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红外热成像技术在电力设备带电检测中的典型应用

2019-3-8 9:32:30      点击:

徐州华顺测控技术有限公司

              红外热成像技术在电力设备带电检测中的典型应用

保证检测结果可靠性的三大专业要素:

专业知识、专业人员、专业设备。

                      华顺测控红外热成像技术

              2019225

一.专业知识储备:

热像仪是通过检测物体发射和反射过来的红外光强度,计算出物体表面没一点的温度,以不同的颜色显示不同温度。

电力设备的故障有多种多样,在运行时,由于电流效应、电压效应或者电磁效应等因素,将产生热量发生热辐射现象。电力系统运行中,载流导体会因为电流效应产生电阻损耗,而在电能输送的整个回路上存在数量繁多的连接件、接头或触头。在理想情况下,输电回路中的各种连接件、接头或触头接触电阻低于相连导体部分的电阻,那么,连接部位的损耗发热不会高于相邻载流导体的发热,然而一旦某些连接件、接头或触头因连接不良,造成接触电阻增大,该部位就会有更多的电阻损耗和更高的温升,从而造成局部过热红外热成像对温度特别敏感,对结果分析和故障点的判断也比较直观、容易。

从红外诊断的专业分析,通常分为外部故障和内部故障。外部故障的特点是:局部温升高,易用红外热像仪发现,如不能及时处理,情况恶化快,易形成事故,造成损失。高电压电器设备的内部故障,主要是指封闭在固体绝缘以及设备壳体内部的电气回路故障和绝缘介质劣化引起的各种故障由于这类故障出现在电气设备的内部,因此反映的设备外表的温升很小,通常只有几K检测这种故障对检测设备的灵敏度要求较高。
   在电力行业,很早就将热像仪运用于设备的安全检修上,通过其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、互感器、电力电容器、避雷器、电力电缆、母线、导线、组合电器、绝缘子串、低压电器以及具有电流、电压致热效应或其他致热效应的设备的二次回路等,这对于及时发现、处理、预防重大事故的发生可以起到非常关键而有效的作用

下面罗列一些红外热成像带电检测中的典型应用分析。

  

  

图1  变压器冷却系统---循环受阻             图2  油枕中间触头压指弹簧压接不良 

图3  电抗器高压套管漏油缺油                图4  110kV线路线夹处接触不良

 图5    GIS电器 SF6气体泄漏                  图6    氧化锌避雷器绝缘老化

   

图7  接头连接松动、过紧、氧化腐蚀          图8     避雷器充油套管冷却不良

图9  管道的保温隔热层有损坏或泄露         图10  炉体内衬减薄或脱落

     在有效距离内测温准确,在超出有效距离后,测温结果逐步降低,通过比较相间温差数据任然值得参考。在正常负载下,一般连接点超过70℃,高于环境温度30℃,最大温差超过其它20%,即预示可能存在隐患。准确设置材料发射率,对焦准确,仪器稳定等经验参数,会使结果更精确,但是在检测中更要谨慎的区分环境反射。

二.专业设备储备:

     主记录设备FLIR ThermaCAM S65高性能实时记录红外热像仪,是功能强大的实时数据采集系统,具有极高的热灵敏度、精确的温度测量和各种数据分析功能。多种可选的红外镜头确保极佳的图像质量,精确的非接触温度测量,可见光和红外多种显示成像方式选择功能强大的数字存储、分析和高速的数据采集软件生成优异、无噪声、图像轮廓鲜明的高分辨率的长波红外热图(每幅图像超过76500个像素)优化后杰出的辐射测量的性能,使用户能分辨出小于0.06℃的温差,生成出对比度鲜明、经过标定的高清晰度的图像精确评估和监视物体的热性能提前快速识别出热故障和设计缺陷紧凑设计和易于使用的创新型S65为了解和测试物体热性能的电力设备运维提供史无前例的灵活性,递交给国网完善、快速、精确的解决方案。

FLIR(美国)S65红外热像仪参数:

FOV 视场 (宽X高)/最小焦距:24° X 18 ° 内置 / 0.3m

IFOV 空间分辨率:1.3 mrad

热灵敏度(NETD):<0.06℃ (30℃时)

帧频:50/65Hz (非插入法)

聚焦:自动或手动

电子变焦:2倍、4倍、8倍放大

探测器类型:焦平面,非制冷微量热型探测器(microbolometer) 320 X 240像素

波长范围:7.5-13μm

测温范围:-40℃--+2000℃

精度:± 2% (读数范围)或 ± 2℃

大气穿透率校正:自动,基于目标距离、大气温度及相对湿度

可选镜头:7 ° X 5.3° /4m, 12° X 9° /1.2m, 45° X 34° /0.1m, 80° X 65° /0.1m 200μm、100μm、49μm特写镜头

文件格式:14bit数字化热图(JPEG)

