电力设备红外诊断方法、常见故障及影响因素分析

 一、变压器的常见故障及红外诊断

电力变压器是电力系统发电厂和变电站的主设备。由于它价值昂贵，而且担当着极为重要的角色，因此对电力变压器的状态检测和故障诊断具有重要意义。长期以来色谱分析是检测变压器运行中潜伏性故障的一种有效手段，随着红外检测技术的发展，红外诊断也显示出巨大的优越性，可以检测大型变压器的许多潜伏性故障。

1、变压器外部故障的红外诊断

变压器的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等。由于这类故障都是暴露在变压器的外部，所以，与其它电气设备外部故障一样，可以直接利用红外热成像仪检测。

①导体外部连接不良故障诊断

当变压器与外部载流导体连接不良或松动时，因电阻增大而引起局部过热。其热像图是以故障点为中心的热像图。
 
②冷却装置及油路系统故障诊断

变压器的冷却器、潜油泵、油箱、油枕、防爆管等冷却装置及油路系统，都在变压器外壳，它们的故障（无论是冷却管道堵塞、假油位还是潜油泵过热等），都能够直接在红外热像图上清晰地显示出来。而且，它们存在故障时的热像特征是一个以故障中心的热像分布图。例如，如果潜油泵过热，则油泵相连的部位有一个明显的热区；冷却器堵塞，则因堵塞处无热油循环，相应的热像是一个暗区（低温区）；假如油枕油位不足，则在热像图上可以清晰地看到油枕油面低落。

 ③变压器漏磁和箱壳涡流故障诊断

由于设计或制造不良，变压器会出现漏磁通，该漏磁通在箱壳上感应电动势并形成以外壳螺栓（大盖螺杆）为环流路径的箱体环流，从而造成箱体局部过热，引起螺杆温度很高（有的温度可达近200℃，如长沙天顶变电站＃2主变），以及色谱异常，严重时还会影响到变压器的正常运行。

 2、变压器内部故障的红外诊断

变压器本体内部的故障，主要包括线圈、铁芯、引线、分接开关、本体绝缘、支架等部件存在的缺陷。由于变压器结构和传热过程的复杂性，要利用红外成像方法直接在线检测变压器本体内部的各种故障是十分困难的。但是，如果采用一些特殊的运行方式，在动态过程中诊断本体内部的某些故障有时还是可行的。例如，变压器在增减负荷中诊断；在停掉冷却器后诊断；在停电降温过程中诊断以及在吊芯（罩）状态下外施激磁电压进行诊断等。

①非漏磁引起的箱体局部过热故障的诊断

当变压器箱体表面出现过热而大盖螺杆又毫无发热迹象时，就要考虑这种发热迹象可能不是箱体漏磁产生的涡流所致，而是内部故障点产生的热功率传导到箱体表面的结果。

 ②铁芯局部发热故障的诊断

变压器铁芯局部发热故障起源于铁芯迭片间短路或铁芯多点接地所致，由于这两种原因引起的铁芯局部发热故障都在变压器内部，所以只有在干式变压器才能进行在线红外检测。而对于油浸变压器而言，因故障点产生的热功率往往不能反映到外面来，除非通过铁芯接地线的电流较大时，接地线才会过热，故只能吊芯（罩）后适当外施激励电压进行检测。

二、互感器的常见故障及红外诊断

1、电流互感器的常见故障及红外诊断

①内连接故障

内连接发热的热像特征是一个以引出线头或串联变比分接处为中心的热像图，最高温在这些线头及顶部油面处。负荷变化时，该温度值会产生相应变化。

②绝缘性故障

其热像特征与正常相比无明显变化，只是整体温度有所上升，可通过相间相互比较来判断。

③缺油故障

从热像图上可明显地分辨出有油部分和无油部分的分界处。

2、电磁式电压互感器的常见故障及红外诊断

电磁式电压互感器的内部故障主要是由于内部绝缘材料的介质损耗增大造成的。其热像图的主要特征是整体温度升高。

电磁式电压互感器并联在线路中，长期工作在系统运行电压下，通过一次线圈的电流很小，接头一般不会存在发热现象。

电压互感器的异常温升主要是由于内部的绝缘材料存在缺陷，介损增大造成的。介损增大时，绝缘材料温度升高，加热绝缘油使绝缘油的温度上升，经热传导，热量通过顶帽和瓷套管向外界散出。由于内部热量要经过绝缘油和瓷套管才能传导过来，热量部分被油和套管吸收，所以检测时，其外表的温度与正常相比，温差不大。

正常情况下电磁式电压互感器内部热损耗发热特征是一个以顶部（储油柜）为中心的热图，并有上高下低的温度分布。

出现故障时，主要依赖于本体温度场的分析和三相同型设备之间温度场的比较。若被检测设备出现整体故障、绝缘性故障、铁芯故障或线圈故障时，均会引起油温升高。可以通过三相比较而鉴别出非正常的温升。在初步诊断出设备存在缺陷后，再由其它电气试验或油色谱分析作出结论。

电压互感器缺油时，可以从热像图上明显看出有油部位和无油部位的分界面，直观地作出结论。文/自动化网

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