红外热成像在二次回路巡检中的应用

国华宁海电厂红外热成像在二次回路巡检中的应用于海东（神华国华宁电A厂）陈华杰（神华国华宁电A厂）摘要：利用热成像技术进行回路检查，可以为二次回路预防性检修提供依据，本文介绍了二次专业热成像现场应用情况。针对现场热成像分析中存在的问题,根据《带电设备红外诊断技术应用导则》提出了对二次回路异常热成像图的分析方法,并进行了实例分析，对现场工作提出了几点经验和建议。关键词：热辐射率，二次回路，相对温差。正文：电气线路及电气设备，在有电状态运行中，依靠检修人员的外观检查和普通仪器无法对电线路的接线端子、电器部件的触头接触面的过热、电流不均匀等现象进行检测，以判断设备的运行状况。红外热成像技术是一种先进的在线检测技术,可在设备不停电的情况下,检测设备的运行状况。通过对电气设备表面温度及其分布的测试、分析和判断,可以准确地发现电气设备运行中的异常和缺陷,从而使部分事故检修转为预见性检修为电气设备的状态检修提供了可靠的科学依据。一、二次专业热成像仪在设备点检工作中应用情况：二次专业热成像仪主要应用于大量的端子排、继电器线圈、触点的发热情况进行检查。根据专业工作特点和设备运行环境主要进行了以下应用。1)检修后或新投运设备检查：二次专业的工作特点是检修、安装工作中有大量的拆线、接线工作。为避免设备在检修安装过程中出现接线松动，在设备投运后对设备回路、元器件进行热成像检查。这样可以及时发现设备检修遗留问题，避免更大的设备问题的发生。在实际应用中发现磨煤机、炉水循环泵CT端子检修时紧固未牢的情况。避免了运行中CT端子、本体的烧损和保护的误动作。2)停运前的检查。设备长时间运行后，端子排接线、继电器接触因振动、氧化等因素可能出现接触电阻过大的情况。这时利用热成仪对设备进行检查，可以发现设备已存在的问题，使检修更具有针对性。发现了发电机出口开关至逆功率端子质量问题发热。3)大负荷时设备检查：在迎峰渡夏及重大节假日前进行设备热成像仪的检查工作。二、异常的判断：在实际使用中，在热成像的分析软件中。设置不同的热辐射率，不同的环境温、湿度时对测量显示物体温度影响较大。正确的设置这些参数对异常的判断影响较大。由于二次回路的红外测温工作多是在近距离下完成的。在这种工况下，大气透射率τα=1,且大气的热辐射率真εα=0。这种情况下红外热成像仪的测温公式可以写为Trn=εTon+(1-α)Tun式1其中：Tr:为热像仪测量温度；ε:被测物体的热辐射率；α:被测物体的透射率；;Tu:环境温度；To:被测物体的实际温度；n:测量波长的相关参数；这些参数中Tr，Tu，n为已知量,ε，α，To为未知量。所以只有知道ε和α才能正确的知道被测物体的实际温度。其中ε对热成像的分析结果的影响较大。我们对同一热成像图进行两次分析得到的表1数据，可以看出不同的热辐射率分析得到的各点温度相相差极大。热辐射率与被测物体的材质，表面光洁度等多种因素有关。而现场无法方便的得到每个被测体的热辐射率。表1分析热辐射率环境温度℃最高显示温度℃对比区域平均显示温度℃绝对温差℃相对温差δt1.0.52568.6755.2313.440.30772.12549.0541.257.80.3243这种情况下根据《带电设备红外诊断技术应用导则》（DL/T664—1999）可使用同类比较法、相对温差判断法进行异常分析，可以较大程度上的避免热辐射率不确定造成的分析结果的较大差异。所谓同类比较法：主要应用于以下两种情况：1）在同一电气回路中，当三相电流对称和三相(或两相)设备相同时，比较三相(或两相)电流致热型设备对应部位的温升值，可判断设备是否正常。2）对于型号规格相同的电压致热型设备，可根据其对应点温升值的差异来判断设备是否正常。所谓相对温差两个对应测点之间的温差与其中较热点的温升之比的百分数。相对温差δt可用下式求出：%100%1000121121TTTTt式2式中：τ1和T1——发热点的温升和温度；τ2和T2——正常相对应点的温升和温度；T0——环境参照体的温度。