紅外測溫技術在變電設備維護中的應用

連心

摘 要：本文介紹了紅外測溫技術原理、判斷方法，總結了電力設備發熱的原因。并從日常自維護工作中通過紅外測溫發現的電力設備熱缺陷案例中列舉三起典型案例進行詳細分析介紹， 表明了通過紅外測溫可發現變壓器各部件，如套管、箱體螺栓、油路系統等存在的缺陷。通過及時跟蹤處理缺陷，可減少停電事故，保證電網安全穩定運行。

關鍵詞：紅外測溫技術；缺陷；典型案例

中圖分類號：TM762 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-0164-02

紅外測溫技術是依據被測物體熱輻射產生的熱量而對其進行迅速、高效、真實的溫度測量。非接觸式紅外測溫儀通過鏡頭接收被測物體輻射出的紅外線，并轉換成相應的電信號，然后經過專門信號處理系統放大后轉成視頻，在屏幕上顯示出與物體表面熱分布相應的熱圖像并推斷被測目標表面溫度的一種技術。紅外測溫技術具有無接觸、準確直觀、無需將設備停電，造成負荷損失等優點，在診斷電氣設備熱缺陷方面應用廣泛，發揮重要的作用。

1 電力設備發熱原因

1.1 電流致熱型設備發熱

電流通過導體引起發熱，常見于電氣設備和金屬部件的連接、金屬部件和金屬部件連接的接頭、線夾、刀口等這類由于部件氧化或接觸松動引起電阻變大，在電流作用下過熱，發熱功率P=I2R。

1.2 電壓致熱型設備發熱

由固體、液體、氣體等電介質材料組成的絕緣材料在交流電壓的作用下，由于有泄露電流通過，都會有能量損耗。這部分消耗的能量將轉化為熱能。在單位時間內所消耗的能量稱為絕緣介質損耗。損耗功率P=U2·ω·C·tgδ與電壓的大小成正比，與負荷電流無關。當絕緣受潮、老化或溫度過高、電壓過高時，絕緣介質的損耗增大，有功功率損耗明顯增加，使運行設備發熱。

1.3 綜合致熱型設備發熱

設備發熱原因比較復雜，綜合了電流致熱型和電壓致熱型的特點，或者由鐵磁損耗引起。如變壓器的空載損耗不僅會引起額外的功率損耗，還會使變壓器的鐵芯發熱，線圈溫度升高，引起設備金屬表面發熱。

2 判斷方法

在《帶電設備紅外診斷應用規范（DL/T 664-2008）》中有說明了六種判斷方法，即表面溫度判斷法、同類比較判斷法、相對溫差判斷法、圖像特征判斷法、檔案分析判斷法及實時分析判斷法。一般前三種適用于電流致熱型設備溫升較明顯的熱缺陷，后三種適用于溫升變化不大，得根據整個溫度場分布來診斷的故障。在實際應用中，通常要結合幾種分析方法同時進行。

3 應用實例

筆者所在的變電運維班管轄的變電站中不乏運行十幾年的老站，在日常自維護工作中通過紅外測溫發現了很多設備發熱的缺陷，在此列舉三個比較典型的案例進行分析。

3.1 紅外測溫發現變壓器高壓套管過熱

某變電站迎峰渡夏期間用紅外熱成像儀測量#2主變高壓套管溫度，A相溫度為83.6℃。熱成像如圖1所示。對熱成像圖仔細分析可判斷發熱部位為導電頭表面與套管接線端子的接觸面。依據DL/T 664-2008帶電設備紅外診斷應用規范，利用相對溫差法進行計算得出相對溫差δ=84.2%≥80% 分析判斷得出#2主變A相高壓套管過熱為嚴重缺陷。當高壓套管端部溫度達到一定值時，溫度短時間內會大幅躍升，造成引接線或接頭過熱熔斷開路，嚴重時可能發生高壓套管爆炸等事故，嚴重影響變壓器安全運行。為解決#2主變相高壓A套管過熱問題，預防高壓套管發生爆炸等事故，將#2主變停電，對A相高壓套管端部進行檢查處理，更換松動螺栓和套管密封件后主變送電正常運行。

3.2 紅外測溫發現變壓器蝶閥假位

某變電站#1主變噴油多次主變下部儲油池有大片油跡，并且還有少量余油正沿箱壁向下滴。主變壓力釋放閥信號裝置動作，但主變聲音、溫度和負荷均未發現異常現象，而主變瓦斯保護、差動保護均未動作。由此判斷變壓器本體是正常的，有可能是呼吸系統堵塞，或者油枕膠囊出現問題。為查明原因進行停電檢修，工作人員在檢查膠囊是否完好時，發現主變油枕膠囊未達到飽和，檢查完成后送電發現運行一段時間再次噴油。之后在主變本體和油枕的壓力測試中發現主變本體油溫升高而油枕油溫保持不變。經分析認為變壓器本體正常，主變本體和油枕之間管道或閥門可能存在問題。為進一步了解，對主變本體與油枕之間的管道、閥門進行紅外線測溫檢查，紅外圖像如圖2所示，發現主變本體瓦斯繼電器連接至主變油枕的蝶閥兩邊溫差10度左右， 由此懷疑是蝶閥假位（蝶閥表象處于打開位置）。現場檢查發現主變本體與油枕之間閥門未打開，現場外表查看閥門在打開位置，實際是在關閉位置，打開閥門后主變恢復正常運行。

3.3 紅外測溫發現變壓器油箱連接螺栓過熱

運行人員對某變電站的測溫發現#1主變油箱連接螺栓有一處發熱嚴重，最高溫度達126.6℃，熱成像如圖3所示。上報缺陷后，經檢修人員現場檢查后判斷造成螺栓過熱的原因是變壓器漏磁通。變壓器漏磁通通過變壓器油箱壁形成閉合回路。由于空氣的磁阻較大，大量的漏磁通通過導磁性能較好的螺栓，從而導致在螺栓中產生較大的感應電流。感應電流通過主變螺栓、變壓器底座、接地扁鐵引至大地。越緊固的螺栓接觸越良好，通過的漏磁通越大，產生的感應電流越大，發熱越嚴重。螺栓的溫度過高將使密封墊老化嚴重，使變壓器出現滲油，受潮的問題，影響變壓器安全運行。檢修人員在發熱螺栓旁跨接一根導磁性能較好的銅排。銅排發揮兩個作用，一是增加螺栓的散熱面，二是使產生致熱作用的環流通過銅排引至大地。經過處理后螺栓溫度恢復正常。

4 結語

紅外測溫技術在電力設備的運行和維護中起著重要的作用。通過它可以發現肉眼看不見的各種類型的電氣設備故障，有助于準確地找到故障點，減少電氣設備因突發性故障而造成大面積停電事故，保證了電力系統的安全穩定運行。

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