劉連升 ，焦洪濤 ，李 培 ，顧立達(dá) ，郭良峰

（1.國網(wǎng)衡水供電公司，河北 衡水 053000；2.國網(wǎng)技術(shù)學(xué)院，山東 濟(jì)南 250002）

0 引言

紅外測溫技術(shù)已廣泛應(yīng)用于電力設(shè)備帶電檢測，也是變壓器例行帶電檢測項(xiàng)目之一，紅外測溫可成功檢測出變壓器多種發(fā)熱缺陷，包括高壓套管介損發(fā)熱、套管內(nèi)油位異常、套管接頭接觸不良，本體漏磁致熱等。紅外測溫過程中，電壓致熱型缺陷容易受環(huán)境干擾，特別是高壓側(cè)的電容型套管，在變壓器兩側(cè)設(shè)有隔離墻的情況下，變壓器本體熱量在墻體內(nèi)側(cè)積聚，紅外測溫受墻內(nèi)空氣熱對流的影響，靠近隔離墻的高壓側(cè)套管會明顯發(fā)熱，檢測人員很容易誤判為介質(zhì)損耗發(fā)熱，介質(zhì)損耗引起的電壓型致熱往往為危急缺陷，容易誤導(dǎo)檢修人員做出錯(cuò)誤的處理措施。

1 變壓器套管紅外測溫缺陷誤判案例

2016年10月20日晚，某供電公司帶電檢測人員在220 kV某變電站進(jìn)行紅外熱像檢測時(shí)，發(fā)現(xiàn)220 kV 2#主變壓器高壓側(cè)套管W相整體發(fā)熱，現(xiàn)場檢測環(huán)境為陰天檢測，溫度23℃，濕度55%，風(fēng)速 0.3 m／s，2# 主變壓器型號為 SSZ-180000／220，生產(chǎn)日期為2011年6月，檢測時(shí)高壓側(cè)負(fù)荷電流為230 A，2#主變高壓側(cè)套管紅外圖譜如圖1。

根據(jù)紅外圖譜特征初步分析，W相套管發(fā)熱原因疑似為內(nèi)部絕緣劣化引起介質(zhì)損耗增大，屬于電壓致熱型缺陷。根據(jù)帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范，電壓致熱型發(fā)熱應(yīng)定為嚴(yán)重及以上缺陷，由于W相套管與U相對比，溫度差達(dá)到1.8℃，誤判斷該套管存在嚴(yán)重缺陷。

圖1 2＃主變高壓側(cè)套管紅外圖譜

同時(shí)對3#主變壓器高壓側(cè)套管進(jìn)行檢測，也發(fā)現(xiàn)類似的問題，靠近隔離墻的U、W相套管整體發(fā)熱，3#主變壓器高壓側(cè)套管紅外熱像圖譜如圖2所示。

圖2 3#主變高壓側(cè)套管紅外圖譜

然而，檢測人員結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，并通過多角度進(jìn)行檢測，推斷該發(fā)熱套管不是缺陷，而是因?yàn)樽儔浩魃⒊龅臒峥諝饩奂诟綦x墻內(nèi)側(cè)，導(dǎo)致高壓側(cè)W相套管附近的空氣溫度急劇上升，引起套管發(fā)熱。

2 環(huán)境因素對紅外測溫結(jié)果的影響

在設(shè)備負(fù)荷、輻射率、風(fēng)速確定的情況下，影響紅外測溫的外部因素主要有環(huán)境溫度、相對濕度、距離等，其中環(huán)境溫度對檢測結(jié)果影響最大，環(huán)境溫度作為紅外熱像儀的重要參數(shù)，應(yīng)在檢測前進(jìn)行正確設(shè)置［1］。

根據(jù)紅外熱像儀的檢測原理，儀器內(nèi)部會對環(huán)境溫度進(jìn)行補(bǔ)償，假如被測設(shè)備的表面溫度為T1（絕對溫度），外界環(huán)境溫度為T2（絕對溫度），那么該物體在單位面積內(nèi)發(fā)出的輻射能量為AεσT14，吸收的輻射能量為AασT24，那么就可以得出物體的凈輻射能Q為：

