于电压致热型设备。,依据同类设备正常状态和异常状态热像图，判断设备是否正常。,注意应尽可能排除各种干扰原因对图像影响，必要时结合电气试验或化学分析结果，进行综合判断。,带电设备红外诊疗,第54页,八、判断方法,8.4相对温差判断法,主要适合用于电流致热型设备。,尤其是对小负荷电流致热型设备，采取相对温差判断法可降低小负荷缺点漏判率。,带电设备红外诊疗,第55页,八、判断方法,8.5档案分析判断法,分析同一设备不一样时期温度场分布，找出设备致热参数改变，判读设备是否正常。,8.6实时分析判断法,在一段时间内使用红外热像仪连续检测某被测设备，观察设备温度随负载、时间等原因改变方法。,带电设备红外诊疗,第56页,九、判断依据,9.1电流致热型设备判断依据,电流致热型设备判断依据详细见带电设备红外诊疗应用规范附录A,9.2电压致热型设备判断依据,电致热型设备判断依据详细见带电设备红外诊疗应用规范附录B,9.3综合致热型设备判断依据,当缺点是由两种或两种以上原因引发，应综合判断缺点性质。对于磁场和漏磁引发过热可依据电流致热型设备判断依据进行处理,带电设备红外诊疗,第57页,电流致热型设备判断依据,带电设备红外诊疗,第58页,带电设备红外诊疗,第59页,带电设备红外诊疗,第60页,带电设备红外诊疗,第61页,带电设备红外诊疗,第62页,缺点设备,中线缺点设备温度：86.6,同相导线温度：18.0,温升：68.6 K,计算相对温差值：98.25%,其它相,正常设备,其它正常设备温度：18.6,同侧导线温度：17.4,温升：1.2 K,带电设备红外诊疗,第63页,带电设备红外诊疗,第64页,带电设备红外诊疗,第65页,带电设备红外诊疗,第66页,带电设备红外诊疗,第67页,带电设备红外诊疗,第68页,带电设备红外诊疗,第69页,带电设备红外诊疗,第70页,十、缺点类型确实定及处理方法,红外检测发觉设备过热缺点应纳入设备缺点管理制度范围，按照设备缺点管理流程进出处理。,依据过热缺点对电气设备运行影响程度能够下三类：,普通缺点,严重缺点,危急缺点,带电设备红外诊疗,第71页,十、缺点类型确实定及处理方法,10.1普通缺点：指设备存在过热，有一定温差，温度场有一定梯度，但不会引发事故缺点。,这类缺点普通要求纪录在案，注意观察其缺点发展，利用停电机会检修，有计划地安排检修消除缺点。,带电设备红外诊疗,第72页,十、缺点类型确实定及处理方法,10.1普通缺点,当发烧点温升值小于15K时，,不宜采取附录A要求确定设备缺点性质。,对于负荷率小、温升小但相对温差大设备，假如符合有条件或机会改变时，可在增大负荷电流后进行复测，以确定设备缺点性质，当无法改变时，可暂定为普通缺点，加强监视。,带电设备红外诊疗,第73页,十、缺点类型确实定及处理方法,10.2严重缺点：指设备存在过热，程度较重，温度场分布梯度较大，温差较大缺点。,这类缺点应尽快安排处理。,对电流致热型设备，应采取必要办法，如加强检测等，必要时降低负荷电流。,对电压致热型设备，应加强检测并安排其它测试伎俩，缺点性质确定后，马上采取办法消缺。,带电设备红外诊疗,第74页,十、缺点类型确实定及处理方法,10.3危急缺点：指设备最高温度超出GB/T 11022要求最高允许温度缺点,这类缺点应马上安排处理。,对电流致热型设备，应马上降低负荷电流或马上消缺。,对电压致热型设备，当缺点显著时，应立消缺或退出运行，如有必要，可安排其它试验伎俩，深入确定缺点性质。,带电设备红外诊疗,第75页,十、缺点类型确实定及处理方法,电压致热型设备缺点普通定为严重及以上缺点。,带电设备红外诊疗,第76页,谢谢！,带电设备红外诊疗,第77页,