提高紅外測溫準確性的方法

1、.提高紅外測溫準確性的方法 在現(xiàn)場進行設備紅外檢測和故障診斷時， 往往受到一系列主客觀因素的限制， 以致影響檢測 故障的準確性和診斷的可靠性。 因此， 為了提高故障檢測與診斷效果， 除了正確運用分析處 理方法以外， 還必須對影響檢測結果的各種因素， 有充分的估計和預想。 采取相應的對策和 技術方法，使各種不利因素的影響降低到最小程度。1.1 測溫準確性 設備故障紅外診斷最核心的問題， 是要求準確地獲得被測設備的溫度分布或故障相關部位溫 度值與溫升值。這個溫度信息不僅是判斷設備有無故障的依據(jù)，也是判斷故障屬性、位置、 嚴重程度的客觀依據(jù)。 因此， 對被測設備故障相關部位溫度的計算與合理修正， 將

2、是提高檢 測設備表面溫度準確性的關鍵環(huán)節(jié)。 然而在現(xiàn)場進行設備紅外檢測時， 由于檢測條件和環(huán)境 的影響變化，可能導致同一設備因檢測條件不同， 而得到不同的結果。 因此，為了提高紅外 檢測的準確度， 必須對現(xiàn)場檢測過程中或對檢測結果的分析處理中， 采取相應的對策與措施 或選擇良好的檢測條件， 或對檢測現(xiàn)場結果進行合理的修正。 如作業(yè)人員的組織培訓， 計劃 的制定，受檢對象的選擇，檢測儀器的準備，檢測位置的選擇或設定等等。1.2 運行狀態(tài)的影響與對策 電氣設備故障無論是電流效應引起的發(fā)熱故障 （導電回路故障 ），發(fā)熱功率與負荷電流值的平 方成正比。電壓效應引起的發(fā)熱故障（絕緣介質故障 ），發(fā)熱功率

3、與運行電壓的平方成正比。因此， 設備的工作電壓和負荷電流的大小， 將直接影響到紅外檢測與故障診斷的效果。 泄漏 電流的增大， 能造成高壓設備部分電壓不均勻。 如果沒有加載運行或者負荷很低， 則會使設 備故障發(fā)熱不明顯， 即使存在較嚴重的故障， 也不可能因特征性熱異常的形式暴露出來。 只 有當設備在額定電壓下運行， 而且負荷越大時， 發(fā)熱及溫升才越嚴重， 故障點的特征性熱異 常也暴露得越明顯。 因此在進行紅外檢測時， 為了能夠取得可靠的檢測效果， 要盡量保證設 備在額定電壓和滿負荷下運行， 即使不能做到連續(xù)滿負荷運行， 也應編制一個運行方案， 以 便在檢測前和檢測過程中，能讓設備滿負荷運行一段時

4、間（如46h），使設備故障部位有足夠的發(fā)熱時間，并保證其表面達到穩(wěn)定溫升。由于電氣設備故障紅外診斷時， 故障判斷標準往往是以設備在額定電流時的溫升為依據(jù)，因此當檢測時實際運行電流小于額定電流時， 應該是現(xiàn)場實際測量的設備故障點溫升換算為額 定電流的溫升。其計算公式如下：合 0 =（in/i1）k S01式中in 設備額定電流；i1 設備實際運行電流；S 0 額定電流in時設備內載流導體故障點溫升，C；S 0 1在實際運行電流i1時設備內部載流導體故障點溫升，C；k設備內部導電回路溫升常數(shù)。1.3 設備表面發(fā)射率的影響與對策 任何紅外測量儀器都是通過測量電氣設備表面紅外輻射功率，來獲得設備溫度信

5、息的。 并且在紅外診斷儀器接收來自目標紅外輻射功率相同的情況下，因目標的表面發(fā)射率不同，將會得到不同的檢測結果。也就是說，相同輻射功率，發(fā)射率越低，就會顯示越高的溫度。因物 體表面發(fā)射率主要決定于材料性質和表面狀態(tài)（如表面氧化情況，涂層材料，粗糙程度及污穢狀態(tài)等 ）。因此為了應用紅外熱像儀器準確地測量電氣設備溫度，必須要知道受檢目標的 發(fā)射率值，并將該值作為計算溫度的重要參數(shù)輸入計算機或者調整紅外測量儀的£修正值，以便對所測量的溫度輸出值進行發(fā)射率修正。 消除發(fā)射率對檢測結果影響的另外兩種對策措 施是： 當使用紅外熱像儀進行測量時， 要對發(fā)射進行修正， 查出被測設備部件表面的發(fā)射率

