变压器典型红外图谱分析
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一、术语和定义：带电设备红外诊断的基本概念
温升：被测设备表面温度和环境温度参照体表面温度之差。如隔离开关刀口（被测设备）温度与其附近断开的接地刀闸刀口（选取的环境参照体）表面温度之差。
温差：不同被测设备或同一被测设备不同部位之间的温度差。不同被测设备包括同台设备不同相间相同部位温度差（如隔离开关A相刀口与B相刀口间的温度差）和相同运行环境条件下同类同型号设备相同部位间温度差（如并列运行的两段母线上同型号避雷器相同部位间的温度差）；同一被测设备不同部位之间一般指同一设备具有相同表面属性及致热特性的不同部位间的温度差（如同一根导线两个不同接头之间的温差）。
相对温差：两个对应测点之间的温差与其中较热点的温升之比的百分数。相对温差δ可用下式求出：
式中：τ1和T1――发热点的温升和温度；
τ2和T2――正常的对应点的温升和温度；
T0――环境参照体的温度。
例如：当环境温度T0为23.7℃时，设备正常相温度为27.4℃，异常相过热点温度为52.4℃时，经计算可知，正常相温升τ2=3.7℃，异常相温升τ1为28.7℃，相对温差δ（%）=87，判定为严重缺陷。
二、缺陷类型的确定及处理方法
红外检测发现的设备过热缺陷应纳入设备缺陷管理制度的范围，按照设备缺陷管理流程进行处理。根据过热缺陷对电气设备运行的影响程度分为以下三类：
一般缺陷：指设备存在过热，温差不超过15K，不会引起事故的缺陷。这类缺陷一般要求记录在案，注意观察其缺陷的发展，利用停电机会检修，有计划地安排试验检修消除缺陷。
严重缺陷：指设备存在过热，程度较重，温度场分布梯度较大，热点温度>80℃或相对温差δ≥80%的缺陷。这类缺陷应尽快安排处理。对电流致热型设备，应采取必要的措施，如加强检测等，必要时降低负荷电流；对电压致热型设备，应加强监测并安排其他测试手段，缺陷性质确认后，立即采取措施消缺。
危急缺陷：指设备最高热点温度>110℃或相对温差δ≥95%的缺陷。这类缺陷应立即安排处理。对电流致热型设备，应立即降低负荷电流或立即消缺；对电压致热型设备，当缺陷明显时，应立即消缺或退出运行，如有必要，可安排其他试验手段，进一步确定缺陷性质。
电力变压器分干式和油浸式两类，主要为油浸式变压器。
变压器故障主要包括外部故障和内部故障。外部故障主要包括导体连接不良、漏磁引起的箱体涡流和冷却装置故障；内部故障主要包括线圈、铁心、引线、分接开关、本体绝缘、支架等部件存在缺陷。
因变压器是大热容量设备，传热路径复杂，内部故障的发热信息很难准确传递到箱体外部，因此红外成像的方法主要诊断变压器的外部故障。
1.1箱体涡流损耗发热
变压器内磁回路会存在漏磁通，该漏磁通在箱壳上感应电动势并形成以外壳螺栓为环流路径的环流。热像特征是以漏磁通通过并形成环流的区域（螺栓）为最高温度的热场分布。图1.1A 、1.1B为漏磁通引起的螺栓过热故障时的红外热图像。
图片描述
异常点温度Tmax（℃） 45.3
正常点温度T（℃） 34.4
温差T（℃） 10.9
图1.1A 220kV变压器漏磁引起的螺栓发热
图1.1B 500kV变压器漏磁引起的螺栓发热
1.2 冷却装置及油路系统异常
冷却装置及油路系统异常主要包括管道堵塞、阀门未开、假油位等。
管道堵塞或阀门未开，热油循环被阻断，热像特征是在无热油循环的部分管道或散热器在热像图上呈现低温区，见图1.2A散热器部分；
因油的热传导系数与空气之间的差异，变压器油与相邻空气之间有明显的温度差，油位热像特征是在热像图上有明显的油气分界面，见图3油枕部分。
图1.2A 散热器油路不通温度异常降低
图片描述
异常点温度Tmax（℃） 27.7
正常点温度T（℃） 40.6
温差T（℃） 12.9
图1.2B 强迫油循环风冷阀门未打开
案例：
阳泉供电公司220千伏红卫变电站2号主变7号散热器运行温度较其它散热器偏低，温差为11.22K，相对温差为58%。分析原因为7号散热器油阀门未打开，缺陷定性为严重缺陷。经现场检查确为2号主变7号散热器油阀门未打开，打开油阀门后缺陷消除。
可见光照片：
故障热像图：
热图信息 值
环境温度 17
日期 2010-05-12
时间 20：24
测量标识 温度值（度）
P01：最高温度 23.9
P02：最高温度 32.65
处理后的正常热像图：
长治供电公司110千伏襄垣站2号主变本体底部连接螺栓发热，最高温度高达61℃，局部温差为19.4K，相对温差为54%。分析原因为变压器漏磁通导致螺栓发热，缺陷定性为一般缺陷。在停电检修前加强运行巡视，缩短红外检测周期。
可见光照片：
故障热像图：
热图信息 值
环境温度 25℃
日 期 2010-6-11
时 间 19：22：10
测量标识 温度值（度）
P01：最高温度 61.0
P02：最高温度 43.0
P03：最高温度 41.6
长治供电公司110千伏襄垣站1号主变本体南侧发热，最高温度达到51.1℃，同一水平线最大温差为11.1K。分析原因为变压器内部无磁屏蔽导致发热，缺陷定性为一般缺陷。计划在变压器大修时，在内壁加装磁屏蔽；在大修之前加强变压器运行巡视，缩短红外检测周期。
可见光图片：
故障热像图：
通过以上红外图谱的分析，我们可以看到，成熟的红外成像仪的大规模应用，对电力变压器各个主要部位的发热现象可以进行高效地探测，对红外图像的有有效分析，可以帮助技术人员尽快判断变压器发热的原因并做出对应的措施，提高电网的供电可靠性做出重要的贡献。
（作者亢建明现任国家电网公司山西省忻州500kV变电站副站长）