高压电力设备在线监测技术光学监测与故障诊断技术

第六章光学监测与故障

诊断技术OpticalTechniqueforOn-linemonitoringandfaultdiagnosis1当前第1页\共有75页\编于星期三\12点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2当前第2页\共有75页\编于星期三\12点§6.1概述分子振动能级跃迁→辐射→红外光谱近红外区中红外区远红外区3当前第3页\共有75页\编于星期三\12点4当前第4页\共有75页\编于星期三\12点§6.2红外点温仪5当前第5页\共有75页\编于星期三\12点§6.3红外热电视6当前第6页\共有75页\编于星期三\12点§6.4红外热像仪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7当前第7页\共有75页\编于星期三\12点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8当前第8页\共有75页\编于星期三\12点§6.5电气设备的红外检测与诊断技术红外热成像测试技术－状态测试原理：

1.用红外线热像仪来捕捉(接收)物体表面发出的红外辐射，显示物体表面辐射能量密度的分布情况（红外热图）。

2.通过观察物体的红外热分布图，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(缺油，受潮，松动，绝缘老化等情况)。特点：

1.是被动的、非接触式的检测。

2.在设备运行状态时测试。

3.远距离、准确、实时、快速、简便、安全、可靠、直观。9当前第9页\共有75页\编于星期三\12点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

当前第10页\共有75页\编于星期三\12点

红外线热像仪

(美国FLIR)

当前第11页\共有75页\编于星期三\12点

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），现场带电作业当前第12页\共有75页\编于星期三\12点

檢測實例

当前第13页\共有75页\编于星期三\12点变电设备变压器开关刀闸CTPT电容器避雷器其它四小器当前第14页\共有75页\编于星期三\12点

变压器－套管接头发热油枕油位当前第15页\共有75页\编于星期三\12点变压器－套管(户县电厂)当前第16页\共有75页\编于星期三\12点变压器－套管假油位西安南郊变－2006.6.23

仪器：P65兰州宣家沟变当前第17页\共有75页\编于星期三\12点变压器－大盖螺丝油质劣化绝缘降低当前第18页\共有75页\编于星期三\12点变压器内的低油位引起温度低的散热片。当前第19页\共有75页\编于星期三\12点隔离开关隔离开关刀口当前第20页\共有75页\编于星期三\12点隔离开关分流线西安南郊变－2006.6.23

仪器：P65当前第21页\共有75页\编于星期三\12点断路器－动静触头接触电阻增大当前第22页\共有75页\编于星期三\12点设备名称：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当前第23页\共有75页\编于星期三\12点PT、CT、避雷器、电容器大部分问题都出在内部，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。尤其热灵敏度高的热成像仪对其检测特别有效。四小器－PTCT避雷器电容器当前第24页\共有75页\编于星期三\12点PT-兰州供电局测试组－桃树坪变PT漏油当前第25页\共有75页\编于星期三\12点避雷器－兰州供电局测试组当前第26页\共有75页\编于星期三\12点避雷器500KV避雷器当前第27页\共有75页\编于星期三\12点电容器并联电容器耦和电容器当前第28页\共有75页\编于星期三\12点介损：

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-建设坪变内部绝缘老化局部放电现象当前第29页\共有75页\编于星期三\12点支持瓷瓶

－兰州供电局测试组当前第30页\共有75页\编于星期三\12点CT－兰州供电局测试组当前第31页\共有75页\编于星期三\12点设备名称：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

当前第32页\共有75页\编于星期三\12点设备名称：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

当前第33页\共有75页\编于星期三\12点其它－外部故障当前第34页\共有75页\编于星期三\12点其它－外部故障正母闸刀B相吊环（付刀侧）35千伏穿墙套管（外）B相接头螺丝当前第35页\共有75页\编于星期三\12点变电站红外监控系统设计概述当前第36页\共有75页\编于星期三\12点双视场监视，辅助识别：当前第37页\共有75页\编于星期三\12点监测重点位置、兼顾全面设备128个预置位每个位置4个测温目标当前第38页\共有75页\编于星期三\12点数据具有可对比性当前第39页\共有75页\编于星期三\12点可靠的防护系统,保证系统长时间稳定运行提高工作效率，降低工作强度当前第40页\共有75页\编于星期三\12点变电站设备智能识别系统当前第41页\共有75页\编于星期三\12点红外热像全景图及设备标识当前第42页\共有75页\编于星期三\12点红外热像全景图设备自动识别当前第43页\共有75页\编于星期三\12点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当前第44页\共有75页\编于星期三\12点红外诊断的局限性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内部故障的红外图谱分析技术当前第45页\共有75页\编于星期三\12点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。当前第46页\共有75页\编于星期三\12点GIS内部温度等值曲线图（设线芯温度为368.613℃）当前第47页\共有75页\编于星期三\12点紫外线成像技术

