紅外熱成像對(duì)變壓器過(guò)熱故障的診斷分析

劉禹

紅外熱成像對(duì)變壓器過(guò)熱故障的診斷分析

劉禹

（五凌電力有限公司株溪口電廠 湖南安化 413500）

變壓器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定，及時(shí)而準(zhǔn)確地檢測(cè)出變壓器的故障是非常有價(jià)值的。

鑒于紅外熱成像的綜合分析能夠從不同的角度反映變壓器的各種缺陷，且兩種方法都有各自不相同的特點(diǎn)，如能在變壓器故障診斷過(guò)程中綜合利用紅外熱成像原理，結(jié)合變壓器各部位溫度結(jié)果中的有效信息進(jìn)行診斷分析，將有助于提高變壓器過(guò)熱故障診斷的質(zhì)量。

本文就是通過(guò)對(duì)變壓器相關(guān)運(yùn)行資料進(jìn)行系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)和分析，充分利用了紅外熱成像原理分析法判斷變壓器的過(guò)熱故障，直接從各部位溫度高低的分布情況來(lái)確定變壓器是否存在故障，進(jìn)一步來(lái)確定變壓器是否出現(xiàn)故障，以提高變壓器故障診斷的準(zhǔn)確性，并且結(jié)合有關(guān)實(shí)例分析，獲得了良好的效果。

變壓器；過(guò)熱故障；紅外熱成像

1 引言

變壓器過(guò)熱故障的研究意義：

變壓器的故障部位和原因有多種多樣，大體上可分為內(nèi)部故障和外部故障。絕大多數(shù)變壓器故障部位都伴有發(fā)熱現(xiàn)象，表1為各類設(shè)備故障數(shù)占總故障數(shù)綜合統(tǒng)計(jì)的百分比。

表1 電力設(shè)備發(fā)熱故障綜合統(tǒng)計(jì)表

由表1可知，90%以上的電力設(shè)備發(fā)生故障時(shí)都有明顯的熱源部位并伴有熱現(xiàn)象，因此，監(jiān)測(cè)變壓器是否發(fā)熱異常即可以判斷出絕大多數(shù)的變壓器故障類型，為進(jìn)一步的設(shè)備檢查提供重要依據(jù)。由此可見(jiàn)，對(duì)電力設(shè)備的溫度進(jìn)行密切監(jiān)測(cè)，是保障電力設(shè)備可靠運(yùn)行的必備手段。

2 變壓器的基本結(jié)構(gòu)及特性參數(shù)

2.1 概述

變壓器是用于電能傳輸和轉(zhuǎn)換的靜止設(shè)備。它是利用電磁感應(yīng)原理，以相同頻率在兩個(gè)或者更多繞組間進(jìn)行電壓、電流的變換。

2.2 變壓器基本結(jié)構(gòu)

變壓器基本結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：鐵心及夾件、繞組、油箱及底座、套管。

2.3 變壓器的特性參數(shù)

變壓器的特性參數(shù)有很多，它往往能反映出變壓器容量大小，電壓組合級(jí)別，空載損耗、負(fù)載損耗等特征，我廠主變的型號(hào)是SF9-50000/110，采用重慶市亞?wèn)|亞集團(tuán)變壓器有限公司生產(chǎn)的特大型三相油浸式變壓器，額定容量：50000kVA、額定電壓：110kV、電壓比：121/10.5kV、空載損耗：31.227kW、負(fù)載損耗：193.7kW、短路阻抗：10.13%、連接組別：YNd11。

3 變壓器過(guò)熱故障及其原因分析

3.1 概述

變壓器的過(guò)熱故障型式多種多樣，常見(jiàn)的有繞組過(guò)熱、鐵心多點(diǎn)接地引發(fā)的過(guò)熱、分接開(kāi)關(guān)動(dòng)、靜接頭接觸不良引發(fā)的過(guò)熱、引線發(fā)熱、冷卻裝置異常導(dǎo)致過(guò)熱引發(fā)的過(guò)熱以及異物導(dǎo)致的局部過(guò)熱。因此，通過(guò)對(duì)常見(jiàn)的過(guò)熱故障及其原因分析，可以進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)變壓器過(guò)熱故障的認(rèn)識(shí)，了解常見(jiàn)的故障熱源，同時(shí)在研究過(guò)熱問(wèn)題和查找故障源時(shí)具有一定的規(guī)律和針對(duì)性。

3.2 繞組過(guò)熱

繞組是變壓器輸入、輸出電能的電氣回路。若內(nèi)部油流不暢，易造成局部繞組散熱異常，引起發(fā)熱。

3.3 鐵心多點(diǎn)接地引起過(guò)熱

變壓器正常運(yùn)行時(shí)，變壓器的鐵心是需要一點(diǎn)接地的。多點(diǎn)接地嚴(yán)重時(shí)，如果較長(zhǎng)時(shí)間不處理，變壓器連續(xù)運(yùn)行將導(dǎo)致油及繞組過(guò)熱，使油紙緣逐漸老化，直至引起鐵心疊片中兩片絕緣層老化而脫落，發(fā)生鐵心過(guò)熱燒毀事故。

