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红外热像仪是如何对变压器缺陷进行检测的?

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在变电站中,变压器是最重要的主设备,每次带电检测必检,也是各项测试实验的重中之重。
正常运行的电力设备,由于电流、电压的作用将产生发热。主要包括电流效应引起的发热和电压效应引起的发热。
当电力设备存在缺陷或故障时,缺陷或故障部位的温度就会产生异常变化。从而引起设备的局部发热,假设未能及时发现并及时制止这些隐患的发展,最终会促成设备故障或事故的发生,严重的会扩大成电网事故。
 
某变电站主变爆炸事故
而变压器的套管,作为变压器内部与母线结构的连接部位,是变压器上极易发生缺陷的部位之一,也是电压致热型缺陷中的典型。
变压器套管常见电压致热型缺陷类型种类?
带电检测常见变压器套管有两类:充油套管和高压套管。
变压器高压侧(110kV及以上)一般使用电容套管,由于瓷质不良故而有沙眼或裂纹;电容芯子制造上有缺陷,内部有游离放电;套管密封不好,有漏油现象;套管积垢严重等,都可能发生闪络和爆炸。
 
110kV变压器高压侧套管B相缺油
 
带电检测高压套管,我们来看一组热像仪拍摄的35kV变压器套管。

 

 
通过热像图,我们发现,A相套管温度偏高,可能是一处电压致热型缺陷。根据《带电设备红外诊断应用规范》,得知电压致热型设备缺陷判断判据: 
 
然后,根据套管热像图上的温度数据,来计算相间温差,得出 A相区域最高温Ar1与C相区域Ar5最高温温差为33.7-30.2=3.5K。经过分析,从红外图像特征以及最大温差为3.5K,故判定#3主变35kV套管A相为电压致热型危急缺陷。
为何套管只有2~3K的温差却是紧急缺陷?
 
套管结构图
其实,变压器套管是将电引入或引出变压器的连接部件,它中心是一根芯棒,外层是瓷套或者其他绝缘材料。由此,我们发现,当使用热像仪对套管测温时,除了上端的连接部分外,套管本体的温度,其实是芯棒透过绝缘油传导出来的温度,而不是真实的芯棒温度。
故而在工作中,若发现瓷套部位有2~3K的温差时,芯棒的温差远远不止这些,因此当发现瓷套部位达到该温差时,设定的缺陷等级都是严重以上。
为什么电压致热型缺陷极难发现?
主要原因有3个:
1:温差太小,一般热像仪很难发现如此小的温差,而普通热像仪的验收标准是允许温差2度,这本身就已经达到缺陷的阈值了;
2:套管在变压器上,变压器本身温升很高,是一个强大的干扰源,很容易掩盖套管本身存在的温差;
3:对现场人员的技术要求较高,除现场查阅规范、计算温度外,也需要他具备丰富的经验和专业的故障判断能力。
目前天铂红外电力旗舰机型都配备有高清探测器,还具有高热灵敏度(HI 1024在30℃,温度的误差精度能达到0.02℃),敏锐捕捉细小温差,发现套管的更多细节。(热灵敏度,指热像仪分辨细小温差的能力,数值越小,分辨细小温差的能力越强)
 
天铂红外电力行业旗舰机型HI 1024
目前来说《带电设备红外诊断应用规范》被内置在红外热像仪内,现场拍摄时自动调用规范并计算,给出“正常、一般缺陷、严重缺陷、紧急缺陷”等诊断结论。免去了技术人员现场查阅规范、现场计算温度值,减少了工作量,更避免了人工计算带来的误差。
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