高壓電力設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)第6章光學(xué)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)

1、第第六六章章 光學(xué)監(jiān)測光學(xué)監(jiān)測與與故障故障診斷技術(shù)診斷技術(shù)Optical Technique for On-line monitoring and fault diagnosis1本章內(nèi)容 概述 紅外點(diǎn)溫儀 紅外熱電視 紅外熱像儀 電氣設(shè)備的紅外檢測與診斷技術(shù) 紫外成像技術(shù) 紫外成像故障診斷技術(shù)26.1 概述3分子振動能級躍遷輻射 紅外光譜近紅外區(qū)中紅外區(qū)遠(yuǎn)紅外區(qū)46.2 紅外點(diǎn)溫儀56.3 紅外熱電視66.4 紅外熱像儀7 超遠(yuǎn)作用距離 解決了傳統(tǒng)熱像儀在面對上冷下熱的背景時成像上黑下白失去目標(biāo)的嚴(yán)重問題，尤其適合在高溫的沙漠地區(qū)使用 對遠(yuǎn)距離目標(biāo)和小目標(biāo)信息增強(qiáng)制冷式高性能紅外熱像儀制冷式

2、高性能紅外熱像儀8非制冷式焦平面紅外熱成像儀非制冷式焦平面紅外熱成像儀 觸摸屏技術(shù) 紅外熱像及可見光同步拍攝 6.5電氣設(shè)備的紅外檢測與診斷技術(shù)9紅外熱成像測試技術(shù)紅外熱成像測試技術(shù)狀態(tài)測試狀態(tài)測試 原理：原理： 1.1.用紅外線熱像儀來捕捉用紅外線熱像儀來捕捉( (接收接收) )物體物體表面表面發(fā)出的紅外輻射，發(fā)出的紅外輻射，顯示物體表面輻射能量密度的分布情況（顯示物體表面輻射能量密度的分布情況（紅外熱圖紅外熱圖）。）。 2.2.通過觀察物體的通過觀察物體的紅外熱分布圖紅外熱分布圖，并測量所需位置的溫度，并測量所需位置的溫度，來判斷設(shè)備故障所在的位置及程度來判斷設(shè)備故障所在的位置及程度( (

3、 缺油，受潮，松動，絕缺油，受潮，松動，絕緣老化等情況緣老化等情況) )。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1.1.是被動的、非接觸式的檢測。是被動的、非接觸式的檢測。 2.2.在設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)時測試。在設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)時測試。 3.3.遠(yuǎn)距離、準(zhǔn)確、實(shí)時、快速、簡便、安全、可靠、直觀。遠(yuǎn)距離、準(zhǔn)確、實(shí)時、快速、簡便、安全、可靠、直觀。已是開展電氣設(shè)備檢測的必備手段準(zhǔn)確地判斷設(shè)備的許多缺陷和隱患變原有的定期檢修為預(yù)知檢修 紅外線熱像儀 (美國FLIR) 線路：檢測實(shí)例 （儀器：PM695-美國FLIR) -華中至上海500KV線路孝感段巡檢設(shè)備名稱：導(dǎo)線連接處；距離50M缺陷類型：緊急缺陷（256度），現(xiàn)場帶電作業(yè)

4、檢測實(shí)例檢測實(shí)例 變電設(shè)備 變壓器變壓器 開關(guān)開關(guān) 刀閘刀閘 CT PT CT PT 電容器電容器 避雷器避雷器 其它其它四小器 變壓器變壓器套管接頭發(fā)熱套管接頭發(fā)熱 油枕油位油枕油位變壓器變壓器套管套管( (戶縣電廠戶縣電廠) )變壓器變壓器套管套管 假油位假油位西安南郊變2006.6.23 儀器：P65蘭州宣家溝變變壓器變壓器大蓋螺絲大蓋螺絲油質(zhì)劣化絕緣降低變壓器內(nèi)的低油位引起溫度低的散熱片。變壓器內(nèi)的低油位引起溫度低的散熱片。隔離開關(guān)20.074.2203040506070AR0116.892.020406080AR0132.888.9406080AR01隔離開關(guān)刀口隔離開關(guān)分流線西安南

