高压电力设备在线监测技术 第6章 光学监测与故障诊断技术

1、第六章第六章 光学监测与故障光学监测与故障诊断技术诊断技术Optical Technique for On-line monitoring and fault diagnosis1本章内容 概述 红外点温仪 红外热电视 红外热像仪 电气设备的红外检测与诊断技术 紫外成像技术 紫外成像故障诊断技术26.1 概述3分子振动能级跃迁辐射 红外光谱近红外区中红外区远红外区46.2 红外点温仪56.3 红外热电视66.4 红外热像仪7 超远作用距离 解决了传统热像仪在面对上冷下热的背景时成像上黑下白失去目标的严重问题，尤其适合在高温的沙漠地区使用 对远距离目标和小目标信息增强制冷式高性能红外热像仪制冷式

2、高性能红外热像仪8非制冷式焦平面红外热成像仪非制冷式焦平面红外热成像仪 触摸屏技术 红外热像及可见光同步拍摄 6.5电气设备的红外检测与诊断技术9红外热成像测试技术红外热成像测试技术状态测试状态测试 原理：原理： 1.1.用红外线热像仪来捕捉用红外线热像仪来捕捉( (接收接收) )物体物体表面表面发出的红外辐射，发出的红外辐射，显示物体表面辐射能量密度的分布情况（显示物体表面辐射能量密度的分布情况（红外热图红外热图）。）。 2.2.通过观察物体的通过观察物体的红外热分布图红外热分布图，并测量所需位置的温度，并测量所需位置的温度，来判断设备故障所在的位置及程度来判断设备故障所在的位置及程度( (

3、 缺油，受潮，松动，绝缺油，受潮，松动，绝缘老化等情况缘老化等情况) )。 特点：特点： 1.1.是被动的、非接触式的检测。是被动的、非接触式的检测。 2.2.在设备运行状态时测试。在设备运行状态时测试。 3.3.远距离、准确、实时、快速、简便、安全、可靠、直观。远距离、准确、实时、快速、简便、安全、可靠、直观。已是开展电气设备检测的必备手段准确地判断设备的许多缺陷和隐患变原有的定期检修为预知检修 红外线热像仪 (美国FLIR) 线路：检测实例 （仪器：PM695-美国FLIR) -华中至上海500KV线路孝感段巡检设备名称：导线连接处；距离50M缺陷类型：紧急缺陷（256度），现场带电作业

4、檢測實例檢測實例 变电设备 变压器变压器 开关开关 刀闸刀闸 CT PT CT PT 电容器电容器 避雷器避雷器 其它其它四小器 变压器变压器套管接头发热套管接头发热 油枕油位油枕油位变压器变压器套管套管( (户县电厂户县电厂) )变压器变压器套管套管 假油位假油位西安南郊变2006.6.23 仪器：P65兰州宣家沟变变压器变压器大盖螺丝大盖螺丝油质劣化绝缘降低变压器内的低油位引起温度低的散热片。变压器内的低油位引起温度低的散热片。隔离开关20.074.2203040506070AR0116.892.020406080AR0132.888.9406080AR01隔离开关刀口隔离开关分流线西安南

5、郊变2006.6.23 仪器：P65断路器断路器动静触头接触电阻增大动静触头接触电阻增大设备名称：断路器检 测 地 点 ： 新 会220KV变电站检测仪器：PM525检测距离：8米设备故障：套管根部局部发热断路器 PT 、CT、避雷器避雷器 、电容器、电容器大部分问题都大部分问题都出在内部，如内部绝缘受潮、漏油、绝缘出在内部，如内部绝缘受潮、漏油、绝缘老化等。由于内部故障而引起的爆炸也不老化等。由于内部故障而引起的爆炸也不少见，因此电力部门对此特别重视，加强少见，因此电力部门对此特别重视，加强监督，而红外检测是一种最有效的方法。监督，而红外检测是一种最有效的方法。尤其尤其热灵敏度高热灵敏度高的

