無錫市佳特儀表有限公司
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閱讀：3發(fā)布時間：2025-3-10
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*小程度。
1.1測溫準確性
設備故障紅外診斷*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間(如4～6h)，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：
δθ=(in/i1)kδθ1
式中in—設備額定電流；
i1—設備實際運行電流；
δθ—額定電流in時設備內載流導體故障點溫升，℃；
δθ1—在實際運行電流i1時設備內部載流導體故障點溫升，℃；
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ε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**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
**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、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*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，可在檢測時采取適當?shù)恼趽醮胧蛘咴诩t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*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3～5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*高允許溫度和允許溫升，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10℃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**。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*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0.5℃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1℃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)**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**穩(wěn)定、經濟運行能力，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**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。從國內來看，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**、中檔紅外熱像儀（例如pm－250）或紅外熱電視（例如dl－500e、dl－600e）1～2臺；各變電站、開閉站、線路運行班配置紅外測溫儀，例如pm－30，whd4015。
實踐證明，各運行車間或其紅外測溫專業(yè)班組配置**、中檔紅外熱像儀（例如pm－250）或紅外熱電視（例如dl－500e、dl－600e）1～2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、**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，積累經驗。重點是小四器、變壓器、斷路器的內部熱故障檢測與判斷，此外線路絕緣子（含合成絕緣子）及小車柜開關，gis組合電器等，紅外監(jiān)測需要攻關。
3.4.3紅外普測應堅持2～3年做為一個長周期，通過測試，提出各種電氣設備狀態(tài)檢修的標準，并可對《導則》進行補充、完善。
3.5建立紅外監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、熱像圖譜庫
3.5.1按各運行車間或其紅外測溫專業(yè)班組配置**、中檔紅外熱像儀（例如pm－250）或紅外熱電視（例如dl－500e、dl－600e）1～2臺；各變電站、開閉站、線路運行班配置紅外測溫儀模式的需要，尚應配置專用筆記本電腦，彩色打印機以及數(shù)碼相機。
3.5.2應正確使用紅外診斷儀器，合理選擇輻射系數(shù)。
3.5.3整理錄入大量的紅外測溫數(shù)據(jù)（含各變電站、班組數(shù)據(jù)及車間數(shù)據(jù)），每季做出技術報告及分析。
3.5.4建立紅外圖譜庫，每季做出典型紅外圖譜報告并分析。
4.結論
紅外診斷技術是一種非常有效的在線監(jiān)測手段。它不但可以通過在線監(jiān)測發(fā)現(xiàn)缺陷，而且還能與其它試驗方法相結合，對故障進行定位，給檢修帶來很大方便。
目前紅外在線診斷技術還在經驗發(fā)展階段。這就要紅外診斷工作者對各種設備內部故障特性，圖譜的研究和實踐的積累，來不斷地豐富我們的經驗，提高診斷判定和定性的準確性，積累經驗來提高診斷準確性。提高設備利用率和生產率，降低設備維修的費用，實現(xiàn)設備狀態(tài)預知維修，為設備的**運行生產奠定技術基礎。
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