红外成像技术在诊断变压器储油柜中油位的应用探讨

王鸿海，高 源

（吕梁供电公司，山西 吕梁 033000）

红外成像技术在诊断变压器储油柜中油位的应用探讨

王鸿海，高 源

（吕梁供电公司，山西 吕梁 033000）

分析了胶囊式真空储油柜的结构特点和工作原理，结合一起变压器储油柜油位指示为零的缺陷处理，介绍利用红外成像诊断技术快速、准确地判断变压器储油柜油位的方法。

红外成像；储油柜；油位

1 变压器胶囊式真空储油柜的工作原理

胶囊式真空储油柜作为变压器的一个主要部件，内装有一个耐油胶囊，胶囊袋通过吸湿器与大气相接触，袋外与变压器油相接触。当变压器油箱中的油膨胀和收缩时，储油柜油面上升或下降，使胶囊向外排气或自行补充气体以平衡袋内外压力，起到呼吸作用。其主要作用是调节油箱中的变压器油因温度变化而发生的油体积的涨缩，保证油箱中完全充满变压器油，使油与空气完全隔离，减缓运行中油的劣化过程，从而提高变压器油的绝缘性能，保证变压器安全可靠运行。其结构如图1所示[1,2]。

在储油柜内装有一个耐油橡胶尼龙胶囊，胶囊内通过吸湿器与大气相连通部分，叫做气室，胶囊外与柜壁容器之间部分叫做油室。应用特定方法将油室内空气排净后，再把油放到正常油位，这时胶囊受到大气压力紧浮在油面上，并随着油面的升降而上下浮动，胶囊使油面与大气隔开。在储油柜右端下侧装有一磁针式油位计，当油位变化时，浮球随着油位上下浮动，通过连杆、传动齿轮、磁铁等机构将变压器油位用指针在刻度盘上指示出来，油位计的刻度是均匀的，当储油柜到最高、最低油位时，油位计都能发出报警信号。

图1 胶囊式真空储油柜结构示意图

油位计装在储油柜的端部，用作指示变压器油因温度的变化而使体积产生的变化。现在采用的新型胶囊式储油柜上，多采用磁力式油位计。它的连杆一端与隔膜上支板铰链连接，另一端连接表计的传动机构。当油面升降时，隔膜上下移动，这种连杆机构把上下线位移灵活地转变为连杆绕固定轴的角位移，然后利用一对磁铁铁芯传动机构使指针转动，间接指示油位。除现场可观察油位指示外，磁力式油位计上还装有接线盒，内部有开关，当储油柜的油位达到最高或最低时，开关自动闭合，发出报警信号，另外还可以实施远距离监测和集中控制。但是必须注意，机械传动失灵时可能出现假油位。

2 红外成像检测技术在诊断变压器储油柜油位中的应用

日常巡检中，通常只根据油位计指示来判断储油柜内油位是否正常。但当油位计发生故障时，就会出现“假油位”现象，这时通过红外成像诊断技术，就可以快速准确地判断储油柜内的真实油位。现将某220kV变电站油位计指示异常及通过红外成像技术分析处理情况叙述如下。

2.1 某220 kV变电站日常巡检情况

运行人员在巡视某220kV变电站时发现变压器储油柜油位指示降为零，该变压器使用胶囊式真空储油柜。对变压器外观进行检查，发现本体外观上无漏油现象，并且充氮灭火装置排油孔内壁无油迹，结合正常巡视检查情况，可以排除渗漏导致油位下降的可能。

2.2 红外成像诊断情况

对该变压器进行红外精确成像，使用红外成像仪（DL700C）对该储油柜进行检测，得到的红外图谱见图2，并对该图进行了点分析与线分析。

图2 储油柜红外热像图

红外成像检测数据见表1与图3。

从热成像图和各种参数及曲线变化情况分析如下。

2.2.1 图分析

从红外图（见图2）可以看出，横向分界线上下存在明显的色差，分界线以上较暗，分界线以下较亮。这种现象是由于储油柜表面温度在分界线上下存在明显差别造成的，而储油柜的表面温度变化是由柜内的油温决定的，因此可以初步判断出该分界线为真实油位。

2.2.2 线分析

红外图 （见图2） 上的两条测温线Line01、Line02由上向下绘制，图3中的竖线与图2中测温线上的小横线代表相同含义。可以看出，图3中的竖线左侧温度逐步上升，在竖线处发生温度突变后基本保持不变，而且两条测温线所分析出的温度变化趋势及温度分布基本一致，因此可以判断出图2中横线Line03标识的位置为真实油位，与上面的分析结果一致。

2.2.3 点分析

在红外图上（见图2） 由上向下设置4个测温点。通过表1可以看出，SP02点的温度比SP01点的温度发生突变，而SP03点、SP04点与SP02点的温度基本一致，可以判断SP02点所处位置为真实油位。这与线分析的结果一致。

2.2.4 综合分析

综上所述，得出该储油柜未发生漏油事故，油量充足，满足变压器安全运行的需要，储油柜出现所谓“假油位”现象。

表1 红外数据分析表

图3 红外热像线分析示意图（横坐标代表测温线Line01、Line02的长度）

2.3 处理情况

综合以上分析认为，该变压器出现“假油位”的原因可能有两个：一是浮球或连杆进油，二是磁针失灵。

停电后放油，打开储油柜侧面人孔盖板进入油箱本体进行检查，发现储油柜浮球、连杆沉入油中，浮球有裂纹。判断储油柜油位指示为零的原因为浮子质量不合格，存在裂纹，绝缘油进入浮子导致连杆下沉到储油柜底部出现假油位，证实了分析的正确性，更换浮子后油位指示正常。处理以后，变压器油位指示正确，至今未见异常。

3 结论

应用红外成像技术，可以帮助排除“假油位”现象对判断的干扰，正确地判断出胶囊式真空储油柜内油位的真实位置。红外成像仪操作简便，反应灵敏，除了可在现场作出快速判断外，还可以通过软件作进一步的分析，可以作为变电站日常巡视中判断变压器油位的有效手段。

［1］ 丁在兴.胶囊式储油柜的结构改进及其安装调试［J］.变压器，2004，41（7）：80-81．

［2］ 杜宗轩，邬跷剐.360000kVA变压器储油柜故障原因及对策［J］.山西电力，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

王鸿海（1975-），男，山西吕梁人，1997年毕业于太原电力高等专科学校电力系统及其自动化专业，工程师，主要从事变压器专业工作；

高 源（1982-），男，山西吕梁人，2004年毕业于武汉大学信息管理与信息系统专业，助理工程师，从事高压试验专业工作。