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1、第一章红外成像检测【本章描述】本章通过对带电设备红外成像检测诊断工作体系、带电设备缺陷红外诊断物理基础、带电设备的缺陷分类、红外成像检测的基本原理与方法及典型带电设备缺陷红外成像检测图谱介绍，驾驭带电设备红外成像检测、诊断方法，娴熟驾驭D1./T664带电设备红外诊断应用规范的要求，熟识带电设备红外诊断的工作要求、现场测试前的打算工作和相关平安、技术措施、测试方法、技术要求及测试数据分析推断。第一节带电设备过热缺陷原理一、带电设备的主要缺陷模式及其原理对于高压电气设备的诸多缺陷，假如从红外监测与诊断的角度来讲，大体上可以分为两大类，即外部缺陷和内部缺陷。外部缺陷是指袒露在设备外部各部位发生的缺
2、陷（如长期暴露在大气环境中工作的袒露电气接头缺陷、设备表面污秽以及金属封装的设备箱体涡流过热等）。这类缺陷因能干脆暴露在红外监测仪器的视场范围内，红外检测时可很简洁地获得直观的有关缺陷信息。而内部缺陷则是指封闭在固体绝缘、油绝缘及设备壳体内部的各种缺陷。由于这类缺陷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缺陷那样从设备外部干脆获得直观的有关缺陷信息。但是，依据各种电气设备的内部结构和运行工况，依据传热学理论，分析传导、对流和辐射三种热交换型式沿不同传热路径的传热贡献（多数状况下只考虑金属导电回路、绝缘油和气体介质等引起的传导和对流），并结合模拟试验、大量现场检测实例的统计分析和解体
3、验证，也能够获得电气设备内部缺陷在设备外部显现的温度分布规律或热（像）特征，从而对设备内部缺陷的性质、部位及严峻程度作出推断。（一）电阻损耗增大缺陷电力系统导电回路中的金属导体都存在相应的电阻，因此，当通过负荷电流时，必定有一部分电能按焦耳一楞茨定律以热损耗的型式消耗掉。由此产生的发热功率为：P=kfI2R式中P一发热功率（W）；Kf一附加损耗系数；I一通过的负荷电流（八）；R一截流导体的直流电阻值（。）。Kf表明在沟通电路中计及趋肤效应和邻近效应时使电阻增大的系数。当导体的直径、导电系统和导磁率越大，以及通过的电流频率越高时，趋肤效应和邻近效应越显著，附加损耗系数Kf也就越大。在志向状况下，
4、假如导电回路中的各种连接件、接头或触头接触电阻低于相连接导体部分的电阻，那么，连接部位的电阻损耗发热不会高于（甚至低于）相邻截流导体的发热。然而，一旦某些连接件、接头或触头因连接不良，造成接触电阻增大，则该连接部位与四周导体部位相比，就会产生更多的电阻损耗发热功率和更高的温升，从而造成局部过热。运行实践证明，引起导电回路不良连接的主要缘由有以下几种：（I）导电回路连接结构设计不合理；（2）安装施工不严格，不符合工艺要求。如连接件的电接触表面未除净氧化层及其他污垢，焊接质量差，紧固螺母没拧到位，未加弹簧垫圈，由于长期运行引起弹簧老化，或者由于连接件内被连接的导线不等径等。（3）导线在风力舞动下或
5、者外界引起的振动等机械力作用下，以及线路周期性加载及环境温度的周期性变更，也会使连接部位周期热胀冷缩，导致连接松弛。（4）长期袒露在大气环境中工作，因受到雨、雪、雾、有害气体及酸、碱、盐等腐蚀性尘埃的污染和侵蚀，造成接头电接触表面氧化等。（5）电气设备内部触头表面氧化，多次分合后在触头间残存有机物或碳化物，触头弹簧断裂或退火老化，或因触头调整不当，或因分合时电弧的电腐蚀与等离子体蒸气对触头的磨损及烧蚀,造成触头有效接触面积减小等。（二）介质损耗（介损）增大缺陷除导电回路以外，由固体或液体（如变压器油）电介质构成的绝缘结构也是很多富压电气设备的重要组成部分。用作电器内部或截流导体旁边电气绝缘的电
6、介质材料，在交变电场作用下引起的能量损耗，通常称为介质损耗，由此产生的损耗发热功率表示为：P=U2Ctg式中P一发热功率（W）；3一交变电压的角频率；U施加的电压（V）；C一介质的等值电容（F）；IgS一绝缘介质损耗因数或介质损耗角正切值。由于绝缘电介质因介质损耗产生的发热功率与所施加的工作电压平方成正比，而与负荷电流大小无关，因此，称祥和损耗发热为电压效应引起的发热。即使在正常状态下，电气设备内部和导体四周的绝缘在交变电压作用下，也会有介质损耗发热。当绝缘介质的绝缘性能出现缺陷时，会引起绝缘的介质损耗（或绝缘介质损耗因数tg8）增大，因此导致介质损耗功率增加，设备运行温度上升。引起绝缘电介质