5、郊變2006.6.23 儀器：P65斷路器斷路器動靜觸頭接觸電阻增大動靜觸頭接觸電阻增大設(shè)備名稱：斷路器檢 測 地 點(diǎn) ： 新 會220KV變電站檢測儀器：PM525檢測距離：8米設(shè)備故障：套管根部局部發(fā)熱斷路器 PT 、CT、避雷器避雷器 、電容器、電容器大部分問題都大部分問題都出在內(nèi)部，如內(nèi)部絕緣受潮、漏油、絕緣出在內(nèi)部，如內(nèi)部絕緣受潮、漏油、絕緣老化等。由于內(nèi)部故障而引起的爆炸也不老化等。由于內(nèi)部故障而引起的爆炸也不少見，因此電力部門對此特別重視，加強(qiáng)少見，因此電力部門對此特別重視，加強(qiáng)監(jiān)督，而紅外檢測是一種最有效的方法。監(jiān)督，而紅外檢測是一種最有效的方法。尤其尤其熱靈敏度高熱靈敏度高的

6、熱成像儀對其檢測特別的熱成像儀對其檢測特別有效。有效。四小器四小器PT CT 避雷器避雷器 電容器電容器PT-蘭州供電局測試組桃樹坪變蘭州供電局測試組桃樹坪變PT漏油避雷器避雷器蘭州供電局測試組蘭州供電局測試組避雷器避雷器500KV避雷器電容器電容器并聯(lián)電容器耦和電容器28.132.729303132AR01AR02LI01LI02介損： 3.1% (標(biāo)準(zhǔn) 1.0%) 超標(biāo)油色譜分析:氫氣:73714PPM 甲烷13749PPM 乙烯125PPM 乙烷 1884PPM 乙炔7PPM 總烴15766PPM(嚴(yán)重超標(biāo),)CT蘭州供電局測試組蘭州供電局測試組-建設(shè)坪變建設(shè)坪變內(nèi)部絕緣老化局部放電現(xiàn)象

7、支持瓷瓶支持瓷瓶 蘭州供電局測試組蘭州供電局測試組CTCT蘭州供電局蘭州供電局測試組測試組設(shè)備名稱：電纜檢測地點(diǎn)：上海楊樹浦電廠檢測儀器：AGEMA550檢測距離：6米設(shè)備故障：電纜出現(xiàn)裂紋 高壓電纜 設(shè)備名稱： 發(fā)電機(jī)檢測地點(diǎn)：浦城發(fā)電廠檢測儀器： PM525檢測距離： 6米設(shè)備故障： 46格5A檔渦流 發(fā)電機(jī)定子線圈 其它外部故障其它外部故障24.769.530405060AR0113.475.020406017.737.720253035AR01其它外部故障其它外部故障23.043.325303540AR0116.431.8202530AR01AR0222.150.02530354045

8、50AR01AR02正母閘刀B相吊環(huán)（付刀側(cè)） 35千伏穿墻套管（外）B相接頭螺絲 變電站紅外監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計概述變電站紅外監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計概述雙視場監(jiān)視，輔助識別： 監(jiān)測重點(diǎn)位置、兼顧全面設(shè)備 128個預(yù)置位 每個位置4個測溫目標(biāo) 數(shù)據(jù)具有可對比性 可靠的防護(hù)系統(tǒng),保證系統(tǒng)長時間穩(wěn)定運(yùn)行 提高工作效率，降低工作強(qiáng)度 變電站設(shè)備智能識別系統(tǒng)變電站設(shè)備智能識別系統(tǒng)紅外熱像全景圖及設(shè)備標(biāo)識紅外熱像全景圖設(shè)備自動識別獨(dú)特的儀器前端測溫技術(shù)強(qiáng)大的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制25幀/秒的可分析熱圖輸出功能精確單步焦距調(diào)整或快速自動聚焦功能紅外診斷的局限性1) 由于環(huán)境因素的影響，設(shè)備散熱、傳熱條件不同，這樣所測得的發(fā)熱點(diǎn)相對環(huán)

