第5章红外监测与诊断技术ppt课件

1、第5章 红外监测与诊断技术热不仅能直接反映设备的过热缺点，而且经过温度的监测常能发现绝缘性缺点。对设备的热形状进展在线监测是至关重要的。红外非接触的测温技术恰好满足了电气设备在高温、高压、高速旋转、高电压、大电流等运转形状下的监测温度的要求。阅历证明，红外监测技术在准确判别设备缺点、有效降低维修费用和保证平安可靠供电方面有着良好的效果，已广泛运用于电气设备的在线监测。目前广泛运用的红外测温安装有：红外测温仪、红外热象仪和红外热电视。.红外线的根本特性红外线的波长在0.761000um之间，分近红外(0.75um3um)、中红外(3um6um)、远红外(6um15um)和极远红外(15um100

2、0um) 。任何温度超越绝对零度的物体都会辐射红外线。红外线的频程比可见光宽，可以表现丰富的“颜色。红外线要受大气的吸收使能量衰减，但空间中的大气、烟云、对红外的吸收程度与红外波长有关，对(2um2.5um) (3um5um)及(8um14um)三个区域吸收相对较弱，通常成为“大气窗口。无线电波红外线可见光谱紫外线X射线宇宙射线频率(Hz)1051010101510201025波长(m)3003*10 -2780380nm3*10 -73*10 -123*10 -17.红外辐射的根本规律黑体辐射的根本规律： 绝对温度为T(K)的黑体，单位外表积在波长附近单位波长间隔内向整个半球空间发射的辐射功

3、率与波长、温度的关系： C1:第一辐射常熟。C2:第二辐射常熟。实践物体的红外辐射规律 实践物体的总辐射功率与绝对温度4次方成正比，还与实践物体的发射率有关。.第一节 红外测温仪1、根本原理光学系统 搜集被测目的的幅射能量，使之会聚在红外探测器的接纳光敏面上。红外检测器 将接纳到的红外幅射能量转换成电信号输出。信号处置 提高信号的信噪比和进展线性化输出、辐射率调整等的处置。温度指示、存贮和纪录 有多种方式，可根据运用场所选用不同的纪录和存贮方式。.第一节 红外测温仪2、光电检测器的选择光电检测器 典型的有硅光电二极管、硫化铝、锑化铟，灵敏度高呼应快。适用于制造扫描、高速、高温度分辨率的测温仪。

4、由于对光谱有选择吸收的特性，只能在特定的红外光谱波段运用，有的运用条件苛刻。给运用带来不便。热检测器 对红外光谱无选择性，运用方便而价廉，呼应慢灵敏度低。适用对准确度要求不太高的测温仪。其中热释电探测器灵敏度较高，是对中低温较适宜的红外探测器。.第一节 红外测温仪3、适用范围红外测温仪的测温范围普通分为高、中、低三类，往往中、低温(约700以下)在一同。红外测温仪的局限性是只能丈量“点温度，假设干个“瞄准点的温度常缺乏以反映整个设备的外表温度分布，特别是有些不容易被留意到的地方，往往又是散热相当多的部位。红外测温仪的局限性是无法对大型和远间隔的电气设备进展检测。目前多数产品的视场角大而间隔系数

5、小，例如10视场角，其间隔系数(间隔目的尺寸)为60，即当间隔60米时，目的直径尺寸为l米才行，假设目的面积过小，那么测温结果不准。故多数红外测温仪适宜于近间隔(例如户内电气设备)测温，对于远间隔小目的的测温需选用远间隔测温仪。对大型设备的监测应配备红外热象仪或红外热电视。.美国FLIR 公司的TPT2-8系列分量轻、构造紧凑、运用方便。测试时，只需瞄准目的，扳动扳机，即可在反面的LCD显示屏上的温度值。具有激光瞄准准确定位所测目的、高低温报警，温度最大、最小、平均值、温差显示等功能。测温范围：TPT2,3型: -32-400 TPT6,8型: -32-500间隔系数比:TPT2,3,6型:

