红外测温技术在变电设备维护中的应用

连心

摘 要：本文介绍了红外测温技术原理、判断方法，总结了电力设备发热的原因。并从日常自维护工作中通过红外测温发现的电力设备热缺陷案例中列举三起典型案例进行详细分析介绍， 表明了通过红外测温可发现變压器各部件，如套管、箱体螺栓、油路系统等存在的缺陷。通过及时跟踪处理缺陷，可减少停电事故，保证电网安全稳定运行。

关键词：红外测温技术；缺陷；典型案例

中图分类号：TM762 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）01-0164-02

红外测温技术是依据被测物体热辐射产生的热量而对其进行迅速、高效、真实的温度测量。非接触式红外测温仪通过镜头接收被测物体辐射出的红外线，并转换成相应的电信号，然后经过专门信号处理系统放大后转成视频，在屏幕上显示出与物体表面热分布相应的热图像并推断被测目标表面温度的一种技术。红外测温技术具有无接触、准确直观、无需将设备停电，造成负荷损失等优点，在诊断电气设备热缺陷方面应用广泛，发挥重要的作用。

1 电力设备发热原因

1.1 电流致热型设备发热

电流通过导体引起发热，常见于电气设备和金属部件的连接、金属部件和金属部件连接的接头、线夹、刀口等这类由于部件氧化或接触松动引起电阻变大，在电流作用下过热，发热功率P=I2R。

1.2 电压致热型设备发热

由固体、液体、气体等电介质材料组成的绝缘材料在交流电压的作用下，由于有泄露电流通过，都会有能量损耗。这部分消耗的能量将转化为热能。在单位时间内所消耗的能量称为绝缘介质损耗。损耗功率P=U2·ω·C·tgδ与电压的大小成正比，与负荷电流无关。当绝缘受潮、老化或温度过高、电压过高时，绝缘介质的损耗增大，有功功率损耗明显增加，使运行设备发热。

1.3 综合致热型设备发热

设备发热原因比较复杂，综合了电流致热型和电压致热型的特点，或者由铁磁损耗引起。如变压器的空载损耗不仅会引起额外的功率损耗，还会使变压器的铁芯发热，线圈温度升高，引起设备金属表面发热。

2 判断方法

在《带电设备红外诊断应用规范（DL/T 664-2008）》中有说明了六种判断方法，即表面温度判断法、同类比较判断法、相对温差判断法、图像特征判断法、档案分析判断法及实时分析判断法。一般前三种适用于电流致热型设备温升较明显的热缺陷，后三种适用于温升变化不大，得根据整个温度场分布来诊断的故障。在实际应用中，通常要结合几种分析方法同时进行。

3 应用实例

笔者所在的变电运维班管辖的变电站中不乏运行十几年的老站，在日常自维护工作中通过红外测温发现了很多设备发热的缺陷，在此列举三个比较典型的案例进行分析。

3.1 红外测温发现变压器高压套管过热

某变电站迎峰渡夏期间用红外热成像仪测量#2主变高压套管温度，A相温度为83.6℃。热成像如图1所示。对热成像图仔细分析可判断发热部位为导电头表面与套管接线端子的接触面。依据DL/T 664-2008带电设备红外诊断应用规范，利用相对温差法进行计算得出相对温差δ=84.2%≥80% 分析判断得出#2主变A相高压套管过热为严重缺陷。当高压套管端部温度达到一定值时，温度短时间内会大幅跃升，造成引接线或接头过热熔断开路，严重时可能发生高压套管爆炸等事故，严重影响变压器安全运行。为解决#2主变相高压A套管过热问题，预防高压套管发生爆炸等事故，将#2主变停电，对A相高压套管端部进行检查处理，更换松动螺栓和套管密封件后主变送电正常运行。

3.2 红外测温发现变压器蝶阀假位

某变电站#1主变喷油多次主变下部储油池有大片油迹，并且还有少量余油正沿箱壁向下滴。主变压力释放阀信号装置动作，但主变声音、温度和负荷均未发现异常现象，而主变瓦斯保护、差动保护均未动作。由此判断变压器本体是正常的，有可能是呼吸系统堵塞，或者油枕胶囊出现问题。为查明原因进行停电检修，工作人员在检查胶囊是否完好时，发现主变油枕胶囊未达到饱和，检查完成后送电发现运行一段时间再次喷油。之后在主变本体和油枕的压力测试中发现主变本体油温升高而油枕油温保持不变。经分析认为变压器本体正常，主变本体和油枕之间管道或阀门可能存在问题。为进一步了解，对主变本体与油枕之间的管道、阀门进行红外线测温检查，红外图像如图2所示，发现主变本体瓦斯继电器连接至主变油枕的蝶阀两边温差10度左右， 由此怀疑是蝶阀假位（蝶阀表象处于打开位置）。现场检查发现主变本体与油枕之间阀门未打开，现场外表查看阀门在打开位置，实际是在关闭位置，打开阀门后主变恢复正常运行。

3.3 红外测温发现变压器油箱连接螺栓过热

运行人员对某变电站的测温发现#1主变油箱连接螺栓有一处发热严重，最高温度达126.6℃，热成像如图3所示。上报缺陷后，经检修人员现场检查后判断造成螺栓过热的原因是变压器漏磁通。变压器漏磁通通过变压器油箱壁形成闭合回路。由于空气的磁阻较大，大量的漏磁通通过导磁性能较好的螺栓，从而导致在螺栓中产生较大的感应电流。感应电流通过主变螺栓、变压器底座、接地扁铁引至大地。越紧固的螺栓接触越良好，通过的漏磁通越大，产生的感应电流越大，发热越严重。螺栓的温度过高将使密封垫老化严重，使变压器出现渗油，受潮的问题，影响变压器安全运行。检修人员在发热螺栓旁跨接一根导磁性能较好的铜排。铜排发挥两个作用，一是增加螺栓的散热面，二是使产生致热作用的环流通过铜排引至大地。经过处理后螺栓温度恢复正常。

4 结语

红外测温技术在电力设备的运行和维护中起着重要的作用。通过它可以发现肉眼看不见的各种类型的电气设备故障，有助于准确地找到故障点，减少电气设备因突发性故障而造成大面积停电事故，保证了电力系统的安全稳定运行。

参考文献：

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