9、境溫度的溫升存在誤差，必然帶來熱缺陷判斷的誤差；2) 只能觀察設(shè)備表面溫度分布，對于設(shè)備內(nèi)部過熱點(diǎn)（電纜接頭、GIS內(nèi)部接頭、斷路器觸頭等），很難確定其警戒溫升。3) 不同設(shè)備、不同材料的發(fā)熱特性各不相同，在不同條件下的允許溫升應(yīng)各不相同，以及測量的誤差和參考點(diǎn)選取的隨機(jī)性，所得相對溫升存在很大誤差，根據(jù)相對溫升來分析熱缺陷并不準(zhǔn)確。目前的紅外診斷技術(shù)側(cè)重于紅外圖譜的定性分析，受人為因素的影響比較大u內(nèi)部故障的紅外圖譜分析技術(shù)內(nèi)部故障的紅外圖譜分析技術(shù) 內(nèi)部故障部位受到絕緣介質(zhì)或設(shè)備殼體的阻擋，所以通常難以像外部故障那樣從設(shè)備外部直接獲得直觀的有關(guān)故障信息。 在自然發(fā)生的熱擴(kuò)散過程中，物體內(nèi)部

10、的溫度場或物熱性變化，必然會因熱傳導(dǎo)而反映到物體的外部，因此，可以用紅外熱像儀探測表面的溫度分布圖。 如果已知表面的溫度分布數(shù)據(jù)，利用相應(yīng)的邊界條件和初始條件，通過求解導(dǎo)熱微分方程，也應(yīng)該能夠獲得系統(tǒng)內(nèi)部溫度場及熱物性參數(shù)的變化。而得知這種變化，必然可以提供物體內(nèi)部缺陷或故障的信息。GIS內(nèi)部溫度等值曲線圖（設(shè)線芯溫度為368.613） 紫外線成像技術(shù)紫外線成像技術(shù) CoroCAM IVCoroCAM 504 紫外線成像儀紫外線成像儀 是通過觀察設(shè)備的是通過觀察設(shè)備的 “電暈電暈”及及 “電氣放電電氣放電” “電弧電弧” 來判斷設(shè)備的故障所在位置。來判斷設(shè)備的故障所在位置。( (斷股，污染，裂

11、紋等現(xiàn)象；與紅外互補(bǔ)斷股，污染，裂紋等現(xiàn)象；與紅外互補(bǔ)) )所有的所有的 “電暈電暈”(Corona) 及及“電氣放電電氣放電”（Electrical Discharge) 現(xiàn)象都會產(chǎn)生不同份量、比例的：現(xiàn)象都會產(chǎn)生不同份量、比例的：1. 可見光可見光 比例非常小比例非常小2. 紫外光紫外光 - 太陽盲區(qū)外太陽盲區(qū)外 - 太陽盲區(qū)內(nèi)太陽盲區(qū)內(nèi) 紫外成像儀簡單的工作原理紫外成像儀簡單的工作原理太陽盲區(qū)太陽盲區(qū) 是指紫外光是指紫外光(UV)波段內(nèi)一狹窄的、特定的光譜段波段內(nèi)一狹窄的、特定的光譜段(240280nm)。此段內(nèi)由太陽傳來的紫外光份量極低，絕大部分被臭。此段內(nèi)由太陽傳來的紫外光份量極低，

12、絕大部分被臭氧層吸收。氧層吸收。CoroCAM CoroCAM 紫外線成像儀就是采用了對于太陽盲區(qū)紫外線成像儀就是采用了對于太陽盲區(qū)內(nèi)紫外光極其敏感的內(nèi)紫外光極其敏感的紫外線探測器紫外線探測器及吸收太陽盲及吸收太陽盲區(qū)外紫外光的區(qū)外紫外光的UVUV濾片濾片，集中檢測盲區(qū)內(nèi)的紫外光，集中檢測盲區(qū)內(nèi)的紫外光, , 也就是所謂的也就是所謂的太陽盲區(qū)檢測技術(shù)太陽盲區(qū)檢測技術(shù)。太陽盲區(qū)檢測技術(shù)太陽盲區(qū)檢測技術(shù)紫紫外外光光紫外圖像信號紫外圖像信號UV濾片濾片紫外線探測器紫外線探測器太陽盲區(qū)濾片太陽盲區(qū)濾片+紫外光探測器紫外光探測器 檢測電暈及電氣放電檢測電暈及電氣放電用可見光圖像用可見光圖像 顯示被測物體