7、材料介质损耗增大的主要缘由包括：（1）固体绝缘材料材质不佳或老化。很多高压电气设备中的导电体绝缘材料材质不佳，或因长期运行中由于高温作用与氧化作用而发生老化，甚至出现开裂或脱落，导致绝缘性能劣化，发软或变脆，或分解或进水受潮等。（2）液体绝缘介质性能劣化、受潮以及绝缘介质本身的化学变更（如绝缘油受热与氧化，产生有机酸和蜡状物等）。（三）铁磁损耗（铁损）增大缺陷对于由绕组或磁回路组成的高压电气设备，由于铁芯的磁滞、涡流而产生的电能损耗称为铁磁损耗或铁损。假如由于设备结构设计不合理、运行不正常，或者由于铁芯材质不良，铁芯片间绝缘受损，出现局部或多点短路，可分别引起回路磁滞或磁饱和，或在铁芯片间短路
8、处产生短路环流，增大铁损并导致局部过热。另外，对于内部带铁芯绕组的高压电气设备（如变压器和电抗器等），假如出现磁回路漏磁，还会在铁制箱体产生涡流发热。由于交变磁场的作用，电器内部或载流导体旁边的非磁性导电材料制成的零部件，有时也会产生涡流损耗，因而导致电能损耗增加和运行温度上升。此类发热属于电磁效应引起的发热。（四）电压分布异样和泄漏电流增大缺陷有些高压电气设备（如避雷器和输电线路绝缘子等）在正常运行状态下，都有肯定的电压分布和泄漏电流，但是，当出现某些缺陷时，将变更其分布电压Ud和泄漏电流Ig的大小，并导致其表面温度分布异样。此时的发热虽然仍属于电压效应发热，但发热功率不同下式给出，而是由分
9、布电压与泄漏电流的相乘积确定：P=UdIg（五）缺油及其他缺陷油浸高压电气设备由于渗漏或其他缘由（如变压器套管未排气）而造成缺油或假油位，严峻时可以引起油面放电，并导致表面温度分布异样。这种热特征，除放电时引起发热外，通常主要是由于设备内部油位面上下介质（如空气和油）热物性参数值不同所致。除了上述各种主要缺陷模式以外，高压电气设备还有由于特殊运行方式，如过负荷、电压变更过大、单相运行等缘由引起的缺陷。此外还有由于设备冷却系统设计不合理、堵塞及散热条件差等引起的热缺陷。（六）带电设备性能在缺陷状态下的劣化从带电设备主要缺陷模式的探讨中已经知道,带电设备的很多缺陷往往都舍产生高温过热,设备假如长期
10、在这种过热状态下运行,就会使其各种性能劣化,甚至引发重大毁坏事故。（I）物理和化学性能劣化众所周知，高分子聚合物、自然或人造橡胶及其制品,经过长期运用后，因受氧化作用或受紫外线、机械应力、水蒸气和微生物等因素的作用,会引起大分子的交联或裂解反应,并导致其物理和化学性能的老化,即渐渐失去弹性，出现收缩、翘曲、裂纹、变脆、变硬或软化发黏等现象。尤其长期在较高温度状态下工作时，更会加速老化。一旦高压电气设备中的绝缘介质温度超过其运行平安裕度允许的最高温度时，电介质的性能就会因温度过高而急剧下降,直至引起热损坏或热击穿，中止绝缘介质的运用寿命。电介质在高温工作状态下物理和化学性能的下降,主要表现为耐热
11、性劣化和稳定性劣化。所谓耐热性劣化,就是电介质在高温过热状态下工作时,短时间内就能发生明显的热损坏。例如,绝缘介质材料因发生软化而不能够再承受外力的作用；因绝缘油气化而导致着火的危急;高分子聚合物绝缘塑料因增塑剂在高温下挥发而变硬、变脆，以致于当出现猛烈变更的温度（热冲击）作用时，由于在材料的内外层之间形成温差和不匀称的热膨胀（或收缩），引起绝缘材料开裂。所谓热稳定性劣化,就是绝缘介质在不很高的温度下，由于电介质内部发生的缓慢化学变更，已经可以造成绝缘材料性能的不行逆性变更。例如,变压器油的酸值渐渐上升,颜色变深;高分子聚合物的大分子交联反应引起的材料变硬、变脆;大分子裂变引起的分子链断裂,导
12、致材料变软、变黏等。那么,假如因缺陷发热而使其在更高的温度状态下工作时，电介质还会进一步发生更明显的化学变更,从而造成热损坏。例如，发生化学分解（如聚氯乙烯分解出氯化氢）、炭化（有机材料在高温作用下的炭化）、猛烈氧化（如变压器油的酸值在短时间内快速提高、橡胶的加速氧化等），甚至可以引起燃烧现象。为了保障运行平安,依据电气设备中常用绝缘材料的耐热性,确定其工作温度,并划分为表1一1所列出的几个耐热等级（GBllo21）O表1-1电气绝缘的耐热性评定和耐热等级耐热等级0AEBFH200220250工作温度（）90105120130155180200220250理论和实践均表明,绝缘材料的运用寿命与
