提高紅外測溫準(zhǔn)確性的方法

1、.提高紅外測溫準(zhǔn)確性的方法 在現(xiàn)場進(jìn)行設(shè)備紅外檢測和故障診斷時(shí)， 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(zhǔn)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(yùn)用分析處 理方法以外， 還必須對影響檢測結(jié)果的各種因素， 有充分的估計(jì)和預(yù)想。 采取相應(yīng)的對策和 技術(shù)方法，使各種不利因素的影響降低到最小程度。1.1 測溫準(zhǔn)確性 設(shè)備故障紅外診斷最核心的問題， 是要求準(zhǔn)確地獲得被測設(shè)備的溫度分布或故障相關(guān)部位溫 度值與溫升值。這個(gè)溫度信息不僅是判斷設(shè)備有無故障的依據(jù)，也是判斷故障屬性、位置、 嚴(yán)重程度的客觀依據(jù)。 因此， 對被測設(shè)備故障相關(guān)部位溫度的計(jì)算與合理修正， 將

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

3、與運(yùn)行電壓的平方成正比。因此， 設(shè)備的工作電壓和負(fù)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(shè)備部分電壓不均勻。 如果沒有加載運(yùn)行或者負(fù)荷很低， 則會(huì)使設(shè) 備故障發(fā)熱不明顯， 即使存在較嚴(yán)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(dāng)設(shè)備在額定電壓下運(yùn)行， 而且負(fù)荷越大時(shí)， 發(fā)熱及溫升才越嚴(yán)重， 故障點(diǎn)的特征性熱異 常也暴露得越明顯。 因此在進(jìn)行紅外檢測時(shí)， 為了能夠取得可靠的檢測效果， 要盡量保證設(shè) 備在額定電壓和滿負(fù)荷下運(yùn)行， 即使不能做到連續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)行， 也應(yīng)編制一個(gè)運(yùn)行方案， 以 便在檢測前和檢測過程中，能讓設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)行一段時(shí)

4、間（如46h），使設(shè)備故障部位有足夠的發(fā)熱時(shí)間，并保證其表面達(dá)到穩(wěn)定溫升。由于電氣設(shè)備故障紅外診斷時(shí)， 故障判斷標(biāo)準(zhǔn)往往是以設(shè)備在額定電流時(shí)的溫升為依據(jù)，因此當(dāng)檢測時(shí)實(shí)際運(yùn)行電流小于額定電流時(shí)， 應(yīng)該是現(xiàn)場實(shí)際測量的設(shè)備故障點(diǎn)溫升換算為額 定電流的溫升。其計(jì)算公式如下：合 0 =（in/i1）k S01式中in 設(shè)備額定電流；i1 設(shè)備實(shí)際運(yùn)行電流；S 0 額定電流in時(shí)設(shè)備內(nèi)載流導(dǎo)體故障點(diǎn)溫升，C；S 0 1在實(shí)際運(yùn)行電流i1時(shí)設(shè)備內(nèi)部載流導(dǎo)體故障點(diǎn)溫升，C；k設(shè)備內(nèi)部導(dǎo)電回路溫升常數(shù)。1.3 設(shè)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(shè)備表面紅外輻射功率，來獲得設(shè)備溫度信

5、息的。 并且在紅外診斷儀器接收來自目標(biāo)紅外輻射功率相同的情況下，因目標(biāo)的表面發(fā)射率不同，將會(huì)得到不同的檢測結(jié)果。也就是說，相同輻射功率，發(fā)射率越低，就會(huì)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(zhì)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(yīng)用紅外熱像儀器準(zhǔn)確地測量電氣設(shè)備溫度，必須要知道受檢目標(biāo)的 發(fā)射率值，并將該值作為計(jì)算溫度的重要參數(shù)輸入計(jì)算機(jī)或者調(diào)整紅外測量儀的£修正值，以便對所測量的溫度輸出值進(jìn)行發(fā)射率修正。 消除發(fā)射率對檢測結(jié)果影響的另外兩種對策措 施是： 當(dāng)使用紅外熱像儀進(jìn)行測量時(shí)， 要對發(fā)射進(jìn)行修正， 查出被測設(shè)備部件表面的發(fā)射率

6、值進(jìn)行發(fā)射率修正， 從而獲得可靠的測溫結(jié)果， 提高檢測的可靠性； 對于紅外檢測的故障頻 發(fā)設(shè)備部件， 為使檢測結(jié)果具有良好的可比性， 可以運(yùn)用敷涂適當(dāng)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(shè)備表面的真實(shí)溫度。1.4 大氣衰減的影響與對策 由于受檢電氣設(shè)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(huì)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(shè)備輻射能量傳輸?shù)乃p隨著檢測儀器到被測設(shè)備之間的距離， 降低了被測設(shè)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(shè)備故障部位與正常部位的輻射對比 度，也會(huì)因

