紅外成像技術(shù)在診斷變壓器儲(chǔ)油柜中油位的應(yīng)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(shù)在診斷變壓器儲(chǔ)油柜中油位的應(yīng)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(chǔ)油柜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，結(jié)合一起變壓器儲(chǔ)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(shù)快速、準(zhǔn)確地判斷變壓器儲(chǔ)油柜油位的方法。

紅外成像；儲(chǔ)油柜；油位

1 變壓器膠囊式真空儲(chǔ)油柜的工作原理

膠囊式真空儲(chǔ)油柜作為變壓器的一個(gè)主要部件，內(nèi)裝有一個(gè)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(dāng)變壓器油箱中的油膨脹和收縮時(shí)，儲(chǔ)油柜油面上升或下降，使膠囊向外排氣或自行補(bǔ)充氣體以平衡袋內(nèi)外壓力，起到呼吸作用。其主要作用是調(diào)節(jié)油箱中的變壓器油因溫度變化而發(fā)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(yùn)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(yùn)行。其結(jié)構(gòu)如圖1所示[1,2]。

在儲(chǔ)油柜內(nèi)裝有一個(gè)耐油橡膠尼龍膠囊，膠囊內(nèi)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(yīng)用特定方法將油室內(nèi)空氣排凈后，再把油放到正常油位，這時(shí)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(dòng)，膠囊使油面與大氣隔開。在儲(chǔ)油柜右端下側(cè)裝有一磁針式油位計(jì)，當(dāng)油位變化時(shí)，浮球隨著油位上下浮動(dòng)，通過連桿、傳動(dòng)齒輪、磁鐵等機(jī)構(gòu)將變壓器油位用指針在刻度盤上指示出來，油位計(jì)的刻度是均勻的，當(dāng)儲(chǔ)油柜到最高、最低油位時(shí)，油位計(jì)都能發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

圖1 膠囊式真空儲(chǔ)油柜結(jié)構(gòu)示意圖

油位計(jì)裝在儲(chǔ)油柜的端部，用作指示變壓器油因溫度的變化而使體積產(chǎn)生的變化?，F(xiàn)在采用的新型膠囊式儲(chǔ)油柜上，多采用磁力式油位計(jì)。它的連桿一端與隔膜上支板鉸鏈連接，另一端連接表計(jì)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。當(dāng)油面升降時(shí)，隔膜上下移動(dòng)，這種連桿機(jī)構(gòu)把上下線位移靈活地轉(zhuǎn)變?yōu)檫B桿繞固定軸的角位移，然后利用一對(duì)磁鐵鐵芯傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使指針轉(zhuǎn)動(dòng)，間接指示油位。除現(xiàn)場(chǎng)可觀察油位指示外，磁力式油位計(jì)上還裝有接線盒，內(nèi)部有開關(guān)，當(dāng)儲(chǔ)油柜的油位達(dá)到最高或最低時(shí)，開關(guān)自動(dòng)閉合，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，另外還可以實(shí)施遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)和集中控制。但是必須注意，機(jī)械傳動(dòng)失靈時(shí)可能出現(xiàn)假油位。

2 紅外成像檢測(cè)技術(shù)在診斷變壓器儲(chǔ)油柜油位中的應(yīng)用

日常巡檢中，通常只根據(jù)油位計(jì)指示來判斷儲(chǔ)油柜內(nèi)油位是否正常。但當(dāng)油位計(jì)發(fā)生故障時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)“假油位”現(xiàn)象，這時(shí)通過紅外成像診斷技術(shù)，就可以快速準(zhǔn)確地判斷儲(chǔ)油柜內(nèi)的真實(shí)油位。現(xiàn)將某220kV變電站油位計(jì)指示異常及通過紅外成像技術(shù)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(yùn)行人員在巡視某220kV變電站時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器儲(chǔ)油柜油位指示降為零，該變壓器使用膠囊式真空儲(chǔ)油柜。對(duì)變壓器外觀進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)本體外觀上無漏油現(xiàn)象，并且充氮滅火裝置排油孔內(nèi)壁無油跡，結(jié)合正常巡視檢查情況，可以排除滲漏導(dǎo)致油位下降的可能。

2.2 紅外成像診斷情況

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

圖2 儲(chǔ)油柜紅外熱像圖

紅外成像檢測(cè)數(shù)據(jù)見表1與圖3。

從熱成像圖和各種參數(shù)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(xiàn)象是由于儲(chǔ)油柜表面溫度在分界線上下存在明顯差別造成的，而儲(chǔ)油柜的表面溫度變化是由柜內(nèi)的油溫決定的，因此可以初步判斷出該分界線為真實(shí)油位。

2.2.2 線分析

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

2.2.3 點(diǎn)分析

在紅外圖上（見圖2） 由上向下設(shè)置4個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。通過表1可以看出，SP02點(diǎn)的溫度比SP01點(diǎn)的溫度發(fā)生突變，而SP03點(diǎn)、SP04點(diǎn)與SP02點(diǎn)的溫度基本一致，可以判斷SP02點(diǎn)所處位置為真實(shí)油位。這與線分析的結(jié)果一致。

2.2.4 綜合分析

綜上所述，得出該儲(chǔ)油柜未發(fā)生漏油事故，油量充足，滿足變壓器安全運(yùn)行的需要，儲(chǔ)油柜出現(xiàn)所謂“假油位”現(xiàn)象。

表1 紅外數(shù)據(jù)分析表

圖3 紅外熱像線分析示意圖（橫坐標(biāo)代表測(cè)溫線Line01、Line02的長(zhǎng)度）

2.3 處理情況

綜合以上分析認(rèn)為，該變壓器出現(xiàn)“假油位”的原因可能有兩個(gè)：一是浮球或連桿進(jìn)油，二是磁針失靈。

停電后放油，打開儲(chǔ)油柜側(cè)面人孔蓋板進(jìn)入油箱本體進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)油柜浮球、連桿沉入油中，浮球有裂紋。判斷儲(chǔ)油柜油位指示為零的原因?yàn)楦∽淤|(zhì)量不合格，存在裂紋，絕緣油進(jìn)入浮子導(dǎo)致連桿下沉到儲(chǔ)油柜底部出現(xiàn)假油位，證實(shí)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(jié)論

應(yīng)用紅外成像技術(shù)，可以幫助排除“假油位”現(xiàn)象對(duì)判斷的干擾，正確地判斷出膠囊式真空儲(chǔ)油柜內(nèi)油位的真實(shí)位置。紅外成像儀操作簡(jiǎn)便，反應(yīng)靈敏，除了可在現(xiàn)場(chǎng)作出快速判斷外，還可以通過軟件作進(jìn)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(chǔ)油柜的結(jié)構(gòu)改進(jìn)及其安裝調(diào)試［J］.變壓器，2004，41（7）：80-81．

［2］ 杜宗軒，鄔蹺剮.360000kVA變壓器儲(chǔ)油柜故障原因及對(duì)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(yè)于太原電力高等?？茖W(xué)校電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)，工程師，主要從事變壓器專業(yè)工作；

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