13、的實(shí)物形狀顯示被測物體的實(shí)物形狀 雙光譜成像示意圖雙光譜成像示意圖光源光源紫外圖像紫外圖像可見光圖像可見光圖像圖像重疊圖像重疊雙光譜圖像雙光譜圖像 在白天、日光下檢測在白天、日光下檢測 紫外光的放射現(xiàn)象紫外光的放射現(xiàn)象全波段紫外線成像儀全波段紫外線成像儀Coro SmartCoroCAM ICoroCAM IIICoroCAM II CoroCAM IV+ CoroCAM IV+型紫外線成像儀型紫外線成像儀CoroCAM IV CoroCAM 504 型紫外成像儀型紫外成像儀 CoroCAM IV 紫外儀特點(diǎn)及主要參數(shù)紫外儀特點(diǎn)及主要參數(shù)可在可在白天白天檢測，不受日光干擾檢測，不受日光干擾 （

14、可關(guān)閉可見光圖像）（可關(guān)閉可見光圖像） 視場角為視場角為 8x6 相對較寬，更容易捕捉檢測目標(biāo)相對較寬，更容易捕捉檢測目標(biāo)。儀器重儀器重3.6 Kg, 操作簡單靈活（操作簡單靈活（5個按鍵）個按鍵）, 儀器電儀器電池一體化，方便現(xiàn)場使用和攜帶池一體化，方便現(xiàn)場使用和攜帶智能化充電電池，電池本身可顯示含量，充電時智能化充電電池，電池本身可顯示含量，充電時間為間為2小時，使用時間為小時，使用時間為4小時小時使用使用 電暈活動計算電暈活動計算 模式拍攝模式拍攝 使用使用 電暈電暈集成集成 模式拍攝模式拍攝 具有方便、實(shí)用、靈活、多變的圖像記錄和顯示功能，具有方便、實(shí)用、靈活、多變的圖像記錄和顯示功能

15、， 配配合各種檢測環(huán)境：合各種檢測環(huán)境： - 活動模式活動模式/集成模式集成模式 - 靈敏度可調(diào)靈敏度可調(diào) - 電暈顏色可以根據(jù)設(shè)備、背景調(diào)節(jié)（電暈顏色可以根據(jù)設(shè)備、背景調(diào)節(jié)（8種顏色可選）種顏色可選） 400 千伏千伏受污染的受污染的高壓線上高壓線上的電暈的電暈電暈活動計算電暈活動計算 模式拍攝模式拍攝 電暈電暈集成集成 模式拍攝模式拍攝 掃描220KV變電站放電情況紫外成像儀對紫外成像儀對電力設(shè)備電力設(shè)備檢測實(shí)例剪輯檢測實(shí)例剪輯樹木嶺變電站(110KV)樹木嶺變電站(220KV) 絕緣子上的電暈（長沙）絕緣子上的電暈（長沙） 深圳石人北變電站深圳石人北變電站 220kv 深圳嶺深變電站深圳嶺深變電站 500kv 深圳嶺深變電站深圳嶺深變電站 500kv 深圳嶺深變電站深圳嶺深變電站 500kv 500kv線路上絕緣子的電暈線路上絕緣子的電暈 180米米-廣西廣西使用使用 電暈活動計算電暈活動計算 模式拍攝模式拍攝 使用使用 電暈電暈集成集成 模式拍攝模式拍攝 使用使用 電暈活動計算電暈活動計算 模式拍攝模式拍攝 使用使用 電暈電暈集成集成 模式拍攝模式拍攝 細(xì)小裂紋絕緣子試驗(yàn)細(xì)小裂紋絕緣子試驗(yàn)（沈陽）沈陽）絕緣子加壓試驗(yàn)絕緣子加壓試驗(yàn)（河南）河南）合成絕緣子合成絕緣子干閃干閃合成絕緣子合成絕緣子濕閃濕閃合