电池类型:内置可充锂电池,操作时间为2小时,充电时间为1小时

电源:交流适配器(110/220 VAC,50/65Hz)

操作温度:-15℃-- +50℃

存放温度:-40℃-- +70℃

湿度:10%--95% (非冷凝)

封装:符合IP54 IEC529标准

抗冲击:承受25g, IEC68-2-29标准

抗震性:承受2g, IEC68-2-6标准

重量:1.4Kg 不包括电池和带LCD的遥控器;<2Kg 包括电池和机上手柄(包括遥控器、LCD、可见光相机和激光指示器)

尺寸:100mm X 120mm X 220mm

火线:IEEE-1394火线输出(DV/DCAM输出)

USB/RS232:图像(红外和可见光图像),测量数据,语音和文本传送至计算机

语音记录:可记录30秒数字语音信息

   验证设备:1.非接触红外测温仪雷泰3ILR3U,具有精确度高,响应速度快,操作简单,三防功能强等特征,是巡检人员理想的工作帮手,在遇到热成像反射伪异常时加以验证。

雷泰3ILRSCU红外测温仪参数:

瞄 准 器 : 望远镜瞄准 亮度滤光镜

测量范围 : -30~1200℃

D :S  120:1

响应波长 : 8-14.0μm

响应时间 : 700ms(95%)

探 测 器 : 热电堆

测量功能 : 实时值、小值、大值、平均值、差值、数据重调、

高/低温报警数据记录、内存100点、环境温度补偿。

测量精度 : 测量值的±1%(1M型:±0.5%)或±1℃,取大值(环境温度23℃±5℃时)

重复精度 : 测量值的0.5%或±1℃,取大值

液晶显示 : 1℃为单位,4位带背景光的液晶数字显示,7秒保持

发 射 率 : 0.1-1.0数字可调

模拟输出 : 1mV/℃

数字输出 : RS232 9600波特 输出间隔1-9999秒可调

电    源 : 四节5号碱性电池或者6-9VDC·200mA

工作温度 : 0-50℃

贮存温度 : -20℃-50℃(无电池)

相对湿度 : 10-95%(30℃不凝结)

尺寸重量 : 244毫米×257毫米×71毫米 1000克(望远镜型)

IBM兼容机用数字输出软件:Data Temp®2模拟软件。

     验证设备:2.RAYTEK雷泰ST60+红外测温仪接触式点温仪

红外和接触式二合一测温仪,带创新点阵式显示屏。 凭借简约的 3 按钮屏显菜单界面(6 种语言),ST60+ 数字激光测温仪使复杂的测量变得异常简便。 只需轻轻按几下按钮,便可快速浏览高级功能以调节发射率、启动数据记录或者开启和关闭警报。ST60+ 接触式和非接触式二合一测温仪采用坚固、易用的人性化设计,可以轻松应对苛刻的工业、电气和机械环境。 这些工具的性能远远超出其他红外测温仪(或高温计),让用户可以在更多的应用领域中实现更高的工作效率。

ST60+ 的特性和优点: 

· 测量范围:-40 °C 至 800 °C /-40 °F 至 1472 °F (ST80+),或 -40 °C 至 650 °C/-40 °F 至 1202 °F (ST60+) 

· 借助软键按钮和点阵式显示屏,轻松访问高级功能 

· 可测量距离更远、体积更小的对象,D:S比率达 50:1 (ST80+) 或 30:1 (ST60+) 

· 兼容所有标准迷你接头 K 型热电偶,保留在热电偶上的投资 

· 可调辐射系数功能(内置材料表),让用户放心测量多种表面 

· 捕获多个数据点(ST80+ 多达 99 个,ST60+ 多达 20 个),可供以后下载和调用 

· 2 种级别的背光高度,轻松适应各种光照条件 

· 声音和视觉警报,及时提示用户测量值是否超出了设定的极限值 

· 通过zui小值、zui大值、平均值和 DIF 功能快速识别问题 

· 随附的 K 型热电偶珠式探针便于立即进行接触式测量 

· 1 % 的测量准确度让用户放心检修设备 

· 多功能界面有 6 种语言可供选择 

 结束语

     红外热成像技术能发现电气设备外部发热和内部缺陷, 是开展输变电设备状态检修及带电检测的重要检测手段。红外热成像技术测量了电气设备内部绝缘介质温度分布,反映了电气设备整体绝缘和电气性能的变化情况。应用红外热成像技术,能有效的发现电气设备在日常运行中运维人员肉眼所观测不到的缺陷。电力设备具有多样性,测试人员需不断提升自己的素质、多积累一些经验,对所需测量的物体温度分布情况,做了解的应用下,都需要红外热像仪拍红外热图后上传至分析软件,进行分析处理,以便能让红外热成像技术为电网的安全生产提供更好地服务。

     李家顺15050826325   0516-80207576   hsck@521hs.com

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