6、值進行發(fā)射率修正， 從而獲得可靠的測溫結果， 提高檢測的可靠性； 對于紅外檢測的故障頻 發(fā)設備部件， 為使檢測結果具有良好的可比性， 可以運用敷涂適當漆料的方法來增大和穩(wěn)定 其發(fā)射率值，以便獲得被測設備表面的真實溫度。1.4 大氣衰減的影響與對策 由于受檢電氣設備表面紅外輻射能量， 是經(jīng)大氣傳輸?shù)郊t外檢測儀器里的， 這就會受到大氣 組合中的水蒸汽、 二氧化碳、 一氧化碳等氣體分子的吸收衰減和空氣中懸浮微粒的散射而衰 減，設備輻射能量傳輸?shù)乃p隨著檢測儀器到被測設備之間的距離， 降低了被測設備輻射的 透過率， 所以其衰減是隨距離的增大而增加， 降低受檢設備故障部位與正常部位的輻射對比 度，也會因

7、為紅外儀器接收到的目標能量減少， 使得儀器顯示出來的溫度低于被測故障點的 實際溫度值， 從而造成漏檢或誤診斷。 尤其對于檢測溫升較低的設備故障時， 這是很不利的。 由此可見檢測距離增大， 大氣組合的影響將會越來越大。 而且又要獲得目標溫度準確性， 必 須采取如下對策： 盡量選擇在環(huán)境大氣比較干燥、 潔凈的時節(jié)進行檢測； 在不影響安全的條 件下盡可能縮短檢測距離， 還要對溫度測量結果進行合理的距離修正， 以便測得實際溫度值。1.5 氣象條件的影響 不良的氣象環(huán)境主要是指雨、雪、霧及大風力等，都會對設備溫度檢測帶來不利的影響， 往往會給出虛假的故障現(xiàn)象。為了克服氣象條件的影響， 在無雨、 無霧、

8、無風和環(huán)境溫度較 穩(wěn)定的夜晚進行檢測 （注：在小雨天氣可以對瓷瓶拄的爬電即污穢處檢查，有著很好的觀察 效果 ），還要采取正確的診斷方法。1.6 環(huán)境及背景輻射的影響與對策 特別是在進行戶外電力設備紅外檢測時， 檢測儀器接收的紅外輻射除了包括受檢設備相應部 位自身發(fā)射的輻射以外， 還會包括設備其他部位和背景的反射， 以及直接射入太陽輻射。 這 些輻射都將對設備待測部位的溫度造成干擾， 對故障檢測帶來誤差。 例如： 在晴朗的白天進 行測量時， 特別是在運行的主變附近， 被陽光照射的大面積墻壁及其他高溫物體輻射， 可使 測量結果產(chǎn)生較大的溫升。太陽輻射可引起設備有 15 度左右的附加溫升，因此太陽輻

9、射及 受檢設備周圍的其他高溫物體輻射， 不僅可以改變設備故障點的溫度分布， 影響故障部位的 熱特征， 甚至可以顯示虛弱的目標熱像圖而造成漏檢。 為了減少環(huán)境與背景輻射的影響， 應 采取如下對策措施：1.6.1 對戶外電氣設備的現(xiàn)場紅外檢測，盡可能選擇在陰天或者在日落左右傍晚無光照時間 進行。 這樣可以防止直接入射、 反射和散射的太陽輻射影響， 對戶內設備可以采用關掉照明 燈，以及要避開其他的輻射影響。1.6.2 對于高反射的設備表面，應該采取適當措施來減少對太陽輻射及周圍高溫物體輻射的 影響?；蛘吒淖儥z測角度，找到能避開反射的最佳角度進行檢測。1.6.3 為減少太陽輻射及周圍高溫背景的輻射影響

10、，可在檢測時采取適當?shù)恼趽醮胧?，或?在紅外熱像儀器上加裝適當?shù)募t外濾光片，以便濾除太陽及其他背景輻射。1.6.4 選擇參數(shù)適宜的儀器和檢測距離進行檢測，使受檢測的設備部位充滿儀器視場，從而 減少背景輻射的干擾。 通常要求目標的最小幾何尺度與測量儀器構成的視場角， 應該不小于 熱像儀瞬時視場的 35倍。2. 提高故障判別與診斷可靠性的技術方法 電氣設備的帶電體工作狀態(tài)是否正常， 特別是外部裸露部分的故障， 只要消除了上述各種影 響因素，經(jīng)過合理修正，得到故障點的溫度，參照國標 gb763 90（交流高壓電器在長期工 作時的發(fā)熱 ）及電力部出版的紅外熱像檢測電力設備故障導則來判別最高允許溫度和允