CoroCAMIV＋CoroCAM504当前第48页\共有75页\编于星期三\12点紫外线成像仪是通过观察设备的“电晕”及“电气放电”

“电弧”

来判断设备的故障所在位置。(断股，污染，裂纹等现象；与红外互补)当前第49页\共有75页\编于星期三\12点所有的“电晕”(Corona)及“电气放电”（ElectricalDischarge)现象都会产生不同份量、比例的：

1.可见光–比例非常小

2.

紫外光

--太阳盲区外--太阳盲区内

紫外成像仪简单的工作原理太阳盲区—是指紫外光(UV)波段内一狭窄的、特定的光谱段(240~280nm)。此段内由太阳传来的紫外光份量极低，绝大部分被臭氧层吸收。当前第50页\共有75页\编于星期三\12点CoroCAM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紫外线探测器及吸收太阳盲区外紫外光的UV滤片，集中检测盲区内的紫外光,也就是所谓的太阳盲区检测技术。太阳盲区检测技术紫外光紫外图像信号UV滤片紫外线探测器当前第51页\共有75页\编于星期三\12点太阳盲区滤片+紫外光探测器检测电晕及电气放电用可见光图像显示被测物体的实物形状双光谱成像示意图光源紫外图像可见光图像图像重叠双光谱图像在白天、日光下检测紫外光的放射现象当前第52页\共有75页\编于星期三\12点全波段紫外线成像仪CoroSmartCoroCAMICoroCAMIIICoroCAMII当前第53页\共有75页\编于星期三\12点CoroCAMIV+型紫外线成像仪CoroCAMIV＋当前第54页\共有75页\编于星期三\12点CoroCAM504型紫外成像仪新型号!当前第55页\共有75页\编于星期三\12点CoroCAMIV紫外仪特点及主要参数可在白天检测，不受日光干扰 （可关闭可见光图像）视场角为8x6˚相对较宽，更容易捕捉检测目标。当前第56页\共有75页\编于星期三\12点仪器重3.6Kg,操作简单灵活（5个按键）,仪器电池一体化，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，充电时间为2小时，使用时间为4小时当前第57页\共有75页\编于星期三\12点使用電暈活動計算模式拍攝

使用電暈集成模式拍攝

具有方便、实用、灵活、多变的图像记录和显示功能，配合各种检测环境：--

活动模式/集成模式--灵敏度可调--电晕颜色可以根据设备、背景调节（8种颜色可选）当前第58页\共有75页\编于星期三\12点

400千伏受污染的高壓線上的电晕電暈活動計算模式拍攝

電暈集成模式拍攝

当前第59页\共有75页\编于星期三\12点扫描220KV变电站放电情况紫外成像仪对电力设备检测实例剪辑当前第60页\共有75页\编于星期三\12点树木岭变电站(110KV)树木岭变电站(220KV)绝缘子上的电晕（长沙）当前第61页\共有75页\编于星期三\12点

深圳石人北变电站220kv当前第62页\共有75页\编于星期三\12点

深圳岭深变电站500kv当前第63页\共有75页\编于星期三\12点

深圳岭深变电站500kv当前第64页\共有75页\编于星期三\12点

深圳岭深变电站500kv当前第65页\共有75页\编于星期三\12点500kv线路上绝缘子的电晕180米--广西使用電暈活動計算模式拍攝

使用電暈集成模式拍攝

当前第66页\共有75页\编于星期三\12点使用電暈活動計算模式拍攝

使用電暈集成模式拍攝

细小裂纹绝缘子试验（沈阳）当前第67页\共有75页\编于星期三\12点绝缘子加压试验（河南）当前第68页\共有75页\编于星期三\12点合成绝缘子干闪合成绝缘子湿闪合成绝缘子污闪绝缘子闪络试验当前第69页\共有75页\编于星期三\12点污染、破损绝缘子上的电晕（