13、工作温度之间呈指数关系,因此,同等级的绝缘材料工作温度假如超过表3-1规定的量值,其性能将快速劣化,运用寿命会大大缩短。假如A级绝缘材料超过允许工作温度8C,B级超过10C,F级超过12C,H级超过14,则其运用寿命将平均缩短一半左右。（2）电气性能劣化电气设备的电气性能,主要指载流导体的导电性能和绝缘材料与部件的电气绝缘性能。不言而喻,载流导体在高温缺陷状态下运行,必定增大导电电阻,增加电能损耗,温度进一步上升，直至毁坏。尤其对载流回路的连接部位,长时间过热运行不仅增大接触电阻,而且还会加速接触面氧化与污秽物的腐蚀作用，以恶性循环的形式使连接处缺陷加剧,最终酿成烧损、熔焊或毁坏等事故。对于电
14、介质而言,随着工作温度上升，电导率快速增大,因此,造成电气绝缘性能劣化。而且,随着电导电流和介质损耗增大,还会进一步促使设备升温过热。对于用作电气设备内部绝缘和冷却介质的电介质材料而言,长期在高温状态下运行,会产生击穿现象,从而丢失它的电气绝缘性能。探讨表明,影响流体介质击穿电压的因素,除杂质、电压作用时间、电场匀称程度和压力以外,油的击穿电压还与愠度有较困难的关系。在060C温度范围内，受潮液体击穿电压往往随温度上升而明显增加。缘由是油中悬浮状态的水分随温度上升而转变为溶解状态。以致受潮的变压器油在温度较高时（如6080C）击穿电压会出现极大值。但是,随着温度进一步上升,即在高温缺陷状态下,
15、油中水分汽化增多，以致形成“汽桥”，因而使击穿电压又明显降抵。固体介质的击穿有电击穿、热击穿和化学击穿等形式。其中，电击穿的特点是电压作用时间短,击穿电压高，电介质温度不高,而且几乎与四周环境温度无关。热击穿是当对固体介质施加电压时，由于介质损耗引起发热并导致温升,加上介质的电阻具有负温度系数,所以使电流进一步增大,损耗发热也随之增加。一旦介质中产生的热量大于传递出去的热量时,介质温度就会不断上升,并逐步引起介质分解或炭化等,直至介质击穿。固体介质击穿后,会出现烧焦、裂缝或熔化的通道等。即使撤去外加电压,也不能再自己复原绝缘性能。热击穿的理论探讨表明，介质损耗因数tg越大,或者tg随温度上升越
16、显著，则越简洁发生热击穿（即热击穿电压越低）。电压频率越高,也会降低热击穿电压。因此,要想提富热击穿电压,只有改善散热条件（增大导热系数），而增加厚度只会使介质内层的散热变得更因难。所谓化学击穿,就是由局部放电引起的介质老化和击穿过程。由于在高压绝缘材料内部不行避开地会存在缺陷（如固体绝缘中的气隙和液体绝缘中的气泡等）和电场分布的不匀称性。这些气隙、气泡和固体绝缘局部沿面上的场强达到肯定限度以上时,就会发生局部放电。虽然这种放电只发生在局部,并不马上形成贯穿性通道,但长期局部放电必定使绝缘（特殊是有机介质）的劣化损伤渐渐扩大,甚至可使整个绝缘击穿或沿面闪络。引起介质局部放电的主耍缘由是在高温作
17、用下带电粒子撞击介质，使介质加速氧化。对于高分子材料而言，由于氧化等作用，引起裂解，以致介质平均分子量下降,降低材料的机械强度和电气性能。局部放电产生的活性气体（如03、N02等）对介质加速氧化作用，又促使介质性熊进一步劣化。总之，电介质除电击穿主要取决于所施电压,与温度无明显关系外,当介质温度超过某特定值I）时,温度越高,散热条件越差,则热击穿电压越低（如图IT所示）。图IT电瓷材料击穿电位梯度与温度的关系该特定温度Oo（即材料击穿的转折温度,低于该温度的击穿为电击穿）随材料种类而异。并且,即使是同一种材料,若厚度越大,散热越困难,还会在较低温度时就发生热击穿。当施加高频电压时，由于局部放电
18、加强,介质损耗增大,导致发热增加，电介质更简洁发生热击穿。或者，由于局部放电引起的化学变更、发热等损伤绝缘,还会加速绝缘劣化，从而导致提前发生电化学击穿。（3）机械性能的劣化固体材料的机械强度（抗拉、抗压和抗弯曲强度）与温度有很亲密的关系。材料在高温及载荷作用下的抗塑性变形和裂开的实力（称为热强度）与在常温下不同。在常温时,材料的强度几乎与时间无关,但是,随着温度上升,材料强度逐淅下降,塑性渐渐增加,而且材料强度还随受热时间延长不断降低。加热温度越高,时间的影响也就越大。例如,铜、铝材的抗拉强度随时间及加热温度的变更状况如图3.2所示。造成金属材料这种机械强度劣化的缘由是佥属在富温状态的蠕变。