11、 許溫升，是不難做出故障嚴重程度的診斷。但是， 溫度的測量受到很多因素的影響，特別是 對于電氣設備的內部故障而言， 要想根據(jù)gb763 90進行判別，是比較困難的，而且還會引 起誤判。 為了提高紅外診斷的準確性， 還要運用以下判別方法， 可以獲得可靠準確的診斷結 論。2.1 熱像特征判別法所有電氣設備， 在無任何內外部故障情況下， 即可得到正常運行狀態(tài)下的表面熱分布或紅 外熱像特征圖。一旦電氣設備出現(xiàn)內部或外部故障，則故障經(jīng)內部構件和介質進行熱傳遞， 或其他形式熱交換， 改變設備表面故障部位的穩(wěn)定溫升或溫度分布。 因此通過辨認現(xiàn)場攝制 的設備紅外熱像圖， 只要發(fā)現(xiàn)熱像特征存在異常變化， 均可判

12、定設備內部已出現(xiàn)故障， 并根 據(jù)熱場分布變化的特點及溫升值的大小， 還可以對內部故障的屬性、 故障位置及嚴重程度做 出準確的診斷。 如在瓷瓶串熱像中， 一旦出現(xiàn)缺口似的熱像， 則表明相應位置的瓷瓶已成為 零值絕緣子，而低值瓷瓶和污穢瓷瓶也可以通過熱像圖來區(qū)別進行鑒別。2.2 相間互比判斷法因為高壓電力設備絕大部分都是三相運行的， 而且在正常情況下， 作用于每一相的相電壓 或通過三相電路與導線的電流大致相同。 換言之， 每一相電路或導線相同部位的正常穩(wěn)定溫 升應該一樣。 因此同組設備三相之間具有可比性， 同類設備在同一時間， 同一地點和同一電 源作用下也相互可比。 因為三相相同部位同時出現(xiàn)一樣故

13、障的概率是很小的， 基于這種原因， 診斷時可以對三相之間相同部位的溫升進行橫向比較。若某電氣設備a、b、 c 三相中任意兩相之間相同部位存在超過10C左右的溫差，則可以把該部位溫度較高的一相初步診斷為出現(xiàn)故障。2.3 同相比較判別法電氣設備一相中流過的負荷電流相同， 如果同一相不同部位之間出現(xiàn)明顯溫差， 則往往表 明溫升較高處存在異?；蛉毕?。 例如在高壓輸電線路中的連接件， 如果與連接件一米以外的 同相導線溫度相比有明顯溫升， 則表明該連接件連接不良。 同樣， 高壓電纜本體部分存在的 缺陷，也可以用同相不同部位的溫升進行比較診斷。2.4 歷史狀態(tài)變化判別法如果在新電氣設備剛剛投入運行時， 就將

14、其正常運行狀態(tài)下各部位溫度分布的熱圖數(shù)據(jù)儲 存下來，那么在進行新的故障檢測與診斷時，就可以把原來已經(jīng)存檔的設備熱像數(shù)據(jù)調出， 作為比較的依據(jù)， 并根據(jù)新檢測到的熱像圖數(shù)據(jù)與已經(jīng)存檔的同一設備以往熱像圖數(shù)據(jù)之間 的差異， 則可以對兩者之間在何處出現(xiàn)變化和變化程度做出準確的診斷。 但是為了彌補歷次 紅外檢測時記錄的熱像數(shù)據(jù)條件的不同（如運行條件，檢測條件，環(huán)境條件 ），應保障基本條件外， 還應對影響檢測結果最主要的因素做標準化處理。 例如， 每次檢測結果都換算成設定 的距離，風速 （不大于三級 ）的條件下對環(huán)境的溫升，則可相對改善不同時期檢測結果的可比 性，從而提高比較診斷的可靠程度。如對于高壓套

