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电力设备红外测温课件(3篇)

第一篇

一、电力设备红外测温概述

电力系统的安全稳定运行至关重要，任何设备故障都可能引发停电事故，造成巨大的经济损失和社会影响。而电力设备在运行过程中，由于电流、电压的作用，会产生发热现象。通过对设备温度的监测，可以及时发现设备存在的潜在故障。

红外测温技术是一种非接触式的温度测量方法，它利用红外探测器接收物体发出的红外辐射，将其转换为电信号，经过处理后显示出物体的温度。与传统的接触式测温方法相比，红外测温具有不接触、远距离、快速、安全等优点，能够在不影响设备正常运行的情况下，对设备进行实时监测。

二、红外测温的基本原理

1.热辐射定律

物体的热辐射遵循普朗克定律、斯忒藩-玻尔兹曼定律和维恩位移定律。普朗克定律描述了黑体在不同温度下的光谱辐射出射度与波长的关系，它是红外辐射理论的基础。斯忒藩-玻尔兹曼定律指出，黑体的总辐射出射度与绝对温度的四次方成正比，即$M=\sigmaT^4$，其中$M$是辐射出射度，$\sigma$是斯忒藩-玻尔兹曼常数，$T$是绝对温度。维恩位移定律则表明，黑体辐射光谱中峰值波长与绝对温度成反比，即$\lambda_{max}T=b$，其中$\lambda_{max}$是峰值波长，$b$是维恩常数。

2.红外探测器工作原理

常见的红外探测器有光子探测器和热探测器。光子探测器利用光子与半导体材料中的电子相互作用，产生光生载流子，从而引起电信号的变化。热探测器则是基于热敏效应，当红外辐射照射到探测器上时，探测器的温度发生变化，导致其电学性能（如电阻、电容等）发生改变，通过测量这些电学性能的变化来确定红外辐射的强度。

三、电力设备发热原因分析

1.电阻损耗发热

当电流通过导体时，由于导体存在电阻，会产生焦耳热，其发热量可以用焦耳定律$Q=I^2Rt$来计算，其中$Q$是发热量，$I$是电流，$R$是电阻，$t$是时间。在电力设备中，如变压器的绕组、输电线路的导线等，都会因为电阻损耗而发热。如果导体的连接部位接触不良，会导致接触电阻增大，从而使该部位的发热量增加，容易引发故障。

2.铁磁损耗发热

在交流电力设备中，如变压器、电抗器等，其铁芯在交变磁场的作用下会产生铁磁损耗，包括磁滞损耗和涡流损耗。磁滞损耗是由于铁芯在交变磁场中反复磁化和去磁过程中，磁畴的转动和取向变化所产生的能量损耗。涡流损耗则是由于交变磁场在铁芯中感应出涡流，涡流在铁芯电阻上产生的焦耳热。

3.介质损耗发热

对于电力设备中的绝缘介质，如电容器、电缆等，在交流电压的作用下，会产生介质损耗。介质损耗是由于绝缘介质中的极化现象和电导现象所引起的能量损耗，其大小与电压、频率、介质的介电常数和损耗因数等因素有关。介质损耗会使绝缘介质温度升高，如果温度过高，会加速绝缘介质的老化，降低绝缘性能，甚至导致绝缘击穿。

四、红外测温设备的选择与使用

1.红外热像仪的选择

在选择红外热像仪时，需要考虑以下几个因素：

温度范围：根据电力设备的正常运行温度和可能出现的故障温度，选择合适的温度测量范围。一般来说，电力设备的温度范围在-20℃到200℃之间，因此红外热像仪的温度测量范围应能够覆盖这个区间。

热灵敏度：热灵敏度是指红外热像仪能够分辨的最小温度差异，通常用毫开尔文（mK）表示。热灵敏度越高，红外热像仪能够检测到的温度变化就越微小，对于早期故障的发现就越有利。一般要求红外热像仪的热灵敏度不低于0.1℃。

空间分辨率：空间分辨率是指红外热像仪能够分辨的最小目标尺寸，通常用毫弧度（mrad）表示。空间分辨率越高，红外热像仪能够清晰成像的最小目标就越小，对于检测电力设备中的微小发热点就越有利。

图像质量：图像质量包括图像的清晰度、对比度、色彩等方面。选择具有高清晰度、高对比度和丰富色彩的红外热像仪，能够更准确地观察和分析电力设备的温度分布情况。

2.红外热像仪的使用方法

测量前的准备：在使用红外热像仪进行测量前，需要对仪器进行预热，以确保仪器的性能稳定。同时，需要根据测量环境和目标物体的特性，设置合适的测量参数，如发射率、距离、环境温度等。

测量过程：在测量过程中，需要保持红外热像仪与目标物体之间的距离和角度合适，避免遮挡和反射。一般来说，测量距离应根据目标物体的大小和红外热像仪的空间分辨率来确定，测量角度应尽量垂直于目标物体表面。

数据记录与分析：测量完成后，需要及时记录测量数据和图像，并进行分析。可以使用红外热像仪自带的软件对图像进行处理和分析，如温度分析、等温线绘制、热点标记等，以确定电力设备是否存在发热故障，并评估故障的严重程度。

五、电力设备红外测温的应用实例

1.变压器红外测温

变压器是电力系统中最重要的设备之一，其运行状态直接影响到电力系统的安全稳定运行。通过对变压器进