7、為紅外儀器接收到的目標(biāo)能量減少， 使得儀器顯示出來的溫度低于被測故障點(diǎn)的 實(shí)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(shè)備故障時(shí)， 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(huì)越來越大。 而且又要獲得目標(biāo)溫度準(zhǔn)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(shí)節(jié)進(jìn)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(jié)果進(jìn)行合理的距離修正， 以便測得實(shí)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(fēng)力等，都會(huì)對設(shè)備溫度檢測帶來不利的影響， 往往會(huì)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(fēng)和環(huán)境溫度較 穩(wěn)定的夜晚進(jìn)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(jìn)行戶外電力設(shè)備紅外檢測時(shí)， 檢測儀器接收的紅外輻射除了包括受檢設(shè)備相應(yīng)部 位自身發(fā)射的輻射以外， 還會(huì)包括設(shè)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(shè)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(jìn) 行測量時(shí)， 特別是在運(yùn)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(jié)果產(chǎn)生較大的溫升。太陽輻射可引起設(shè)備有 15 度左右的附加溫升，因此太陽輻

9、射及 受檢設(shè)備周圍的其他高溫物體輻射， 不僅可以改變設(shè)備故障點(diǎn)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(biāo)熱像圖而造成漏檢。 為了減少環(huán)境與背景輻射的影響， 應(yīng) 采取如下對策措施：1.6.1 對戶外電氣設(shè)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(shí)間 進(jìn)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(nèi)設(shè)備可以采用關(guān)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(shè)備表面，應(yīng)該采取適當(dāng)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(jìn)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(shí)采取適當(dāng)?shù)恼趽醮胧?，或?在紅外熱像儀器上加裝適當(dāng)?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(jìn)行檢測，使受檢測的設(shè)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(biāo)的最小幾何尺度與測量儀器構(gòu)成的視場角， 應(yīng)該不小于 熱像儀瞬時(shí)視場的 35倍。2. 提高故障判別與診斷可靠性的技術(shù)方法 電氣設(shè)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(diǎn)的溫度，參照國標(biāo) gb763 90（交流高壓電器在長期工 作時(shí)的發(fā)熱 ）及電力部出版的紅外熱像檢測電力設(shè)備故障導(dǎo)則來判別最高允許溫度和允

11、 許溫升，是不難做出故障嚴(yán)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(shè)備的內(nèi)部故障而言， 要想根據(jù)gb763 90進(jìn)行判別，是比較困難的，而且還會(huì)引 起誤判。 為了提高紅外診斷的準(zhǔn)確性， 還要運(yùn)用以下判別方法， 可以獲得可靠準(zhǔn)確的診斷結(jié) 論。2.1 熱像特征判別法所有電氣設(shè)備， 在無任何內(nèi)外部故障情況下， 即可得到正常運(yùn)行狀態(tài)下的表面熱分布或紅 外熱像特征圖。一旦電氣設(shè)備出現(xiàn)內(nèi)部或外部故障，則故障經(jīng)內(nèi)部構(gòu)件和介質(zhì)進(jìn)行熱傳遞， 或其他形式熱交換， 改變設(shè)備表面故障部位的穩(wěn)定溫升或溫度分布。 因此通過辨認(rèn)現(xiàn)場攝制 的設(shè)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(shè)備內(nèi)部已出現(xiàn)故障， 并根 據(jù)熱場分布變化的特點(diǎn)及溫升值的大小， 還可以對內(nèi)部故障的屬性、 故障位置及嚴(yán)重程度做 出準(zhǔn)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(yīng)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(jìn)行鑒別。2.2 相間互比判斷法因?yàn)楦邏弘娏υO(shè)備絕大部分都是三相運(yùn)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(dǎo)線的電流大致相同。 換言之， 每一相電路或?qū)Ь€相同部位的正常穩(wěn)定溫 升應(yīng)該一樣。 因此同組設(shè)備三相之間具有可比性， 同類設(shè)備在同一時(shí)間， 同一地點(diǎn)和同一電 源作用下也相互可比。 因?yàn)槿嘞嗤课煌瑫r(shí)出現(xiàn)一樣故

13、障的概率是很小的， 基于這種原因， 診斷時(shí)可以對三相之間相同部位的溫升進(jìn)行橫向比較。若某電氣設(shè)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(shè)備一相中流過的負(fù)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常或缺陷。 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(dǎo)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(jìn)行比較診斷。2.4 歷史狀態(tài)變化判別法如果在新電氣設(shè)備剛剛投入運(yùn)行時(shí)， 就將