6、8:1TPT8型： 30：1分辨率： 0.1精度： 1%第一节 红外测温仪4、典型产品.第二节 红外热像仪1、根本原理热像仪是一个红外热成像系统，它利用红外线传感器接纳被测目的的红外线信号，经放大和处置后送至显示器上，构成该目的温度分布二维可视图像，从而将目的的不可见热图像转换为可见图像。.第二节 红外热像仪1、根本原理红外摄像机由光学系统、扫描机构、致冷红外探测器、控制电路和前置放大器所组成。光机扫描机构可扫描被测目的的全部外外表，以到达测定整个目的温度分布的目的。有两种组成，一种是由垂直、程度两扫描棱镜及同步系统组成；另一种是只由一个旋转扫描棱镜构成。红外检测器普通选用光敏器件如锑化铟，碲

7、镉汞。为降低热噪声，提高光电检测器的信噪比和灵敏度以及较短的呼应时间，要求将这种光敏元件粘贴在致冷剂室(即绝热容器或杜瓦瓶内)的末端进展冷却，致冷器的任务温度由致冷剂决议，例如液氮为77K。检测器的主要技术性能探测度D*即表示检测器冷却在77K时的检测才干。红外检测器在恣意瞬间只能探视目的的一小部分，称之为“瞬时视场，看到任何瞬时视场时，只需检测器的呼应时间足够快，就立刻输出一个与接纳的辐射通量成正比的信号。瞬时视场普通只需零点几个毫弧度或几个毫弧度，故为使一个几十度乘几十度的目的成像，需求对整个被测目的进展扫描。.第二节 红外热像仪1、根本原理监视器对经前置放大输出的信号分析处置后，进展实时

8、纪录、存贮或显示。显示方式主要采用伪彩式图像显示二维温度场，以不同颜式代表不同温度，普通为16个等级颜色或黑白灰度来区分。设有等温区显示及各温度段的显示等等。先进的热像仪都要求到达电视兼容图像显示。.第二节 红外热像仪2、特点红外热像仪的视场角从几度到数十度，聚焦范围从零点几米到数百米或更远，空间分辨率为：0.110毫弧度即在1米间隔分辨0.110毫米的目的)。测温范围为摄氏零下数十度到零上数千度。温度分辨率普通在0.1一0.2。光谱范围决议于所选用的探测器，例如锑化铟为35m，碲镉汞为813m。丈量误差要素很多，有的如目的的幅射特性、目的尺寸、测距等和运用有关。.第二节 红外热像仪3、典型实

9、例.IR913A型非制冷焦平面红外热像仪 成像类型非制冷焦平面任务范围814m温度分辨率0.06像素320240像素数字化图像16Bit 空间分辨率1mRad 精度11%测温范围-20400可扩展到1500帧频50幅/秒视频输出PAL/NTSC聚焦范围 0.5m 镜头 50mm 存储 通用CF卡1000幅体积 1649098 mm 分量 1.5外接电源 7.2V 任务环境-20+50第二节 红外热像仪.第三节 红外热电视1、根本原理热电视是由摄像机，电源和监视器三部分组成，以热释电资料为靶面和规范电视扫描方式相结合的热释电摄像管为关键部件而制成的二维实时成像的红外测温仪器。.第三节 红外热电视

10、2、典型实例.第四节 红外监测与诊断技术在电气设备上的运用1、运用范围及机理红外监测已用于电力系统的发、输、变电的各个方面，特别是变电设备方面运用更广泛，它可扫描全变电站及每个设备的全部外外表，包括变压器、电抗器、电容器、避雷器、互感器、断路器、隔分开关及母线、进出线绝缘子等均可构成明晰的热图像。在发电厂那么可检测封锁母线的过热缺点、定子铁芯的绝缘缺陷、定子线棒的焊接质量等等，尤其对高速旋转且经过上千安培电流的滑环和碳刷，更是提供了平安可靠的温度监测手段。输电线路方面可对上百个接头和节点接触情况和大量绝缘子串进展监测。可用车载或机载热像仪对线路进展巡视。.1、运用范围及机理接触性缺点：P=R*