式中：A為被測物體的單位面積；σ為斯蒂芬-玻耳茲曼常數(shù)；ε、α分別為被測物體的輻射率和吸收率。

一般情況下，物體接收外界輻射的能力與物體輻射自身能量的能力相等，即設(shè)備的ε和α相等，則：

根據(jù)上述分析可得，隨著外界環(huán)境溫度T2的改變，測量結(jié)果也將會隨著改變。當(dāng)紅外熱像儀中的環(huán)境溫度參數(shù)設(shè)置值比實(shí)際溫度低時(shí)，檢測結(jié)果比現(xiàn)場實(shí)際值高［2］。

3 高壓側(cè)套管發(fā)熱缺陷誤判分析

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，結(jié)合2#主變壓器俯視圖，該變壓器位于配電樓與隔離墻內(nèi)，配電樓與隔離墻均高于變壓器套管，變壓器工作時(shí)產(chǎn)生大量熱空氣積聚在隔離墻內(nèi)側(cè)。

檢測人員在變壓器W相套管下方位置附近使用溫濕度計(jì)測量，該部位環(huán)境溫度達(dá)到34℃，相對濕度18%。由于熱空氣上升，同時(shí)油箱上部也會產(chǎn)生大量熱量，推斷高壓側(cè)W相套管附近環(huán)境溫度會更高，可能達(dá)到40℃左右。套管上涂有RTV防污閃涂料，該涂料具有較高的吸收率和輻射率，約為0.92左右，在熱氣流沿W相套管上升時(shí)，套管表面也會吸收大量熱量，如下圖3所示。

圖3 2#主變壓器位置俯視圖

結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，2#主變壓器高壓側(cè)U相套管距離左側(cè)隔離墻約6 m，高壓側(cè)W相套管距離右側(cè)隔離墻約3.5 m。由于U相套管距離隔離墻較遠(yuǎn)，紅外測溫未受熱氣流影響，因此U相套管表面未見發(fā)熱現(xiàn)象。

根據(jù)紅外熱像儀的溫度補(bǔ)償原理，將紅外熱像儀內(nèi)部參數(shù)重新設(shè)置：環(huán)境溫度40℃，濕度18%，發(fā)射率0.92。重新對W相套管進(jìn)行拍攝，W相套管表面最高溫度為28.4℃，與首次檢測的U相實(shí)際溫度相差0.1℃，判斷設(shè)備正常，更改參數(shù)后，2#主變壓器紅外圖譜如圖4。

圖4 更改參數(shù)后的2#主變壓器紅外圖譜

4 結(jié)束語

目前，新建變電站的主變壓器兩側(cè)常設(shè)置隔離墻，根據(jù)現(xiàn)場檢測案例統(tǒng)計(jì)，在紅外精確測溫過程中，因隔離墻內(nèi)熱空氣干擾造成主變套管整體發(fā)熱的現(xiàn)象具有普遍性，靠近隔離墻的套管溫度往往比外側(cè)的套管高2～4℃。

根據(jù)相關(guān)規(guī)程，套管發(fā)熱應(yīng)判為嚴(yán)重缺陷，容易造成檢測人員誤判，造成多修誤修的后果，因此，為防止此類現(xiàn)象發(fā)生，建議檢測人員依據(jù)案例中的方法，先檢查變壓器套管是否存在熱氣流干擾，通過調(diào)整紅外熱像儀的參數(shù)，得到套管的正確溫度，同時(shí)加強(qiáng)現(xiàn)場培訓(xùn)，防止此類誤判再次發(fā)生。

［1］ 國家電網(wǎng)公司.帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則：DL／T664-2008［S］.2008：12-15.

［2］ 陳衡.電力設(shè)備故障紅外診斷［M］.北京：中國電力出版社，1999.26-28.