(毕业论文 页数:6 字数:6537)§1．红外技术在电力设备中的应用原理
⑴．红外技术基础
红外技术是研究红外辐射的产生、传递、转换、探测并实现在实际工作中应用的一门技术。
红外技术的原理是基于自然界中一切温度高于绝对零摄氏度的物体，每时每刻都辐射出红外线。同时，这种红外线辐射都载有物体的特征信息，因为红外线辐射的能量可用物体表面的温度来度量：辐射的能量越大，表明物体表面温度越高，反之，表明物体表面的温度越低。这就为利用红外技术和判别各种被测目标的温度高低与热分布提供了客观的基础。
红外辐射的探测是将被测物体的辐射能转换为可测量的形式，一般可行的方法有利用热电转换或光电效应把红外辐射量转变成为电量进行测量，并以此作为物体辐射特性的依据，进行控制。
⑵．红外技术的应用原理
高压电气设备在正常运行情况下，将有部分电能以不同的损耗形式转化为热能，从而使设备温度升高。这些电能的损耗主要包括以下几种：
a) 电阻损耗P = I2R,发热功率与电流平方成正比，这种发热称为电流效应引起的发热；
b) 介质损耗P=U2ωCt a nδ，发热功率主要取决于电压，这种发热称为电压效应引起的发热；
c) 铁损是因铁心的磁滞、涡流现象而产生的电能损耗,，这种发热称为电磁效应引起的发热。
电气设备存在外部或内部故障时，往往出现不正常的发热或温度分布异常。高压电气设备外部热故障可分两类：一类是电气接头连接不良，其发热功率取决于导体连接的接触电阻与通过的电流；一类是因表面污秽或机械力作用造成外绝缘性能下降，其发热功率取决于外绝缘的绝缘电阻与泄漏电流。高压电气设备内部热故障主要发生在导电回路和绝缘介质上，其内部发热机理因设备内部结构和运行状态的不同而异，一般可概括为：导体连接或接触不良；介质损耗增大；电压分布不均匀或泄漏电流过大；因绝缘老化、受潮、缺油等，产生局部放电；磁回路不正常等等。[1]
可见，对高压电气设备由于故障引起的发热和温升，可利用红外热像仪进行诊断, 提供反映设备故障状态的热信息。有实践证明，对运行中电气设备热故障进行红外检测,，具有不需停电、远距离、安全可靠、准确高效等常规测试技术所不具有的优点，是实现带电检测和实现设备状态检修的最有效手段之一。
§2．应用背景
⑴．国际大电网会议对电力诊断技术给予充分肯定
根据资料显示，1990年国际大会电网会议（CIGRE）论文论述了设备维修、预见性维修、状态监测及诊断试验和红外热成像技术。它明确指出维修对电力设备的安全有效运行有着重要的作用，而状态监测和诊断试验是维修工作必不可少的辅助措施。论文明确指出：“由于红外热成像检测取得了良好的效果，有效地发现了设备的弱点，因此，现在热成像检测已成为维修工作的一大特点。”
⑵．红外技术特别适用于电力设备故障诊断
设备运行中，红外检测往往可找到一些看似无关大局的小问题，允许在正常停机检修过程中分别给予解决，从而避免了大多数严重问题的发生，改善了设备的运行状况。
所有的电力设备都必须花钱修理并更换那些由于过热故障损坏的设备。如同样的花费或通常是少得多的花费，用在更合理的红外检测方面，就可以预防这样的过热故障，且同时增加系统的安全性、可靠性，使用户满意。
红外诊断技术对运行中的旧设备，对刚投运的新设备以及完成修理的设备都一样行之有效。对运行中的旧设备，它可以找出其失效部件，最大限度地减少它对整个系统造成的损害，延长设备的寿命，避免灾难性故障，同时可以确定修理的具体部位，避免了整个系统的关闭；对刚投运的新设备，可为运行人员提供有价值的原始数据资料；对那些已完成修理的设备，它的检测可以确信它们工作的正常，从而进一步增加设备的工作效率。
总之，通过红外检测诊断，可预防设备的电力和机械事故及灾难性火灾，改变维修管理体制，使其从预防性的，甚至是紧急状态下的抢修变成为预知性维修。红外诊断技术可称为设备管理工作的眼睛，它使电力维修走出了盲目的时代。
§3．技术要点
⑴．热点探测
目前的红外系统可以探测高于背景温度的运动物体，或通过光学系统对景象扫描、探测静止物体。这样的系统可以探测诸如电力机械联接系统的过热部件、电力设备内部过热及电缆热点等。
⑵．温度测量
通过被测物体自身红外辐射的测量，便能准确地确定它表面的温度，这就是红外测温的方法。红外测温具有测温范围广、测量精度高、反应速度快，以及不必接触被测物体等优点。
探测器上的电压是被测物体温度的函数，但通常也是探测器自身温度的函数。为了保证红外辐射测温精度，通常必须交替地观察被测物体和参考源；而且探测器温度的漂移可能掩盖被测物体所产生的输出，对环境温度变化使探测器产生的零漂移应进行补偿。
⑶．红外热成像
热成像技术用于测量物体各部位不同的温度分布场。可以用辐射温度计逐点测量，直接用温差图象显示在电视显示器上。目前，对电力设备而言，通过热分布场的变化而探测、分析、判断设备内部热缺陷经热传导而引起外部热分布场的变化。
仪器组成包括：扫描-聚光的光学系统、红外探测器、电子系统和显示系统。来自目标的红外辐射被扫描-聚光系统所扫描，并汇聚在红外探测器上。在这里，红外辐射波转移成电信号，接着进行电子信号处理，即由电子系统进行同步和放大，最后，信号在显示屏上显示。显示系统可用各种不同的形式显示出温度信号，包括定量灰度、伪彩色、等温轮廓等，并对图象任何部分可以进行定量测量。
⑷．红外成像的图象处理
图象处理技术主要从事对图象、图片的信息处理。采用图象处理技术，可以获得提取和增强我们所需要的、有用的图象信息。
采用图象处理技术对红外热成像设备所拍摄的红外图象进行图象处理具有非常重要的意义。它可以改善红外热成像设备所拍摄的红外图象质量、降低图象的噪声干扰、把图象的有用信息变成人能够方便地接收的方式等同时还能帮助工作人员分析和诊断设备的状态及故障。

目录

§1．红外技术在电力设备中的应用原理
§2．应用背景
§3．技术要点
§4．红外诊断技术的分析判断方法
§5．影响的因素与对策
§6．红外诊断技术的特点
§7．技术成就和展望