6、热成像仪对其检测特别的热成像仪对其检测特别有效。有效。四小器四小器PT CT 避雷器避雷器 电容器电容器PT-兰州供电局测试组桃树坪变兰州供电局测试组桃树坪变PT漏油避雷器避雷器兰州供电局测试组兰州供电局测试组避雷器避雷器500KV避雷器电容器电容器并联电容器耦和电容器28.132.729303132AR01AR02LI01LI02介损： 3.1% (标准 1.0%) 超标油色谱分析:氢气:73714PPM 甲烷13749PPM 乙烯125PPM 乙烷 1884PPM 乙炔7PPM 总烃15766PPM(严重超标,)CT兰州供电局测试组兰州供电局测试组-建设坪变建设坪变内部绝缘老化局部放电现象

7、支持瓷瓶支持瓷瓶 兰州供电局测试组兰州供电局测试组CTCT兰州供电局兰州供电局测试组测试组设备名称：电缆检测地点：上海杨树浦电厂检测仪器：AGEMA550检测距离：6米设备故障：电缆出现裂纹 高压电缆 设备名称： 发电机检测地点：浦城发电厂检测仪器： PM525检测距离： 6米设备故障： 46格5A档涡流 发电机定子线圈 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正母闸刀B相吊环（付刀侧） 35千伏穿墙套管（外）B相接头螺丝 变电站红外监控系统设计概述变电站红外监控系统设计概述双视场监视，辅助识别： 监测重点位置、兼顾全面设备 128个预置位 每个位置4个测温目标 数据具有可对比性 可靠的防护系统,保证系统长时间稳定运行 提高工作效率，降低工作强度 变电站设备智能识别系统变电站设备智能识别系统红外热像全景图及设备标识红外热像全景图设备自动识别独特的仪器前端测温技术强大的远程网络控制25帧/秒的可分析热图输出功能精确单步焦距调整或快速自动聚焦功能红外诊断的局限性1) 由于环境因素的影响，设备散热、传热条件不同，这样所测得的发热点相对环

9、境温度的温升存在误差，必然带来热缺陷判断的误差；2) 只能观察设备表面温度分布，对于设备内部过热点（电缆接头、GIS内部接头、断路器触头等），很难确定其警戒温升。3) 不同设备、不同材料的发热特性各不相同，在不同条件下的允许温升应各不相同，以及测量的误差和参考点选取的随机性，所得相对温升存在很大误差，根据相对温升来分析热缺陷并不准确。目前的红外诊断技术侧重于红外图谱的定性分析，受人为因素的影响比较大u内部故障的红外图谱分析技术内部故障的红外图谱分析技术 内部故障部位受到绝缘介质或设备壳体的阻挡，所以通常难以像外部故障那样从设备外部直接获得直观的有关故障信息。 在自然发生的热扩散过程中，物体内部

10、的温度场或物热性变化，必然会因热传导而反映到物体的外部，因此，可以用红外热像仪探测表面的温度分布图。 如果已知表面的温度分布数据，利用相应的边界条件和初始条件，通过求解导热微分方程，也应该能够获得系统内部温度场及热物性参数的变化。而得知这种变化，必然可以提供物体内部缺陷或故障的信息。GIS内部温度等值曲线图（设线芯温度为368.613） 紫外线成像技术紫外线成像技术 CoroCAM IVCoroCAM 504 紫外线成像仪紫外线成像仪 是通过观察设备的是通过观察设备的 “电晕电晕”及及 “电气放电电气放电” “电弧电弧” 来判断设备的故障所在位置。来判断设备的故障所在位置。( (断股，污染，裂

11、纹等现象；与红外互补断股，污染，裂纹等现象；与红外互补) )所有的所有的 “电晕电晕”(Corona) 及及“电气放电电气放电”（Electrical Discharge) 现象都会产生不同份量、比例的：现象都会产生不同份量、比例的：1. 可见光可见光 比例非常小比例非常小2. 紫外光紫外光 - 太阳盲区外太阳盲区外 - 太阳盲区内太阳盲区内 紫外成像仪简单的工作原理紫外成像仪简单的工作原理太阳盲区太阳盲区 是指紫外光是指紫外光(UV)波段内一狭窄的、特定的光谱段波段内一狭窄的、特定的光谱段(240280nm)。此段内由太阳传来的紫外光份量极低，绝大部分被臭。此段内由太阳传来的紫外光份量极低，