19、如前面所述,金属在高温状态下，当工作应力高于弹性极限时,就会发生蠕变变形。它的特点是：最初是瞬时微量蠕变变形,接着进入减速蠕变变形阶段,即蠕变速率随时间延长而下降，其次进入蠕等速变变形阶段,即在相当长的一段时间内,蠕变速率较小且接近恒定。在减速和等速蠕变变形阶段,住往随着时间的推移伴随有材料硬度和电阻降低。随后,蠕变进入加速变形阶段,直至断裂。在加速变形阶段,材料电阻上升,硬度增大,弹性模量下降。在应力不变而温度上升或温度恒定而应力增加的情况下,往往可缩短（甚至没有）等速蠕变变形阶段,很快进入加速变形阶段并发生蠕变断裂。例如,在高压输电线路中的载流导线，当因接头连接缺陷雨长期处于高温过热状态下
20、运行时,其机械强度必定会明显降低,严峻时会使载流导线丢失承受短路时产生的电动力的实力,造成导线变形或损坏。或者因在持续高温下运行产生塑性变形,加上自身重量和风力作用,使导线拉长变绷，电阻增大,温度进一步上升,最终出现导线拉断事故。从图2-4看出，假如以铜或铝材作为载流导线,分别在高于150C和100C温度下长期运行,其机械强度将明显下降。温度越高,在高温状态下持续时间越久,强度下降得越多。因此,金属件或载流导线在高温状态运行会严峻缩短运用寿命,甚至会造成突发性重大事故。图1-2钢和铝抗拉强度随温度的变更1加热10s,2一加热2h,d=l3mm另外,机械设备在高温状态下运行,不仅简洁破坏润滑油膜
21、,加速润滑油热分解、氧化、聚合等老化进程,而且,还会增大摩擦系数,降低摩擦表面材料强度,增加材料塑性,甚至发生局部熔化而形成大面积熔合与黏着磨损拉伤。对于腐蚀介质磨损而言,运行温度越高,腐蚀磨损越快,造成的破坏性也越大。即使是在无磨损的状况下,高温状态也会加速金属材料的化学腐蚀和电化学腐蚀引起的损坏。其次节带电设备的红外诊断一、带电设备红外诊断原理及故障分类带电设备在正常运行时,导电回路、绝缘介质和铁芯均存在正常设计范围内发热温升；设备存在接触不良缺陷或发生短路故障时,处在电力设备各外部与内部的各种部件会产生不同的、超过设计标准的热效应。带电设备过热缺陷从微观到宏观,从局部到整体,从隐藏到显露
22、,故障潜藏孕育阶段往往是隐藏的。导体与绝缘体是电力系统运行的两大基础材料一导体与绝缘体的性能,干脆确定电力系统的平安和牢靠性能。当设备局部发热渐渐超过正常值时，电力设备材料的强度、热稳定与动稳定性、导电性或绝缘性能都会降低。在设备缺陷发展和故障形成过程中，随着承受高温的时间增长,材料有关性能将变差，最终会导致设备的部分功能或全部功能失效。如分布于电力设备外部的导线连接线夹等大量袒露工作部件，由于接触电阻与氧化的缘由，会引起相应的局部部发热面温度上升,并因恶性循环而引发连接点熔焊、烧断,导致设各损坏、被迫停运等设备事故。所以,一次、二次电力设各运行中，导电回路与绝缘部分的红外技术监督至关重要。红
23、外诊断所创建的技术指导优势,把多重设备运行风险降低。红外热像仪探测的是电力设备热缺陷放射的红外能量,一旦被测设备存在缺陷，相应部位温度场会发生温度变更,这一变更可以被红外热像仪精确地捕获到。红外热像将缺陷设备不行见的表面热分布转换为精确的局部温度显示、色调对比的热成像显示,揭示缺陷设备内部、外部的异样状态,为设各故障的推断供应精确数据。红外诊断技术是对电力设备承载实力、绝缘性能的一种加强。红外诊断能提前识别故障信息,实时对不停电状态的运行设备进行监视,精确监督设各缺陷发展的状况,使状态检修工作始终处于主动位置。二、不同发热缺陷类型带电设备的红外诊断带电设各发热故隙可分为外部发热故隙和内部发热故
