紅外成像技術在診斷變壓器儲油柜中油位的應用探討

王鴻海，高 源

（呂梁供電公司，山西 呂梁 033000）

紅外成像技術在診斷變壓器儲油柜中油位的應用探討

王鴻海，高 源

（呂梁供電公司，山西 呂梁 033000）

分析了膠囊式真空儲油柜的結構特點和工作原理，結合一起變壓器儲油柜油位指示為零的缺陷處理，介紹利用紅外成像診斷技術快速、準確地判斷變壓器儲油柜油位的方法。

紅外成像；儲油柜；油位

1 變壓器膠囊式真空儲油柜的工作原理

膠囊式真空儲油柜作為變壓器的一個主要部件，內裝有一個耐油膠囊，膠囊袋通過吸濕器與大氣相接觸，袋外與變壓器油相接觸。當變壓器油箱中的油膨脹和收縮時，儲油柜油面上升或下降，使膠囊向外排氣或自行補充氣體以平衡袋內外壓力，起到呼吸作用。其主要作用是調節油箱中的變壓器油因溫度變化而發生的油體積的漲縮，保證油箱中完全充滿變壓器油，使油與空氣完全隔離，減緩運行中油的劣化過程，從而提高變壓器油的絕緣性能，保證變壓器安全可靠運行。其結構如圖1所示[1,2]。

在儲油柜內裝有一個耐油橡膠尼龍膠囊，膠囊內通過吸濕器與大氣相連通部分，叫做氣室，膠囊外與柜壁容器之間部分叫做油室。應用特定方法將油室內空氣排凈后，再把油放到正常油位，這時膠囊受到大氣壓力緊浮在油面上，并隨著油面的升降而上下浮動，膠囊使油面與大氣隔開。在儲油柜右端下側裝有一磁針式油位計，當油位變化時，浮球隨著油位上下浮動，通過連桿、傳動齒輪、磁鐵等機構將變壓器油位用指針在刻度盤上指示出來，油位計的刻度是均勻的，當儲油柜到最高、最低油位時，油位計都能發出報警信號。

圖1 膠囊式真空儲油柜結構示意圖

油位計裝在儲油柜的端部，用作指示變壓器油因溫度的變化而使體積產生的變化。現在采用的新型膠囊式儲油柜上，多采用磁力式油位計。它的連桿一端與隔膜上支板鉸鏈連接，另一端連接表計的傳動機構。當油面升降時，隔膜上下移動，這種連桿機構把上下線位移靈活地轉變為連桿繞固定軸的角位移，然后利用一對磁鐵鐵芯傳動機構使指針轉動，間接指示油位。除現場可觀察油位指示外，磁力式油位計上還裝有接線盒，內部有開關，當儲油柜的油位達到最高或最低時，開關自動閉合，發出報警信號，另外還可以實施遠距離監測和集中控制。但是必須注意，機械傳動失靈時可能出現假油位。

2 紅外成像檢測技術在診斷變壓器儲油柜油位中的應用

日常巡檢中，通常只根據油位計指示來判斷儲油柜內油位是否正常。但當油位計發生故障時，就會出現“假油位”現象，這時通過紅外成像診斷技術，就可以快速準確地判斷儲油柜內的真實油位。現將某220kV變電站油位計指示異常及通過紅外成像技術分析處理情況敘述如下。

2.1 某220 kV變電站日常巡檢情況

運行人員在巡視某220kV變電站時發現變壓器儲油柜油位指示降為零，該變壓器使用膠囊式真空儲油柜。對變壓器外觀進行檢查，發現本體外觀上無漏油現象，并且充氮滅火裝置排油孔內壁無油跡，結合正常巡視檢查情況，可以排除滲漏導致油位下降的可能。

2.2 紅外成像診斷情況

對該變壓器進行紅外精確成像，使用紅外成像儀（DL700C）對該儲油柜進行檢測，得到的紅外圖譜見圖2，并對該圖進行了點分析與線分析。

圖2 儲油柜紅外熱像圖

紅外成像檢測數據見表1與圖3。

從熱成像圖和各種參數及曲線變化情況分析如下。

2.2.1 圖分析

從紅外圖（見圖2）可以看出，橫向分界線上下存在明顯的色差，分界線以上較暗，分界線以下較亮。這種現象是由于儲油柜表面溫度在分界線上下存在明顯差別造成的，而儲油柜的表面溫度變化是由柜內的油溫決定的，因此可以初步判斷出該分界線為真實油位。

2.2.2 線分析

紅外圖 （見圖2） 上的兩條測溫線Line01、Line02由上向下繪制，圖3中的豎線與圖2中測溫線上的小橫線代表相同含義。可以看出，圖3中的豎線左側溫度逐步上升，在豎線處發生溫度突變后基本保持不變，而且兩條測溫線所分析出的溫度變化趨勢及溫度分布基本一致，因此可以判斷出圖2中橫線Line03標識的位置為真實油位，與上面的分析結果一致。

2.2.3 點分析

在紅外圖上（見圖2） 由上向下設置4個測溫點。通過表1可以看出，SP02點的溫度比SP01點的溫度發生突變，而SP03點、SP04點與SP02點的溫度基本一致，可以判斷SP02點所處位置為真實油位。這與線分析的結果一致。

2.2.4 綜合分析

綜上所述，得出該儲油柜未發生漏油事故，油量充足，滿足變壓器安全運行的需要，儲油柜出現所謂“假油位”現象。

表1 紅外數據分析表

圖3 紅外熱像線分析示意圖（橫坐標代表測溫線Line01、Line02的長度）

2.3 處理情況

綜合以上分析認為，該變壓器出現“假油位”的原因可能有兩個：一是浮球或連桿進油，二是磁針失靈。

停電后放油，打開儲油柜側面人孔蓋板進入油箱本體進行檢查，發現儲油柜浮球、連桿沉入油中，浮球有裂紋。判斷儲油柜油位指示為零的原因為浮子質量不合格，存在裂紋，絕緣油進入浮子導致連桿下沉到儲油柜底部出現假油位，證實了分析的正確性，更換浮子后油位指示正常。處理以后，變壓器油位指示正確，至今未見異常。

3 結論

應用紅外成像技術，可以幫助排除“假油位”現象對判斷的干擾，正確地判斷出膠囊式真空儲油柜內油位的真實位置。紅外成像儀操作簡便，反應靈敏，除了可在現場作出快速判斷外，還可以通過軟件作進一步的分析，可以作為變電站日常巡視中判斷變壓器油位的有效手段。

［1］ 丁在興.膠囊式儲油柜的結構改進及其安裝調試［J］.變壓器，2004，41（7）：80-81．

［2］ 杜宗軒，鄔蹺剮.360000kVA變壓器儲油柜故障原因及對策［J］.山西電力，2002（1）：20-22.

The Application of Infrared Imaging Technique in the Diagnosis of Transformer Oil Level

WANG Hong-hai，GAO Yuan
（Lvliang Power Supply Company，Lvliang，Shanxi033000，China）

The oil level indicator of a transformer conservator pointed to zero.In order to deal with the defect,the infrared imaging diagnostic technique was adopted to judge the oil level of transformer conservator fast and accurately.

infrared imaging；conservator；oil level

TM407

B

1671-0320（2012）05-0024-03

2012-05-07，

2012-07-12

王鴻海（1975-），男，山西呂梁人，1997年畢業于太原電力高等專科學校電力系統及其自動化專業，工程師，主要從事變壓器專業工作；

高 源（1982-），男，山西呂梁人，2004年畢業于武漢大學信息管理與信息系統專業，助理工程師，從事高壓試驗專業工作。