紅外輻(fú)射是一種電磁波(英國物理學家赫胥爾於1800年發現),其波長在0.75-1000微(wēi)米(mǐ)之間,位於可見光紅色光帶(0.38-0.78微米)之(zhī)外,在絕對零度(-273℃)以上的物體都能發出紅外射線,也被稱為熱輻射。
(一)紅(hóng)外輻射的產生
絕對零度以上的物(wù)體其構成微粒(原子、離子、分子)都在不停地運動(dòng)(震動),這些運動(震動)都是(shì)出於相對穩定狀態,各種狀態均表現為具有一定量級的能量,一(yī)般用“能級(jí)”來標記各種狀態。一般情況下,物(wù)質總是趨於向低能(néng)級發展,其最低能量狀態稱為基(jī)態。如果有(yǒu)外界激勵,通過(guò)光、熱、震(zhèn)動等把一定的能量(liàng)傳遞給物質,會使構成物質的微粒(原子、離子(zǐ)、分子(zǐ))現有的運動狀態(tài)發生改變,即由低能級狀態向高能級狀態發展,進(jìn)入激發(fā)態。但(dàn)是(shì),一旦外(wài)加激勵消失或者減弱,這些微粒將無法維(wéi)持長期激發態,會通過釋放能量重新恢複到基態。這些能量是以電磁波形式釋放出來,也稱為輻射。外界(jiè)激勵的方法有很多種其中與產生紅外輻射最直接關(guān)係的是對物體進行加熱,因此由加(jiā)熱而引起的的輻射成為熱輻(fú)射。
(二)紅外檢(jiǎn)測法的檢測(cè)原理(lǐ)
紅外(wài)熱(rè)成像監測法即是通(tōng)過熱成像係統對電(diàn)氣設備的紅外輻射強度進行測量,通過(guò)對電氣設備外層溫度的變化和差異間接判斷出設備局部放電的位置和程度。輻射在穿透空氣過程中其能量隨著傳(chuán)輸距離的(de)增大成(chéng)遞減趨勢,但由於大氣中的不同成分(二氧化碳、臭(chòu)氧、水蒸氣)對不同波長輻射的吸收程度存在(zài)差異(yì),通(tōng)過實驗室觀察發現紅外輻射在1-2.5μm,3-5μm,8-14μm這三個波長範(fàn)圍內被大氣的吸收作用最弱,在這三個波長範圍內對被測物體進行(háng)紅外輻射檢測收到的(de)效果(guǒ)最好,這三個波長範圍也被成為“大氣窗口”。

大氣成分對紅外輻射的吸收作用
目前常用的紅外監測設備有如下幾(jǐ)類:
1. 紅(hóng)外測溫儀(點(diǎn)溫槍)

點溫槍
距離係數(KL)是代表點溫槍性能的重要(yào)參數,它與觀測點與被測物體的距離(L)成正比,與目標直徑(O)成反比。
實際工作現場在遠距離檢(jiǎn)測時點溫(wēn)槍會因為不能準確對準被測(cè)目標可能造成較大測(cè)量誤(wù)差。
2. 紅外熱電視
類似可見光視頻係(xì)統(tǒng),該(gāi)套係統是通過接(jiē)收係統(鍺透鏡、熱釋電(diàn)靶麵、電子槍)接受來自被測物體的紅外輻射,通過複雜的(de)模數轉換輸出至顯示器。

紅外熱電視
3. 紅外熱像儀
目前天津(jīn)市(shì)電力公(gōng)司(sī)變電、輸電、檢修(xiū)等專業廣泛使用這種紅外測溫儀器,也叫做焦平麵(miàn)紅外熱像儀,其原理是通(tōng)過高密度的(de)半導體光電禍合元件(類似CCD或CMOS)將紅外輻射信號轉(zhuǎn)換成電信(xìn)號,經信號處理係統輸出到顯示器。

焦平麵紅外成(chéng)像儀原理圖

焦平麵紅外成像儀應用
(三)紅外檢測法的應用範圍
紅外檢測法可以直觀的檢測到設備異常溫(wēn)升,相間溫度差異(yì),對局部放電可起到間接檢查作用。設備(bèi)發熱誘因有很多種,如果設備內部絕緣(yuán)由於密封失效,進水受潮,或者(zhě)由於絕緣介質老化,引起(qǐ)局部放電且經過時間積累(lèi)其外部(bù)特(tè)征表現為局方(fāng)集中點溫升較其他部位明顯。而且這種溫升與通過該(gāi)設備的工頻(pín)電流無相關(guān)性或呈弱相關性。
其次在輸(shū)電線路絕緣子上(瓷質、玻璃),隨著絕緣(yuán)子絕緣劣(liè)化(huà)和積(jī)汙嚴重,出現局部放電現象造成升溫。
複合絕緣(yuán)子情(qíng)況(kuàng)下,如果均壓環設計裕度較小,在投運初期由於積汙較少不(bú)會達到局部擊穿電壓,但隨著積(jī)汙嚴重且處於極不均勻(yún)電場情況下就會(huì)誘發局部(bù)放電,這種(zhǒng)局部放電會加速複合絕緣子整(zhěng)體的劣化,嚴重時由於熱量積累或溫差變化會造成外(wài)部絕緣層與內部受力芯棒的(de)脫離,最終會造成整根複合絕緣子擊穿。