24、障两类。驾驭设备在正常运行状态下的发热规律及其表面温度场的分布和温升状况，以此为“基础热像”，结合设各结构及传导热能的途径,进一步分析各种设备缺陷及故障状态的热场及温升,再参考其他技术试验结果,就能较好地对设备有无内部或外部故障进行诊断。(1)外部发热故障。它的发热特征是以局部过热的形态向其四周辐射红外线，各种袒露接头、连接件的热故障,其红外热像显现出以故障点为中心的热场分布。所以,从设备的红外热像中可直观地推断是否存在热故障,依据温度分布可精确地确定故障的部位。(2)内部发热故障。它的发热特征是过程一般都较长,且为稳定发热。与故障点接触的固体、液体和气体将发生导热、对流和辐射,其中与其相连接
25、的导体,是良好的导热体,从而将内部故障所产生的热量不断地传送到外壳,变更了设各外表面的热场分布。因此,从设各外部对其相关部位进行红外热像诊断分析,可以诊断出设各的内部故障。三、带电设备过热缺陷缘由带电设备过热故障缘由一般有以下几点：(1)人为设计、施工工艺不当等因素,使导电回路的接头、头因接触电阻增大、接触不良造成发热。(2)长期受环境温度变更、污秽覆盖、有害气体腐蚀,风、雨、雪、雾等自然力的作用，使绝缘介质老化。(3)铁芯和可导磁部位因绝缘不良，设计结构不当而造成短路和漏磁,形成局部涡流过热。(4)电压致热型设备因内部元器件缺陷，引起电压分布异样，内部受潮后介质损耗增大,其相应的发热功率增大
26、。(5)设各内部缺油时会产生两种不同的热效应。一种是缺油时造成绝缘强度降低，引起局部放电,导致发热；另一种是缺油的油面处温度低，由于上下介质不同,它们的热容系数相差很大而产生热场分布存有差异,为红外诊断设备内部的真实油面供应了条件。3.1电力变压器过热故障缘由电力变压器由铁芯、绕组、油箱、储油柜、呼吸器、防爆管、散热器、分接开关、气体继电器、绝缘套管、限制柜等组成。其过热故障主要有：(D套管的将军帽与外部接线板或内部导电杆连接处接触不良。(2)套管内部存在绝缘缺陷,运行中导致温度异样。(3)套管缺油，缺油部分的温度比充油部分低，可利用设各温度与运行状况不相符的异样红外热像发觉故障。(4)电容式
27、套管末屏接地不良,导致套管局部温度异样。(5)变压器散热器运行异样(主要是由于运行中没有打开散热器与变压器本体的连接阀门,导致变压器本体的油温度不正常上升,而散热器内的油温度低)。(6)主变压器因漏磁在局部形成的过热缺陷。(7)绝缘子污秽表面放电。3.2 断路器过热故障缘由断路器主要由导流部分、灭弧部分、绝缘部分、操动机构部分组成。断路器过热故障主要有：(1)断路器外部接线端子或线夹与导线压接不良引起的接头过热故障。(2)断路器内部触头或连接件接触电阻过大引起的过热故障。(3)绝缘子污秽表面放电。3.3 隔离开关过热故障缘由隔离开关主要由底座、支柱绝缘子、动静触头(或左右触头)、导电闸刀、导电
28、罩(转帽)、转轴(或转动球头)等构成。隔离开关过热故障主要有：(1)隔离开关刀口的触头部分接触不良。(2)导线接线线夹接触不良。(3)导电罩连接部位接触不良。(4)导电杆(管)压接不良。(5)绝缘子污秽放电。3.4 电流互感器过热故障缘由电流互感器由一、二次绕组,铁芯和绝缘部件组成。电流互感器过热故障缘由主要有：(1)电流互感器的一次绕组内部接线端与外部接线板部位紧固螺母接触不良。(2)内部受潮或绝原因障。密封不良引起进水受潮,进而导致介质损耗增大发热。(3)缺油。(4)绝缘子污秽表面放电。(5)电流互感器二次回路接线端子接触不良或开路。3.5 电力电容器过热故障缘由电力电容器由箱壳、内部电容
29、元件、液体介质、绝缘部件构成,附属配件有熔断器、导线等,主要类型包括并联、串联电容器、断路器均压电容器。电力电容器过热故障主要有：3.5.1电容器内部故障。(1)电容器质量不良导致内部击穿。(2)电容器密封不严导致内部受潮。(3)电网谐波导致电容器内部损坏。3.5.2电容器外部引线连接部位故障。(D连接线夹安装工艺不良,压接不紧。(2)熔断器熔丝不匹配或接头压接不紧。(3)绝缘子污秽表面放电。3.6 输电线路过热故障缘由输电线路由基础、杆塔、导线、地线、绝缘子、金具等元件组成。输电线路过热故障主要有：(1)架空线路的线夹、连接头、压接头压接不紧。(2)导线散股、断股、过载。(3)绝缘子污秽表面
