红外热像仪在变压器上的应用

何整杰

（国网慈溪市供电公司，浙江慈溪 315300）

红外热像仪在变压器上的应用

何整杰

（国网慈溪市供电公司，浙江慈溪 315300）

本文介绍了红外检测技术，通过使用红外热像仪可以有效测量变压器油枕实际油位，起到实时监测油位的效果，消除了假油位带来的事故隐患，提高设备供电可靠性。

红外检测 红外热像仪 变压器 假油位

红外监测技术是通过测量高压设备的某部位温度来判定热故障，它的技术优势是实效性较强、精度高，可在一定距离内遥测，也可直观连续测定、显示温度的梯度图像[1]。随着红外热像诊断技术的推广应用，电力系统内电气设备接点类故障大大减少，对导体监督、绝缘监督的有效性和必要性日益明显。因此，人们对该技术的期望也高涨起来，在设备上应用此技术开发新的诊断方法成为一个热点[2]。

1 变压器油枕介绍

变压器油枕是变压器的一个重要组成部分，它对变压器冷却循环中的储油量进行调节，保证变压器的正常工作温度。当变压器油的体积随着温度的膨胀或者减小时，油枕起着调节油量，保证变压器油箱内经常充满油，同时由于安装了油枕，使变压器与空气的接触面减少，减缓了油的劣化速度，所以油枕对变压器的正常运行起着极其重要的保护作用[3]。

油枕的侧面还装有油位计，用来监视油位是否正常，但油位计容易受到变压器油的沉淀而堵塞，造成假油位现象，干扰了电气运行维护人员对变压器油量的判断。若变压器长期处于变压器油不足的情况，将会导致变压器温度升高而过热，严重时还可能会导致变压器着火、爆炸的事故。使用红外热像仪可对变压器油枕的油位及油位计进行检测，确保变压器的冷却循环正常运行。

2 变压器热像图

变压器投入运行后，其自身的负载损耗和空载损耗将使绝缘油的温度上升，由于总体油量大且设备结构的特异性，各部分的油温有所差别，反映在变压器外表面的温度亦呈现差异[4]。一般变压器的油箱顶部温度最高，向上到油枕及向下到箱底均有所下降。油枕内因为绝缘油对胶囊、空气和金属外壳的散热特性的不同(传导散热远强于辐射散热)，如图1所示，油枕内油面处将会出现明显的温度差值。利用红外热像仪拍摄的设备外表热图像，并通过对热图像的温度分布分析，可以确认变压器油枕内部的实际油面[5]。热图像上有一明显的温度分界线，对于易出现假油面的全密封变压器，使用该测试方法可以帮助运行人员巡检时更好的判断油位，防止出现误判断而进行停电检修，更好的保证电网安全、稳定的运行。

图1 主变油枕散热示意图

3 利用红外热像仪测量油枕油位的方法

一般来说，变压器油枕的油位应在整个油枕的二分之一至三分之二处，油过少不足以进行变压器油的补充，油过满则可能因受热膨胀而发生油枕或管路的涨裂。

油枕油位的高低除了与变压器运行温度、负荷轻重、油箱渗漏等情况有关外，还与环境的温度有密切的关系。例如冬季户外气温低，油位往往会低于油位计的低限刻度，故应加强检测、及时加油。

图2 变压器油枕的液位线

4 应用效果实例

(1)实例一

2012年6月5日下午3点，天气阴，微风，小组利用红外热像仪对35千伏桥头变#2主变油枕油温进行测试，发现油枕热像图中有一个清晰的分界线，如图3所示。实际记录数据如下：#2主变油枕油温48℃，油位指示：5（满刻度为10），环境温度：24℃，拍摄距离：6米，红外热像仪型号：广州飒特SAT-S120。

图3 #2主变油枕热像分布图

结论：由图3及试验数据可知：#2主变油枕热像分布图中间层有一明显的分界线，反映出油枕油位约为满刻度的1/2，与实际记录的数据一致。

(2)实例二

2012年8月5日凌晨1点零5分，小组利用红外热像仪对35千伏桥头变#2主变油枕油温进行测试，发现油枕热像图中有一个清晰的分界线，如图4所示。实际记录数据如下：#2主变油枕油温45℃，油位指示：4（满刻度为10），环境温度：25℃，拍摄距离：6米，红外热像仪型号：广州飒特SAT-S120。

图4 #2主变油枕热像分布图

结论：由图4及试验数据可知：#2主变油枕热像分布图中间层有一明显的分界线，反映出油枕油位约为满刻度的40%，与实际记录的数据一致。

5 结束语

理论分析和现场实测表明，通过电气设备热图像的温度分布，分析判断全密封变压器油枕的油位是一项有效的方法。

红外热像仪技术诊断全密封变压器油枕的油位是一简便可靠的方法，热图像分析中尤其重要的是应结合设备的结构和测试经验，具体问题具体分析，综合判断测试结果，只有这样才能避免误判断。

[1] 董其国.红外诊断技术在电力设备中的应用[M].北京：机械工业出版社，1998.

[2] 袁世禄.应用红外热像仪检测变压器套管严重缺油[J].华北电力技术，1999（4）：48.

[3] 越陈熙.胶囊式储油柜假油位故障排查及处理方法[J].变压器，2007（12）：67-69.

[4] 张启清.电力变压器故障红外诊断专家系统[J].电网技术，2002，26（9）：18-21.

[5] 陈衡.电力设备故障红外诊断[M].北京：中国电力出版社，1998.

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

何整杰，（1986），男，湖北孝昌人，研究生，工程师，长期从事电力一线生产工作。