3.4 分接開(kāi)關(guān)動(dòng)、靜觸頭接觸不良引起過(guò)熱

對(duì)于有載調(diào)壓變壓器，尤其是調(diào)壓頻繁、負(fù)荷電流大的變壓器，頻繁的調(diào)節(jié)會(huì)造成觸頭之間的機(jī)械磨損、腐蝕和污染，使得動(dòng)靜觸頭之間的接觸壓力下降。

對(duì)于無(wú)載調(diào)壓變壓器，分接開(kāi)關(guān)接觸不良，也會(huì)導(dǎo)致觸頭表面出現(xiàn)腐蝕、氧化、磨損等情況，往往也造成觸頭之間的接觸壓力下降而使得其間的接觸電阻增加，繼而引發(fā)變壓器過(guò)熱故障。

3.5 引線發(fā)熱

這類故障大多發(fā)生在變壓器套管上，主要有引線分流故障，引線接頭過(guò)熱，引線斷股引起的過(guò)熱三類。引線斷股時(shí)可能造成引線與套管內(nèi)的銅管內(nèi)壁相碰，發(fā)生分流、放電，繼而引發(fā)過(guò)熱現(xiàn)象。

3.6 冷卻裝置異常導(dǎo)致過(guò)熱

引起冷卻裝置工作異常的原因是多方面的，最常見(jiàn)的是風(fēng)路堵塞，往往由灰塵或者其他雜物堆積造成風(fēng)冷卻器散熱管間隙被堵死，繼而致使變壓器溫度不斷升高。

4 變壓器過(guò)熱故障診斷原理及實(shí)例分析

4.1 紅外熱成像診斷的原理

紅外測(cè)溫技術(shù)是通過(guò)接收物體（變壓器）發(fā)出的紅外線（紅外輻射），將其熱像顯示在熒光屏上，從而準(zhǔn)確判斷其表面的溫度分布情況，具有準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、快速等優(yōu)點(diǎn)。紅外診斷技術(shù)正是通過(guò)吸收這種紅外輻射能量，測(cè)出設(shè)備表面的溫度及溫度場(chǎng)的分布，從而判斷設(shè)備發(fā)熱情況，找出故障熱源。

4.2 紅外熱成像的應(yīng)用實(shí)例

在判斷故障時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況排除諸如風(fēng)力，環(huán)境溫度穩(wěn)定性，距離，操作因素等干擾因素，進(jìn)行三相或鄰相比較，以正確分析設(shè)備缺陷。結(jié)合多年來(lái)的大量檢測(cè)實(shí)例，對(duì)變壓器內(nèi)、外部熱缺陷的特點(diǎn)及形成原因進(jìn)行了分析探討。其中可檢測(cè)的故障類型有：

4.2.1 高壓套管端部連接接觸不良（含接頭）

通常在端部出現(xiàn)局部高溫，可能是套管內(nèi)外部件間的接觸不良的情形，株溪口電廠1號(hào)主變高壓側(cè)A相套管接頭溫度62.1℃，其余兩相均為40℃，經(jīng)檢查是A相將軍帽與接頭的螺紋接觸不良，接觸電阻增大，處理后投運(yùn)正常。

4.2.2 高壓套管缺油

這是一類普遍發(fā)生的故障，雖然目前很少導(dǎo)致套管事故。套管中上部缺油后，溫度出現(xiàn)梯級(jí)下降，這種熱像也很容易受主變本體熱像干擾以及鄰近高溫背景的反射。

5 結(jié)論

本文是研究紅外熱成像對(duì)變壓器過(guò)熱故障診斷分析的論文，從最基礎(chǔ)的知識(shí)點(diǎn)出發(fā)，分析了有關(guān)變壓器過(guò)熱故障的研究背景和研究意義，介紹了變壓器的結(jié)構(gòu)和特性參數(shù)；針對(duì)本文研究的內(nèi)容，還給出了變壓器常見(jiàn)的過(guò)熱故障及其原因分析，并列舉了變壓器過(guò)熱故障診斷方法及分析。

通過(guò)舉例分析表明，利用該診斷方法的診斷結(jié)果和與實(shí)際的檢測(cè)情況一致，說(shuō)明紅外熱成像能夠診斷出變壓器過(guò)熱故障的原因，具有一定的實(shí)用性。這從某種程度上也減少了故障診斷時(shí)間，提高了診斷效率，不失為一種好的分析方法。

[1]杜劍光.變壓器故障診斷專家系統(tǒng)[D].華北電力大學(xué)（北京），2003.

[2]張福生.電力變壓器的紅外診斷技術(shù)應(yīng)用研究[J].城市建設(shè)理論研究，2015.

[3]張建文.變壓器故障診斷方法分析[J].煤礦機(jī)電，1999.

TM407

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1004-7344（2016）33-0120-02

2016-10-28

劉 禹（1989-），男，助理工程師，本科，從事電氣工程及繼保、勵(lì)磁專業(yè)。