30、放电。3.7 载流设备过热故障缘由载流设各包括电力设各的引线、汇流排、母线、电力电缆、电抗器、熔断器、穿墙套管、阻波器等。载流设各过热缺陷主要有：(1)设备与导线的接头和线夹接触不良。(2)绝缘子污秽表面放电。3.8 二次设备过热故障缘由二次设各主要包括微机爱护、直流设各、计量装置、测量仪表、蓄电池、端子箱、爱护屏、二次接线等设各,是电力系统平安稳定运行的保证。二次设备运行电压低、电流小,连接线多而困难,在封闭的爱护屏与端子箱内运行,不易进行红外成像检测巡察。二次设各过热故障缘由主要有：(D限制屏、爱护屏、计量屏、端子箱等端子排安装工艺质量不良。(2)端子接头长时间运行状况下由于振动而引起松动
31、,接触面氧化锈蚀,接触不良。(3)微机爱护的元器件质量及微机爱护模块因散热不良引起运行异样。3.9 绝缘子过热故障缘由绝缘子由瓷体、硅橡胶、金属固定件等组成。在电力系统中用来支持和固定载流导体,并使导体与地绝缘,或使装置中处于不同电位的载流导体之间绝缘。绝缘子过热故障原囚主要有：(1)厂家制造质量不良,运输与安装过程造成损伤。(2)运行中受导线重力、结冰、风力、振动、负重等机械力的影响而损伤。(3)发生短路故障,过电压事故，由于导体之间的电动力作用雨造成损伤,瓷体、金具、涂料胶合受到损伤,并致使绝缘下降。(4)绝缘子污秽表面放电。3.10电压互感器过热故障缘由电压互感器分为电容式与电磁式两种。
32、电压互感器过热故障缘由主要有：(1)电压互感器内部受潮、绕组及铁芯故障、悬浮电位放电。(2)缺油。(3)绝缘子污秽表面放电。(4)二次回路接线端子或熔断器接触不良。3.11避雷器过热故障缘由避雷器主要由阀片及外绝缘护套组成。避雷器过热故障缘由主要有：(1)避雷器密封系统不良使内部受潮，并联分路电阻老化、并联分路电阻电路断裂和非线性电阻阀片老化等故障。(2)绝缘子污秽表面放电。3.12耦合电容器过热故障缘由耦合电容器主要由内部电容单元元件、内部支持绝缘支架及外绝缘件组成。耦合电容器过热故障主要有:(D内部受潮、介质老化、支架或连接片脱焊放电、浸渍不良局部放电。(2)缺油。(3)绝缘子污秽表面放电
33、。(4) 一次、二次接线端子接线不良。四、带电设备红外诊断重点部位确定带电设各的红外诊断重点部位,是为了对各类电力设备困难组合体进行红外诊断时,达到关留意点、探究难点、排查疑点的目的。带电设备红外诊断重点部位见表1-2。表1-2带电设备红外诊断重点部位设备名称重点诊断部位常见缺陷类型变压器油枕油枕缺油或假油位;油枕内有积水高压套管及将军帽接头介质损耗增大;电容式末屏引线脱落,套管缺油；导电回路连接部位接触不良;绝缘子污秽放电中低压套管及接线夹导电回路连接部位接触不良;绝缘子污秽放电外壳及箱体螺丝有我(无载)分接开关接触不良;变压器漏磁通产生的涡流损耗引起箱体或部分连接螺杆发热过载、冷却装置及油
34、路系统本体温度高,潜油泵过热;管道堵塞或阀门未开高压断路器外部接线夹及瓷套外部连接部位接触不良;绝缘子污秽放电内部触头部分动静触头、中间触头及静触头座接触不良电磁型电压互感器本体内部受潮介质损耗异样;缺油:绝缘子污秽放电电容式电压互感瑞分压电容器整体或局部有明显发热,上中部出现明显的温度梯度：内部缺油中间变压器内部受潮介质损耗异样;缺油电流互感器本体缺油；外壳整体与局部发热顶部接线端外部、内部连接部位接触不良，表现在出线端或顶部上帽温度异样避雷器本体内部受潮;裂纹;绝缘子污秽放电电力电容器本体缺油;绝缘子污秽放电连接端子端子连接松动箱合电容器本体内部受潮介质损耗异样;缺油;绝缘子污秽放电隔离开
35、关动静(中间)触头、接线夹、合间位置不当；导电组件装配不当;压接质量差;绝缘子污秽放电转动端头母线、导线连接头、压接头连接部位接触不良;绝缘子污秽放电穿墙套管连接头、套管支撑板连接螺丝松动发热,大电流运行穿墙套管的支撵铁板引起涡流损耗发热;绝缘子污秽放电绝缘子瓷绝缘子低值绝缘子;零值绝缘子;污秽放电GIS组合电器穿墙套管处涡流发热,连接部位接触不良:绝缘子污秽放电隔离开关（伸缩节处）局部有明显发热桶体器身局部发热电缆出线接头接触不良电缆头局部、整体绝缘不良电缆头出线套管绝缘不良电缆整体过载整体发热微机爱护及二次回路端子排、背板插件、爱护连接片（模块）接线端子、背板插件接触不良,爱护连接片、爱护