对于二次回路同一屏内的端子排、继电器多工作于同一环境和电流负荷，所以在实际分析中两种方法们是一起使用的。具体应用的方法是首先找出最高温度所在位置点Max。在确定最高温度后所在区域后，在图中找到材料相同，位置相似的正常温度区域S01，取S01区域温度的平均值作为比较点（如图中，最热点在一端子排，在距此端子较远的相似位置取一区域）。以此两处温度和记录的环境温度按式2计算取得δt填入表1。我们通过改变分析软件中的热辐射率得到两组数据。可以看出热辐射率不同所选取的两的温度有较大的不同，两点的温度差也有较大变化。但计算出的δt相差不大。这样在没有较为准确的热辐射率的情况下，我们可以得到某点发热的相对情况，为故障判断提供依据。使用这种方法，我们对专业的几次异常摄像进行了分析，结合事后停电检查得到的结果如表2。表2分析环境温度℃最高显示温度℃对比区域平均显示温度℃相对温差δt事后处理结果炉水泵CT端子排（电流1A）2333.0421.631.1364中间连片完全未紧变送器屏CT端子排（电流1A）2329.1327.180.3181接线未松动，螺丝可旋半圈GCB屏逆功率CT端子排（电流5A）2549.0541.250.3243检查端子未发现异常，更换后正常。说明：表2中，前两条异常回路电流均不超过1A。第1条相对温差超100%。经紧急处理，确实存在连接片松动的情况。第2条由温差相差较小，同时相对温差也较小。实际检查，接线无松动发生。第三条相对温差小而绝对温差较大，检查未发现异常，怀疑为ABB闸刀式端子接触面稍有异常。以上三例依照导则进行判断均与实际处理的结果吻合。但是这三例均为CT回路其电流相对较大，其他二次回路的电流较小，完全按导则进行判断可能会漏掉真正的问题。所以二次回路上的异常判断应还需考虑引入电流量来体现出异常的严重程度。由于目前专业此方面的数据不够丰富，还需经过一定时间的积累。对元器件（如小空开、接触器、继电器线圈触点）的异常按照导则，热谱图分析法根据同类设备在正常状态和异常状态下的热谱图的差异来判断设备是否正常。图1：GCB屏逆功率端子排（热辐射率取1时）发热分析图（热辐率取1）图2：炉水泵CT端子排发热分析图（热辐率取1）图3：变送器屏端子排发热分析图（热辐率取1）三、几点经验及建议：1)红外热成像仪属精密仪器,操作人员应接受专业培训。仪器应由专人操作,精心维护,定期检定。现场检测不应少于三人,分别担任操作、记录和安全监护。当发现热点后,应注意变换拍摄角度,以避免其它其他光源反射造成的影响。2)记录好环境温度、距离、湿度等辅助判据。3)对已发现有过热缺陷的设备,仍需坚持运行时,应加强跟踪检测,记录热图像,通过分析比较,掌握缺陷发展动态,确定处理对策。4)回路中出现异常的热点应记录异常设备的实际回路电流，以便在不同的工况下进行比对分析异常的性质程度。同时积累数据使异常的判断更加合理。四、结论：二次专业通过一年的热成像巡检检查工作，发现四处温度过高的情况。对其中三处的停运检查。一处温度过高因检查后未及处理造成保护误动作。从以上数据说明在二次回路应用效果是非常显著，采用《导则》的分析方法较好的判断了异常的状态。为二次回路预防性检修提供了新的检查依据。但是要准确的分析判断巡检中的异常数据，需要在实际应用中还需要积累更多的经验和数据。参考文献[1]杨立,寇蔚,刘慧开,初明忠.热像仪测量物体表面辐射率及误差分析[J]《激光与红外》第32卷第1期2002年2月:44-46[2]王彦霞,王震洲,刘教民.基于红外成像法的低压电器故障检测研究[J]《低压电器》2008年№15:50-53作者简介:于海东:男，学士。高级工程师，单位：神华国华宁海电厂，主要从事继电保护工作。E-mail:[e-mail]；联系电话[phone]邮编：315612邮寄地址：浙江省宁波市宁海县强蛟镇，浙江国华宁海电厂A厂设备部陈华杰:男，学士。助理工程师，单位：神华国华宁海电厂，主要从事继电保护工作。E-mail:[e-mail],联系电话[phone]邮编：315612邮寄地址：浙江省宁波市宁海县强蛟镇，浙江国华宁海电厂A厂设备部