红外检测诊断技术在电力系统的应用ppt课件.pptx

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1、1一、电力设备故障红外检测诊断原理二、电力设备发热机理三、故障发热对电力设备的危害四、电力设备故障红外检测诊断方法五、电力设备红外检测注意事项六、电力设备红外检测典型图谱实例七、红外检测诊断技术的局限性2一、电力设备故障红外检测诊断原理31.1电力设备故障红外检测与诊断概念理论分析和实验研究表明，任何温度高于绝对零度（－273℃）的物体，表面都在不断地辐射红外线。红外线的电磁波长范围为0.78～1000µm。许多对可见光（电磁波长范围为0.38～0.78µm）透明的介质，对红外线却不透明。红外成像设备是探测这种物体表面辐射的不为人眼所见的红外线的设

2、备。其图象反映物体表面的红外辐射场，即温度场。电力设备的许多故障表现为设备热状态异常。红外检测与诊断就是利用红外成像设备探测被诊断设备表面的红外辐射信号，获得设备的热状态特征，并根据这种热状态特征及适当的判断依据，做出设备有无故障及故障属性、出现位置和严重程度的诊断判别。41.2红外辐射的发射及其规律1.2.1黑体的红外辐射规律“黑体”就是在任何情况下对一切波长的入射辐射吸收率都等于1（即全部吸收）的物体。自然界中实际存在的任何物体对不同波长的入射辐射都有一定的反射（吸收率不等于1），所以，黑体只是一种理想化的物体模型。但是黑体热辐射的基本规律是红

3、外研究及应用的基础，它揭示了黑体发射的红外辐射随温度及波长而变化的定量关系。下面介绍其中的四个基本定律。51.2.1.1黑体辐射的光谱分布规律－普朗克辐射定律一个绝对温度为T（K）的黑体，其单位表面积在波长λ附近的单位波长间隔内，向整个半球空间发射的辐射功率（简称为光谱辐射度）Mλb（T）与波长λ、温度T满足下列关系式中，c为真空中的光速，c=108m/s；h为普朗克常数，h=6.6256x10－34W/s2；k为玻耳兹曼常数，k=1.38054x10－23Ws/K；C1为第一辐射常数；C2为第二辐射常数该定律给出了黑体在温度为T（K）时的辐射光谱

4、分布特征。61.2.1.2黑体辐射功率随温度的变化规律－斯蒂芬-玻耳兹曼定律该定律描述黑体单位表面积向整个半球空间发射的所有波长的总辐射功率Mb（T）（简称全辐射度）随其温度的变化规律，其数学形式可由普朗克辐射定律对波长在0~∞范围内积分得到。σ称为斯蒂芬-玻耳兹曼常数，σ＝5.6697x10-8W/(m2K4)。该定律表明，凡是温度高于开氏零度的物体，都会自发向外辐射红外热辐射，而且黑体单位表面积发射的总辐射功率与开氏温度的四次方成正比，当温度有较小变化，将会引起物体发射的辐射功率有很大变化。71.2.1.3辐射的空间分布规律－朗伯余弦定律该定律

5、指出，黑体在任意方向上的辐射强度和该方向与辐射表面法线夹角的余弦成正比，即Iθ为在与辐射表面法线夹角为θ方向上的辐射强度，I0为θ＝0时的辐射强度。该定律表明，黑体在辐射表面法线方向的辐射最强。在实际做红外检测时，应尽可能选择在被测表面法线方向进行。如果在与法线成θ角方向检测，则接受到的红外辐射信号将减弱成法线方向最大值的cosθ倍。81.2.1.4辐射光谱的移动规律－维恩位移定律为了确定黑体光谱辐射度极大值相对应的波长λm（也称峰值辐射波长）与温度之间的关系，可将普朗克辐射定律对波长λ求微商，并令其为零，可解得到该定律表明，物体越热，其最大辐射波

6、长越短。91.2.2实际物体的红外辐射规律黑体的辐射光谱和强弱只与温度和波长有关，然而实际物体辐射量除依赖于温度和波长外，还与其材料性质和表面状态等因素有关。但只要引入一个随材料性质和表面状态变化的辐射系数，则黑体辐射的4个基本定律可应用于实际物体，从而使得对实际物体辐射规律的研究大大简化。这个辐射系数称为该实际物体的发射率（又常称为黑度），定义为实际物体与同温度黑体辐射性能之比。这样，实际物体的辐射规律可表示为如下形式：实际物体在T(K)温度下的光谱辐射度Mλ(T)为10实际物体在T(K)温度下的全辐射度M(T)为通常，根据光谱发射率随波长的变化

7、形式，可把实际物体分成两类：灰体－光谱发射率与全发射率相等；选择性辐射体－光谱发射率随着波长的变化而变化。111.3发射率及其对设备状态信息检测的影响由于不同物体的光谱发射率ε（λ，T）和全发射率ε（T）值不尽相同，即使在温度和表面积都一样的情况下，它们的辐射功率也并非相同。这给应用红外辐射测温和设备状态信息红外监测带来不确定性。为了解决这个问题，必须了解被测设备表面的发射率，以便对检测结果进行修正。被检测设备表面的发射率可用实验方法直接测得。一般是从文献中查找相应的发射率参考值，但要注意表面状态对发射率的影响。下面定性介绍影响发射率大小的各种因素

8、。121.3.1不同材料性质的影响不同性质的材料因对辐射的吸收或透射性能各异，因此它们的发射性能也应不同。这里讲的不同性质