36、模块运行异样发热直流回路蓄电池直流母线接线端连接点接触不良蓄电池内部及外部接线端、熔断器缺电解液，内部、外部接线端连接不良电抗器导线连接接头接触不良绕组内部损耗发热固定支架漏磁损耗发热输电线路导线线夹连接部位接触不良绝缘子低值绝缘子,零值绝缘子,污秽放电支柱及悬式绝缘子本体绝缘子裂纹,表面污秽放电阻波器出线接头接触不良避雷器受潮发热第三节红外成像检测基本原理与方法随着电力设备故障诊断技术的不断发展，现代红外技术不断成熟和日臻完善，电力设备的红外检测诊断技术作为一项简便、快捷的设备状态在线检测技术得到了快速发展。它具有不停电、非接触、直观、精确、实时、灵敏度高、快速、平安、应用范围广等特点，是保
37、证电力设备平安、经济运行的重要措施。一、红外成像检测基本原理自然界中一切温度高于肯定零度（-273.15C）的物体都会辐射出红外线，而辐射出的红外线能量与温度成正比关系。红外热像仪就是通过透镜收集并汇合红外能量到红外传感器上，将其转化成一个电压信号，标定此电压信号与实际温度的对应关系，并通过光电转换、电信号处理等手段，将目标物体的温度分布图转换成视频图像，实现对所测目标温度值的精确测量。电力系统设备，在运行中发生故障时，设备的整体或局部的热平衡会受到破坏或影响，通过热的各种传播方式，设备内部的热必定逐步到达其外部表面，导致外表温度场分布的变更。利用红外检测技术捕获到这些红外辐射的信息，就可以逐
38、步确诊出设备的故隙性质、部位和程度，进而预料故障发展趋势和设备的寿命。红外成像检测技术流程如图1-3所示。图1-3红外检测技术流程二、检测方法分类（一）一般检测仪器在开机后需进行内部温度校准，待图像稳定后即可起先工作。一般先远距离对全部被测设备进行全面扫描，发觉有异样后，再有针对性地近距离对异样部位和重点被测设备进行精确检测。仪器的色标温度量程宜设置在环境温度加10K20K左右的温升范围。有伪彩色显示功能的仪器，宜选择彩色显示方式，调整图像使其具有清楚的温度层次显示,并结合数值测温手段，如热点跟踪、区域温度跟踪等手段进行检测。应充分利用仪器的有关功能，如图像平均、自动跟踪等，以达到最佳检测效果
39、。环境温度发生较大变更时，应对仪器重新进行内部温度校准，校准方法按仪器的说明书进行。作为一般检测，被测设备的辐射率一般取09左右。（二）精确检测检测温升所用的环境温度参照体应尽可能选择与被测设备类似的物体，且最好能在同一方向或同一视场中选择。在平安距离允许的条件下，红外热像仪器宜尽量靠近被测设备，使被测设备（或目标）尽量充溢整个仪器的视场，以提高仪器对被测设备表面细微环节的辨别实力及测温精确度，必要时，可运用中、长焦距镜头。线路检测一般需运用中、长焦距镜头。为了精确测温或便利跟踪，应事先设定几个不同的方向和角度，确定最佳检测位置，并可做上标记，以供今后的复测用，提高互比性和工作效率。正确选择被
40、测设备的辐射率，特殊要考虑金属材料表面氧化对选取辐射率的影响，辐射率选取参考D1./T664-2008带电设备红外诊断应用规范要求。将大气温度、相对湿度、测量距离等补偿参数输入，进行必要修正，并选择适当的测温范围。记录被检设备的实际负荷电流、额定电流、运行电压，被检物体温度及环境参照体的温度值。三、危急点分析及限制措施（一）防止工作人员触电红外成像检测时须要两人进行，一人操作一人监护，测试时要与带电部位保持足够的平安距离，测试过程中禁止攀爬。（二）防止工作人员跌伤在整个测试过程中要防止人员跌倒摔伤，夜间测试时，监护人要考虑测试人员的行走平安。四、仪器操作步骤（）测量前打算依据现场巡察要求选择合
41、适的红外成像检测仪，检查仪器是否在校验合格期内。填写红外成像检测记录表，记录变电站实际设备的负荷电流，及缺陷设备间隔最高负荷电流，现场大气温度、湿度，夜间要打算手电筒。（二）现场测量步骤目标参数设置1 .开机一主界面一选择热像仪（1）开机键，长按进行开关机；（2）按上部分是进入主菜单键，按下部分是返回上一菜单；图1-4红外热像仪外观(3)操纵杆，左右上下选择，中间按下为确定。2 .主界面图1-5红外热像仪主界面3 .选择一热像仪一进入红外成像检测界面(1)向右选择目标一参数选项图1-6目标参数设置红外测试过程中的参数设置是特别重要的信息，这些信息会被与图片同时保存。辐射率默认为092,电力系统