14、其正常運(yùn)行狀態(tài)下各部位溫度分布的熱圖數(shù)據(jù)儲(chǔ) 存下來，那么在進(jìn)行新的故障檢測與診斷時(shí)，就可以把原來已經(jīng)存檔的設(shè)備熱像數(shù)據(jù)調(diào)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(shè)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(zhǔn)確的診斷。 但是為了彌補(bǔ)歷次 紅外檢測時(shí)記錄的熱像數(shù)據(jù)條件的不同（如運(yùn)行條件，檢測條件，環(huán)境條件 ），應(yīng)保障基本條件外， 還應(yīng)對影響檢測結(jié)果最主要的因素做標(biāo)準(zhǔn)化處理。 例如， 每次檢測結(jié)果都換算成設(shè)定 的距離，風(fēng)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(shí)期檢測結(jié)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(dá)0.5C以上者，可視為接頭有異常發(fā)熱，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視，縮短檢測周期，當(dāng)與上次檢測相比， 三相溫差超過1C時(shí)，應(yīng)盡早安排停電試驗(yàn)、 查明原因，若變化更大，則可判定為存在故障。2.5 發(fā)熱機(jī)理判別法在電氣設(shè)備故障紅外診斷時(shí)， 有時(shí)會(huì)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(nèi)部故障，上例發(fā)熱機(jī)理是屬電壓效應(yīng)發(fā)熱， 發(fā)熱功率與電壓平方成正比， 與負(fù)荷電流無關(guān)， 所以

16、只要改變負(fù)荷就能 判定是鐵心故障還是絕緣故障 （另一種發(fā)熱機(jī)理是電流效應(yīng)發(fā)熱 ）。類似這種情況，在其他電 氣設(shè)備內(nèi)部故障診斷時(shí)也會(huì)出現(xiàn)。3. 設(shè)備檢測的組織與管理程序 紅外監(jiān)測技術(shù)是對絕緣監(jiān)督手段的補(bǔ)充和完善。 40 多年來，在電力系統(tǒng)中將電力設(shè)備預(yù) 防性試驗(yàn)規(guī)程 作為絕緣監(jiān)督工作的主要依據(jù)， 預(yù)防性試驗(yàn)是電氣設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)中的一個(gè) 重要環(huán)節(jié)， 是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的有效手段之一。 而紅外監(jiān)測則可以在預(yù)試前后進(jìn)行設(shè) 備診斷， 無疑是對預(yù)試結(jié)果的驗(yàn)證， 同時(shí)預(yù)試前發(fā)現(xiàn)的設(shè)備熱故障則為檢修提供了依據(jù)。 紅 外診斷技術(shù)正在應(yīng)用發(fā)展，隨著 導(dǎo)則的實(shí)施，帶電設(shè)備紅外診斷將成為電力系統(tǒng)運(yùn)行中 成熟的一項(xiàng)

17、監(jiān)測技術(shù)。建立完善的電氣設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)管理制度， 實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的狀態(tài)檢修， 提高電網(wǎng)的安全 穩(wěn)定、 經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(shù)具有強(qiáng)大 的生命力，為此，提出如下建議：3.1 提高認(rèn)識(shí)，積極推廣紅外診斷技術(shù)多年來， 紅外診斷技術(shù)推廣應(yīng)用不夠， 一方面是紅外技術(shù)的發(fā)展， 特別是儀器本身的水平 不能適應(yīng)電力生產(chǎn)的需要，比較滯后；另一方面是價(jià)格偏高。 目前，紅外診斷技術(shù)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(rèn)識(shí)，積極推動(dòng)。特別是對基建項(xiàng)目， 目前已有相關(guān)規(guī)定可以配置儀器儀表， 因此， 應(yīng)利用這些有利條件在基建或技改中、 科技立 項(xiàng)中增加這方

18、面的投入，進(jìn)行紅外診斷狀態(tài)檢修的試點(diǎn)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(rèn)識(shí)、 條件、 規(guī)模等因素， 有一個(gè)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(zé)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(gè)單位只配熱成像儀，由專人負(fù)責(zé)；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(yùn)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(tái)；各變電站、開閉站、線路運(yùn)行班配置紅外測溫儀，

19、例如pm30，whd4015。實(shí)踐證明，各運(yùn)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(tái)；各變電站、開閉站、線路運(yùn)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(xué)習(xí)貫徹導(dǎo)則弄清導(dǎo)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(dǎo)則指導(dǎo)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(shè)備診斷手段，從目前看應(yīng)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(diǎn)測，每月進(jìn)行一次紅外測溫。3.4.2 紅外監(jiān)測與預(yù)防性試驗(yàn)相結(jié)合，摸索規(guī)律，積累經(jīng)驗(yàn)