紅外熱像儀在變壓器上的應用

何整杰

（國網慈溪市供電公司，浙江慈溪 315300）

紅外熱像儀在變壓器上的應用

何整杰

（國網慈溪市供電公司，浙江慈溪 315300）

本文介紹了紅外檢測技術，通過使用紅外熱像儀可以有效測量變壓器油枕實際油位，起到實時監測油位的效果，消除了假油位帶來的事故隱患，提高設備供電可靠性。

紅外檢測 紅外熱像儀 變壓器 假油位

紅外監測技術是通過測量高壓設備的某部位溫度來判定熱故障，它的技術優勢是實效性較強、精度高，可在一定距離內遙測，也可直觀連續測定、顯示溫度的梯度圖像[1]。隨著紅外熱像診斷技術的推廣應用，電力系統內電氣設備接點類故障大大減少，對導體監督、絕緣監督的有效性和必要性日益明顯。因此，人們對該技術的期望也高漲起來，在設備上應用此技術開發新的診斷方法成為一個熱點[2]。

1 變壓器油枕介紹

變壓器油枕是變壓器的一個重要組成部分，它對變壓器冷卻循環中的儲油量進行調節，保證變壓器的正常工作溫度。當變壓器油的體積隨著溫度的膨脹或者減小時，油枕起著調節油量，保證變壓器油箱內經常充滿油，同時由于安裝了油枕，使變壓器與空氣的接觸面減少，減緩了油的劣化速度，所以油枕對變壓器的正常運行起著極其重要的保護作用[3]。

油枕的側面還裝有油位計，用來監視油位是否正常，但油位計容易受到變壓器油的沉淀而堵塞，造成假油位現象，干擾了電氣運行維護人員對變壓器油量的判斷。若變壓器長期處于變壓器油不足的情況，將會導致變壓器溫度升高而過熱，嚴重時還可能會導致變壓器著火、爆炸的事故。使用紅外熱像儀可對變壓器油枕的油位及油位計進行檢測，確保變壓器的冷卻循環正常運行。

2 變壓器熱像圖

變壓器投入運行后，其自身的負載損耗和空載損耗將使絕緣油的溫度上升，由于總體油量大且設備結構的特異性，各部分的油溫有所差別，反映在變壓器外表面的溫度亦呈現差異[4]。一般變壓器的油箱頂部溫度最高，向上到油枕及向下到箱底均有所下降。油枕內因為絕緣油對膠囊、空氣和金屬外殼的散熱特性的不同(傳導散熱遠強于輻射散熱)，如圖1所示，油枕內油面處將會出現明顯的溫度差值。利用紅外熱像儀拍攝的設備外表熱圖像，并通過對熱圖像的溫度分布分析，可以確認變壓器油枕內部的實際油面[5]。熱圖像上有一明顯的溫度分界線，對于易出現假油面的全密封變壓器，使用該測試方法可以幫助運行人員巡檢時更好的判斷油位，防止出現誤判斷而進行停電檢修，更好的保證電網安全、穩定的運行。

圖1 主變油枕散熱示意圖

3 利用紅外熱像儀測量油枕油位的方法

一般來說，變壓器油枕的油位應在整個油枕的二分之一至三分之二處，油過少不足以進行變壓器油的補充，油過滿則可能因受熱膨脹而發生油枕或管路的漲裂。

油枕油位的高低除了與變壓器運行溫度、負荷輕重、油箱滲漏等情況有關外，還與環境的溫度有密切的關系。例如冬季戶外氣溫低，油位往往會低于油位計的低限刻度，故應加強檢測、及時加油。

圖2 變壓器油枕的液位線

4 應用效果實例

(1)實例一

2012年6月5日下午3點，天氣陰，微風，小組利用紅外熱像儀對35千伏橋頭變#2主變油枕油溫進行測試，發現油枕熱像圖中有一個清晰的分界線，如圖3所示。實際記錄數據如下：#2主變油枕油溫48℃，油位指示：5（滿刻度為10），環境溫度：24℃，拍攝距離：6米，紅外熱像儀型號：廣州颯特SAT-S120。

圖3 #2主變油枕熱像分布圖

結論：由圖3及試驗數據可知：#2主變油枕熱像分布圖中間層有一明顯的分界線，反映出油枕油位約為滿刻度的1/2，與實際記錄的數據一致。

(2)實例二

2012年8月5日凌晨1點零5分，小組利用紅外熱像儀對35千伏橋頭變#2主變油枕油溫進行測試，發現油枕熱像圖中有一個清晰的分界線，如圖4所示。實際記錄數據如下：#2主變油枕油溫45℃，油位指示：4（滿刻度為10），環境溫度：25℃，拍攝距離：6米，紅外熱像儀型號：廣州颯特SAT-S120。

圖4 #2主變油枕熱像分布圖

結論：由圖4及試驗數據可知：#2主變油枕熱像分布圖中間層有一明顯的分界線，反映出油枕油位約為滿刻度的40%，與實際記錄的數據一致。

5 結束語

理論分析和現場實測表明，通過電氣設備熱圖像的溫度分布，分析判斷全密封變壓器油枕的油位是一項有效的方法。

紅外熱像儀技術診斷全密封變壓器油枕的油位是一簡便可靠的方法，熱圖像分析中尤其重要的是應結合設備的結構和測試經驗，具體問題具體分析，綜合判斷測試結果，只有這樣才能避免誤判斷。

[1] 董其國.紅外診斷技術在電力設備中的應用[M].北京：機械工業出版社，1998.

[2] 袁世祿.應用紅外熱像儀檢測變壓器套管嚴重缺油[J].華北電力技術，1999（4）：48.

[3] 越陳熙.膠囊式儲油柜假油位故障排查及處理方法[J].變壓器，2007（12）：67-69.

[4] 張啟清.電力變壓器故障紅外診斷專家系統[J].電網技術，2002，26（9）：18-21.

[5] 陳衡.電力設備故障紅外診斷[M].北京：中國電力出版社，1998.

聯系方式：13566605631 E-mail：hzj103@126.com

何整杰，（1986），男，湖北孝昌人，研究生，工程師，長期從事電力一線生產工作。