Page 62 - 电力与能源2022年第四期

3 4 2 陈 月, 等: 基于红外热像检测技术的 35kV 穿墙套管发热故障分析与处理

发射能 量, 这 种 现 象 被 称 为 红 外 辐 射。辐 射 是
物体自身 的 分 子 和 原 子 无 间 断、 无 规 则 运 动 而
向外发射出的能量。其辐射 量与物体的表面辐
射率和 温 度 密 切 相 关。物 体 表 面 辐 射 率 越 大,
红外辐射 也 越 大; 反 之, 表 面 辐 射 率 越 小, 红 外
辐射也 越 小。温 度 也 一 样, 同 一 物 体 温 度 高 时

的辐射比温度低时的辐射要大。
根据斯蒂芬 - 波尔兹曼定律, 物体的红外辐射
量与物体表面辐射率和表面积成正比, 与表面绝

对温度四次方成正比, 对应公式如下:
W =εδAT 4 ( 1 )
式中 W ———物体热辐射总功率, W ; ε ———物体
图 1 红外热像仪工作原理
发射系数( 辐射率); δ ———斯蒂芬 - 波尔兹曼常数;
检, 当热图像稳定且数据显示正常后可以开始检
A ———物体 表 面 积, cm ; T ———物 体 的 绝 对 温
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测。检测类型一般有两种, 分为定量检测和定性
度, K 。
检测: 定量检测是在拍摄的热图像上加上温度的
由式 1 可知, 只要能够检测出物体的红外辐
测量; 定性检测是拍摄优质的热图像进行分析。
射能量和表面积, 再确认物体的表面辐射率, 就可
为保证红外热像仪操作正确、 成像质量高及
以推算出物体表面的发射温度, 这也是红外检测
诊断精准, 在使用时需采取下列措施: 手动或自动
技术的基本原理 [ 2 ] 。
选择测温量程; 记录影响精确测温的目标和环境
1.2 红外热像仪工作原理
温度等因素; 合理调整与被测物体的距离; 适当调
现阶段, 红外热像仪是红外检测和红外诊断
整测量方位和改变焦距; 保证仪器拍摄平稳以及
技术所应用的最先进仪器, 可将不可见的红外辐
降低检测环境影响等。对于初学者, 需通过基础
射转换成可见的图像, 所使用的波段一般为: 长波
理论学习、 现场实际操作、 分析诊断培训等, 充分
8~14 μ m ; 短波 3~5 μ m 。
掌握红外热像仪的使用方法和基本技巧。
红外热像仪主要由光学系统( 红外探测器)、
信号处理单元、 图像处理系统、 微型计算机和显示 2 电力设备红外热像检测技术
器等组成。光学系统 吸收物体辐射的红外线能
2.1 电力设备发热机理
量, 并将其转换为相应的电信号; 电信号经信号处
通常情况下, 电网中电力设备正常运行时在
理器、 图像处理系统、 微型计算机转换成能在显示
电流电压的作用下会产生发热现象, 主要有电阻
器看到的物体红外图像。红外热像仪的工作原理
损耗、 介质损耗和铁损等发热形式。在一定的、 允
如图 1 所示。
许的温度范围内, 发热既不会对电力设备产生危
1.3 红外热像仪使用方法
害, 也不会影响其运行寿命。
在使用红外热像仪之前, 首先要对其有初步
若发热加剧, 达到一定温度值或超过设备允
的认识, 要熟悉和了解其主要参数。主要包含: 温
许运行温度值, 则会威胁设备的安全稳定运行, 成
度分辨率、 空间分辨率、 像素( 像元数)、 温度测量
为热故障。
范围、 热灵敏度、 采用帧速率和 工 作 波 段 等。其
电力设备因结构性能不同、 用途不同、 运行环
中, 温度分辨率是一项重要的指标, 其参数大小决
境不同等而使得热故障种类繁多, 一般可分为电
定了红外成像设备在其测量范围内热成像灵敏度
流型热故障( 接触型)、 电压型热故障、 综合型热故
的高低, 也就是红外热像仪判别物体温度的能力。
障、 机械磨损型热故障和电力设备部件老化热故
其次, 需要查看红外热像仪管理资料的完整性, 包
障等, 有时也分为可在电力设备外部直接观测到
含出厂合格证、 操作说明书及是否在校验周期内,
的外部故障和封闭在设备壳体内部无法直接观测
确保其处于完好保存状态。
到的内部故障。
红外热像仪开机后, 需完成自身和温度的自