红外热成像在变电生产的优化应用

[摘 要] 红外热成像技术是以光学、红外物理学、微电子学为基础发展起来的一门新兴技术。其具有快速、精确、非接触测温的特点。传统测温方法只是发现设备的过热现象。本文对传统的红外测温方法进行优化、对用途进行拓展,提出对设备的热像分布图来综合判断设备的缺陷。使其在设备的油位、油循环的监视,接触电阻异常诊断,SF6泄漏点的探寻等方面发挥着它特有的作用。

[关键词] 红外热成像 红外测温注意事项 变电生产

引言

随着红外测温技术的发展,产生了一种新兴的红外测温仪器——红外热像仪。相对于传统的红外点温仪来说,红外热相仪测量的范围更加的广阔,能更直观的反应设备的温度分布情况,而且它拍摄的红外图像还能保存下来,方便后期的比较和分析处理。

1、红外测温的基本原理:

自然界的一切物体只要它的温度高于绝对零度(-273.15℃),组成它的分子和原子就在进行永不停息的无规则运动,其表面就不断向外发出红外辐射。物体的红外辐射能量的大小,与其温度有着十分密切的联系。因此,我们通过对物体发出的红外辐射能量的测量,准确的计算出它的实际温度。

2、红外热像仪的基本原理:

红外热像仪由光学系统、红外传感器(CCD)、信号放大器、信号处理以及显示输出等部分组成。光学系统聚集物体发出的红外光使其在红外传感器上成像。红外传感器则把它上面的成的像转化为相应的电信号。电信号经过运算电路进行计算,并经过各种环境参数修正后得出最终的温度值。

正文

1、正确的测温方法:

红外热像仪是通过计算物体发出的红外辐射间接测得的,不可避免的受到一些因素的影响。不正确的测温方法,可能对测温结果带来很大的误差。那么,在实际使用中要注意哪些问题呢?

1.1室外开机

每次进行红外测温,红外热像仪应进入测温场地后再开启。因为现在很多红外热像仪每次开机前会先、对环境温度进行测量,并对相关参数进行自动修正。

1.2选择合适的发射率

通常,金属材料的比例辐射率往往会随着材料种类、氧化程度、表面粗糙程度、理化结构等而改变。所以测量金属物体表面温度时应该设置好相应的发射率。

1.3必要的校验

根据使用环境、测温设备、测量距离等设置好参数,并对已知温度的设备(如主变上层油温)进行测温,以便确定红外热像仪是否工作正常。

1.4控制成像的尺寸

控制成像的尺寸,如果目标成像过小,过多背景辐射能量一同进入红外热像仪干扰测温读数,造成误差。同时,由于红外热像仪的分标率一定,一个较大、清晰的图像所获得的核心发热点的温度更为准确,也更利于发现结构性发热。

1.5选择合适的焦距

红外热像仪是通过红外图像计算出设备的温度的。如果焦距不对,成像不清晰,则发热点的红外辐射将被均化到周围物体图像上,所测得的温度也将大大降低,极大的影响测温的准确度。

1.6选择合适的时间

测温应在日出之前、日落之后或阴天进行。当设备处于太阳光辐射下时,太阳光的发射和漫反射集中在3～14μm波长,这一波长区域正好与红外热像仪的工作波段重叠,会极大的影响红外热像仪的工作。同时,太阳光照射产生的温升也将叠加在设备的稳定温升上,使获得的数据产生很大的误差。

2、红外热成像在变电生产的传统应用

传统应用主要是通过查找电力设备的过热点发现设备缺陷。这种缺陷即使采用简单的红外点温仪也能发现。

2.1桩头发热

T字夹在制作时由于工艺原因,在夹头和导线间可能存在间隙。经历雨雪天气后,雨水(雪水)的渗入其内部加速氧化。特别是经历冬天低温天气,积在T字头内部的积水结冰膨胀,进一步造成接触不良,引起发热。反之,如果夹头制作过紧,对导线的结构产生破坏,也会出现发热的现象。

2.2隔离开关触头温度异常

隔离开关长期在室外经历风吹雨打易造成的触头、导电杆的氧化;隔离开关的使用年限过长,操作机构的行程发生偏移,导致触头未能完全夹紧;这些因素都会造成隔离开关的触头温度异常。其热像特征是以隔离开关触头与导电杆的接触点为中心发热。

3、红外热成像的优化拓展应用:

本文提出通过观察、分析电力设备的热像分布规律,揭示设备的深层次缺陷。这类缺陷的突出特点是:温升往往很低,但设备本身确实存在异常或缺陷。此类缺陷的发现无法用传统的红外点温仪来发现。

3.1断路器接触电阻异常

断路器三相通过相同电流时,一相触头因接触电阻过大引起发热。其热像特征一相灭弧室上部温度较高,且温度从上至下是递减。上海某变电站曾发现一台断路器异常相灭弧室瓷瓶温度高于正常相灭弧室瓷瓶温度10度以上,经检修发现,异常相的触头接触电阻异常,更换后异常消除。

3.2油浸设备的油位异常

主变油枕、套管等浸油设备内部油气分界面在红外热成像图上清晰可辨。当油位降低时,其红外热成像图上也能见到明显的油气分界面下降。

3.3主变油路系统异常

主变管道堵塞或阀门未开时,无热油循环的部分管道在红外热成像图上呈现低温区。下图是气体继电器阀门没有打开所呈现的红外热成像图。以气体继电器为界,下方高温油无法与油枕中的低温油进行热交换,即可断定气体继电器阀门没有打开。

图1 为气体继电器阀门没有打开

3.4避雷器内部积水

当避雷器瓷瓶存在内部积水时,内部的水在太阳的照射下蒸发,夜间在瓷瓶内壁再次冷凝,冷凝水在瓷瓶的内壁上形成放电通路。其热像特征是某一节瓷瓶沿内壁发热。时常会伴有避雷器泄漏电流读数变小。

3.5变压器箱体涡流损耗发热

变压器漏磁通产生的涡流损耗引起箱体或部分连接螺杆发热其热像特征是以漏磁通穿过而形成环流的区域为中心。

3.6GIS设备SF6泄漏点探查

现在越来越多的变电站开始使用GIS或HSIS 设备,但近几年GIS设备发生SF6泄漏这一弊病凸显出来。采用普通的SF6检漏仪只能大致的检测这台设备是否发生了SF6泄漏,但是要非常准确的寻找到泄漏点非常的困难。SF6气体在GIS设备内部时压力相对较高,泄漏出来后压力相对较低。根据理想气体压强公式,泄漏出来的SF6气体温度相对较低,从而能从红外图像上观测到SF6气体的泄漏过程。

结论

红外热成像技术在电气设备的在线诊断、状态检修中发挥了越来越突出的作用。随着红外热成像技术的不断成熟,性能不断提高,功能不断多样化。我们只有了解其原理,掌握好使用方法,也才能更好的运用它为变电生产服务。

参 考 文 献

[1] 程世言,王润华.PM695焦平面红外测温技术的应用与分析.上海电力.2004年第4期:359-361

[2] 张弓.红外测温基本原理及注意问题.计量天地.2008年9月上:9-10

[3] 中华人民共和国电力行业标准《带电设备红外诊断技术应用导则》 DL/T 664-1999

[4] 红外诊断技术在电气设备接头测温中的应用.江苏省电机工程学会输配电及电力系统论文集.2004年第13期:55-56■

推荐访问： 成像 优化 生产

---