15、管而言，凡發(fā)現(xiàn)有較大面積分布性過熱， 而且與上一次檢測相比，瓷套口三相溫差變化達0.5C以上者，可視為接頭有異常發(fā)熱，應加強監(jiān)視，縮短檢測周期，當與上次檢測相比， 三相溫差超過1C時，應盡早安排停電試驗、 查明原因，若變化更大，則可判定為存在故障。2.5 發(fā)熱機理判別法在電氣設備故障紅外診斷時， 有時會遇到不同屬性故障具有相同外部熱像特征， 例如 35kv 及以上等級油浸 （澆注 ）電流互感器的絕緣故障和鐵心故障的熱像特征，都是以上部油面為中 心整體發(fā)熱熱像圖， 因此單憑熱像特征無法鑒別這兩種屬性不同的內部故障，上例發(fā)熱機理是屬電壓效應發(fā)熱， 發(fā)熱功率與電壓平方成正比， 與負荷電流無關， 所以

16、只要改變負荷就能 判定是鐵心故障還是絕緣故障 （另一種發(fā)熱機理是電流效應發(fā)熱 ）。類似這種情況，在其他電 氣設備內部故障診斷時也會出現(xiàn)。3. 設備檢測的組織與管理程序 紅外監(jiān)測技術是對絕緣監(jiān)督手段的補充和完善。 40 多年來，在電力系統(tǒng)中將電力設備預 防性試驗規(guī)程 作為絕緣監(jiān)督工作的主要依據(jù)， 預防性試驗是電氣設備運行和維護中的一個 重要環(huán)節(jié)， 是保證電力系統(tǒng)安全運行的有效手段之一。 而紅外監(jiān)測則可以在預試前后進行設 備診斷， 無疑是對預試結果的驗證， 同時預試前發(fā)現(xiàn)的設備熱故障則為檢修提供了依據(jù)。 紅 外診斷技術正在應用發(fā)展，隨著 導則的實施，帶電設備紅外診斷將成為電力系統(tǒng)運行中 成熟的一項

17、監(jiān)測技術。建立完善的電氣設備狀態(tài)檢修技術管理制度， 實現(xiàn)電氣設備的狀態(tài)檢修， 提高電網(wǎng)的安全 穩(wěn)定、 經(jīng)濟運行能力，是電力系統(tǒng)檢修方式的重大改革。 由前所述，紅外診斷技術具有強大 的生命力，為此，提出如下建議：3.1 提高認識，積極推廣紅外診斷技術多年來， 紅外診斷技術推廣應用不夠， 一方面是紅外技術的發(fā)展， 特別是儀器本身的水平 不能適應電力生產(chǎn)的需要，比較滯后；另一方面是價格偏高。 目前，紅外診斷技術已成為絕 緣監(jiān)督的重要手段，需要從車間到管理部門全面提高認識，積極推動。特別是對基建項目， 目前已有相關規(guī)定可以配置儀器儀表， 因此， 應利用這些有利條件在基建或技改中、 科技立 項中增加這方

18、面的投入，進行紅外診斷狀態(tài)檢修的試點工作。3.2 紅外診斷儀器的配置模式紅外診斷儀器的配置模式涉及到認識、 條件、 規(guī)模等因素， 有一個發(fā)展過程。 從全國來看， 主要有 3 種模式：3.2.1 紅外測溫儀模式，其中有：專責人配置模式；各專業(yè)班組配置模式。3.2.2 以中低檔熱成像儀檢測為主的模式：一個單位只配熱成像儀，由專人負責；專人配 置熱成像儀，班組有少量紅外測溫儀。3.2.3 熱成像儀與紅外測溫儀相配合的模式：各運行車間或其紅外測溫專業(yè)班組配置高檔、中檔紅外熱像儀（例如 pm 250）或紅外熱電視（例如dl 500e、dl 600e） 12臺；各變電站、開閉站、線路運行班配置紅外測溫儀，

19、例如pm30，whd4015。實踐證明，各運行車間或其紅外測溫專業(yè)班組配置高檔、中檔紅外熱像儀（例如pm 250）或紅外熱電視（例如 dl500e、 dl600e） 12臺；各變電站、開閉站、線路運行班配置紅 外測溫儀模式是紅外診斷的發(fā)展趨勢。3.3 學習貫徹導則弄清導則規(guī)定的基本概念，如：相對溫差、絕對值、環(huán)溫參考值以及缺陷判斷等，明 確監(jiān)測范圍，用導則指導紅外診斷工作；修訂本單位紅外監(jiān)測制度。3.4 開展紅外普測工作 紅外診斷作為狀態(tài)檢修的一種設備診斷手段，從目前看應做到：3.4.1 每季普測一次（紅外熱像） ；變電站根據(jù)情況每天重點測，每月進行一次紅外測溫。3.4.2 紅外監(jiān)測與預防性試驗相結合，摸索規(guī)律，積累經(jīng)驗