12、绝大部分被臭氧层吸收。氧层吸收。CoroCAM CoroCAM 紫外线成像仪就是采用了对于太阳盲区紫外线成像仪就是采用了对于太阳盲区内紫外光极其敏感的内紫外光极其敏感的紫外线探测器紫外线探测器及吸收太阳盲及吸收太阳盲区外紫外光的区外紫外光的UVUV滤片滤片，集中检测盲区内的紫外光，集中检测盲区内的紫外光, , 也就是所谓的也就是所谓的太阳盲区检测技术太阳盲区检测技术。太阳盲区检测技术太阳盲区检测技术紫紫外外光光紫外图像信号紫外图像信号UV滤片滤片紫外线探测器紫外线探测器太阳盲区滤片太阳盲区滤片+紫外光探测器紫外光探测器 检测电晕及电气放电检测电晕及电气放电用可见光图像用可见光图像 显示被测物体

13、的实物形状显示被测物体的实物形状 双光谱成像示意图双光谱成像示意图光源光源紫外图像紫外图像可见光图像可见光图像图像重叠图像重叠双光谱图像双光谱图像 在白天、日光下检测在白天、日光下检测 紫外光的放射现象紫外光的放射现象全波段紫外线成像仪全波段紫外线成像仪Coro SmartCoroCAM ICoroCAM IIICoroCAM II CoroCAM IV+ CoroCAM IV+型紫外线成像仪型紫外线成像仪CoroCAM IV CoroCAM 504 型紫外成像仪型紫外成像仪 CoroCAM IV 紫外仪特点及主要参数紫外仪特点及主要参数 可在可在白天白天检测，不受日光干扰检测，不受日光干扰

14、（可关闭可见光图像）（可关闭可见光图像） 视场角为视场角为 8x6 相对较宽，更容易捕捉检测目标相对较宽，更容易捕捉检测目标。仪器重仪器重3.6 Kg, 操作简单灵活（操作简单灵活（5个按键）个按键）, 仪器电仪器电池一体化，方便现场使用和携带池一体化，方便现场使用和携带智能化充电电池，电池本身可显示含量，充电时智能化充电电池，电池本身可显示含量，充电时间为间为2小时，使用时间为小时，使用时间为4小时小时使用使用 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、实用、灵活、多变的图像记录和显示功能，具有方便、实用、灵活、多变的图像记录和显示功

15、能， 配配合各种检测环境：合各种检测环境： - 活动模式活动模式/集成模式集成模式 - 灵敏度可调灵敏度可调 - 电晕颜色可以根据设备、背景调节（电晕颜色可以根据设备、背景调节（8种颜色可选）种颜色可选） 400 千伏千伏受污染的受污染的高壓線上高壓線上的电晕的电晕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 扫描220KV变电站放电情况 紫外成像仪对紫外成像仪对电力设备电力设备检测实例剪辑检测实例剪辑树木岭变电站(110KV)树木岭变电站(220KV) 绝缘子上的电晕（长沙）绝缘子上的电晕（长沙） 深圳石人北变电站深圳石人北变电站 220kv 深圳岭深变电站深圳岭深变电站 500kv 深圳岭深变电站深圳岭深变电站 500kv 深圳岭深变电站深圳岭深变电站 500kv 500kv线路上绝缘子的电晕线路上绝缘子的电晕 180米米-广西广西使用使用 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 细小裂纹绝缘子试验细小裂纹绝缘子试验（沈阳）沈阳）绝缘子加压试验绝缘子加压试验（河南）河南）合成绝缘子合成绝缘子干闪干闪合成绝缘子合成绝缘子湿闪湿闪合