42、设备的辐射率为0.9l之间；对象距离为拍摄的实际距离，一般IOkV35kV目标距离为3米，110kV220kV目标距离为5米，50OkV目标距离为8米；大气温度为当时的外部环境温度，湿度为当时的外部环境温度。（2）捕获参考温度Camera参考盘度捕稚袋考盅度图1-7参考温度设置向右选择目标下拉菜单一捕获参考图像捕获参考温度，点击参考温度，参考温度参数就会保存到图片信息里。（3）调焦距自动调焦距和手动调焦距两种模式，切换有A字标示的按钮，手动调整在镜头外可以通过左右旋转进行。O字键，是自动和手动调焦模式转换。拍摄图片时，自动对焦按钮。O轻按一下为预览拍摄图片，把图片进行定格，再按一下为复原到拍摄
43、界面；长按为保存图片。图l8红外热像仪外观（4）测温界面的功能选项调整温宽电平/温宽最高/最低自动模式融合缩放/平移调色板温度范ISQ图1-9测温界面设置温度范围依据发热的缘由，现场阅历一般电流致热型下限温度环境温度+5度或者+10度，上限温度为发热温度的+10度以上；电压制热型的一般是环境温度士3度5度。调整放大倍率通过缩放可以调整被测物体的放大倍率，最高可以放大4倍，用于测量线路绝缘子或较远。调整色调调整温度范围（5）红外成像检测选项中，有点测温，方框和圆圈测温等选项，可依据个人的习惯进行选择和隐藏。图1-10其它选项五、测试中的留意事项（一）检测是环境温度一般不低于5摄氏度、空气湿度不大
44、于85%。（二）检测不应在有雷、雨、雾、雪的状况下进行，风速一般不大于5ms.（三）检测最好保持测试角在30度之内，不宜超过45度；当不得不超过45度时，应对辐射率做进一步修正。（四）检测时以阴天、多云气候为宜，晴天要避开阳光、夜间要避开灯光干脆照耀或反射入镜，有雾及天气湿度过大时禁止红外拍摄，多云天气有雷电的状况禁止拍摄。（五）检测电流致热的设备，宜在设备负荷高峰状态下进行，一般不低于额定负荷的30%状况下测温。（六）红外热像仪在开机后，一般先用红外热像仪对全部应测试部位进行全面扫描，发觉过热异样部位，然后对异样部位和重点被检测设备进行精确检测,（七）热像系统的测温量程宜设置在环境温度加温升
45、（IoK20K）之间进行检测。（八）精确测温要求：风速一般不大于0.5ms（相当于1级风），被检测设备通电时间不小于6h,一般在24h以上，检测时间为晴天日落后2h0被检测设备四周应具有均衡的背景辐射，测温时应避开接近的热辐射源的干扰。在燥热的夏季，有过高的大气环温，在热平衡状态下，即使设备未投入运行也会有较高温度。因此，设备温度的肯定测量往往会给出虚假的热故障表现。在严冬，因为大气环温过低，设备温度与环温的差越大散热越快。因而缩小了故障点与正常部位之间的温差，不利于过热故障的暴露与识别。尤其对于线路上的瓷瓶与夹接管故隙的检测，更不易发觉。六、测试结果分析及报告编写（一）结果推断方法1 .表面
46、温度推断法主要适用于电流致热型和电磁效应引起发热的设备。依据测得的设备表面温度值，比照GB/T11022中高压开关设备和限制设备各种部件、材料及绝缘介质的温度和温升极限的有关规定，结合环境气候条件、负荷大小进行分析推断。2 .同类比较推断法同类比较是指在同一类型被检设备之间进行比较。所谓“同类”设备的含义是指它们的类型、工况、环境温度和背景热噪声相同或相近，可以相互比较的设备。详细作法是将同类设备的对应部位温度值进行比较，这样更简洁推断出设备状态是否正常。在进行同类比较时，要留意解除它们同时存在热故障的可能性。3 .图像特征推断法图像特征推断法是依据同类设备在正常状态和异样状态下的热谱的差异来
47、推断设备是否正常的方法。4 .相对温差推断法相对温差推断法是为了解除设备负荷不同、环境温度不同对红外检测和诊断结果造成影响而提出的。当环境温度过低或设备负荷较小时，设备的温度必定低于高环境温度和高负荷时的温度。但大量事实说明，此时的温度值没有超过允许值，然而并不能说明设备没有缺陷存在，往往会在负荷增长之后，或环境温度上升后，就会引发设备事故。“相对温差”是指两台设备状况相同或基本相同（指设备型号、安装地点、环境温度、表面状况和负荷）的两个对应测点之间的温差。5 .档案分析推断法档案分析推断法是将测量结果与设备的红外诊断技术档案相比较来进行分析诊断的方法。这种方法有利于对重要的、结构困难的设备进行正确的诊断。应用这种方法的前提要求比较高，须要预先为诊断对象建立红外诊断技术档案，从而在进行诊断时，可以分