11、I2。介质性缺点：绝缘外表脏污、受潮。具有磁回路的电气设备，由于磁回路漏磁、磁饱和或铁心片间绝缘部分短路呵斥铁损增大，引起部分环流或涡流发热。某些电气设备因缺点改动电压分布情况或增大走漏电流。.红外线成像检测规范根据进展判别。对缺陷性质的判别规范为1)相对温差;2)设备在空气中的最高允许温度。缺陷性质阐明:普通缺陷:指对近期平安运转影响不大,可列入年、季度检修方案中消除。20% 相对温差 80%。艰苦缺陷: 指比较艰苦,但设备仍可在短期内继续运转的缺陷，应在短期内消除,消除前应加强监视。 80% 相对温差 95%。紧急缺陷: 指严重程度已使设备不能平安运转,随时能够导致发惹事故或危及人身平安的

12、缺陷。必需尽快消除或采取必要的平安技术措施进展处置。95% 相对温差。.第四节 红外监测与诊断技术在电气设备上的运用2、运用实效不少国家已构成常规的检测制度，设有热成像仪公用监测车进展变电站的巡检，英美等国还用直升飞机载热像仪进展输电线路的巡检。还规定了检测周期，有的对主要目的还采用延续监测。运用热像检测的效果明显，超温的部件数量和缺点率逐年下降。意大利米兰地域设备的过热部件在19701975年间为l，而19751978年间下降为0.5；比利时三个电力公司的缺点率从1971年的2.35下降到1977年的0.24；我国某供电公司采用热像检测后，缺点次数逐年速减，88年为27次，89年19次，90

13、年6次，91年仅为2次。.第四节 红外监测与诊断技术在电气设备上的运用3、缺点类型用红外监测出的缺点类型按性质可分为外部热缺点和内部热缺点两类。外部热缺点主要是各种裸露接头的热缺点，以部分过热的形状向其周围辐射红外线，其红外热图像显示出以该缺点为中心的热场图，故从设备热图像中可直观地判别能否存在热缺点，根据温度分布场可准确地确定缺点的部位。内部热缺点是指设备内部缺点而引起外部相关部件的温度变化，即其表现方式是外部件的热变化。其发热过程普通都较长，且为稳定发热。与缺点点接触的固体、液体和气体都将发生传导和对流热。因此从外部对其相关部件进展红外热成像监测分析，是可以诊断出内部热缺点的。经过热像图也

14、可发现其它埋伏性或早期缺点，特别是电容型设备、电磁式电压互感器和避雷器等。.第四节 红外监测与诊断技术在电气设备上的运用4、检测步骤先测定全部设备的温度分布，根据热图象调整出各设备的温度显示，判别有无温度异常，假设有异常设备那么要进展详细的温度测定，对异常部位那么进展分解检测。还可用其它判别方法，对能否异常进展确认。热像能否异常的判别方法：一是和本设备正常形状的图像作比较，这里要思索负荷电流、环境温度对热像的影响；二是和处于一样条件下的另两相设备的图像作比较。.第四节 红外监测与诊断技术在电气设备上的运用4、检测步骤热像判别方法.第四节 红外监测与诊断技术在电气设备上的运用4、检测步骤热像判别方法外表温度判别法相对温差判别法同类比较法热谱图分析法档案分析法纵向比较法.第四节 红外监测与诊断技术在电气设备上的运用5、检测实例.第四节 红外监测与诊断技术在电气设备上的运用5、检测实例.第四节 红外监测与诊断技术在电气设备上的运用5、检测实例.5、检测实例异常温度:64.4C正常温度: