一起变压器套管红外测温异常案例分析

一起变压器套管红外测温异常案例分析

陈鲲

（深圳供电局有限公司广东深圳518000）

摘要：本文介绍一起变压器套管红外测温温度偏低的案例。通过本文多途径分析，发现案例中红外测温异常并非是套管缺油，而是由测量误差造成。测量误差来自于套管储油柜表面未刷相色漆，导致储油柜表面辐射系数偏低。通过案例的分析，本文也为今后变电运行人员红外测温工作提出了改进建议，为红外测温分析更准确提供了参考。

关键词：辐射系数；油漆；套管；缺油；测温；误差；FLIR-Tools

0前言

随着高精度红外测温技术进步，红外测温被引入作为判断套管油位重要辅助手段。《DL/T664-2016带电设备红外诊断应用规范》也将变压器套管缺油列入了典型红外热像图谱中，供变电运行人员参考使用。但是红外测温仪的测量精度受到多种因素干扰，被测温对象的表面材料、表面光滑情况、四周空气温度[]等都会对测温结果造成影响，甚至引起变电运行人员误判。本文介绍了日常巡视中发现的一起变压器套管红外测温异常案例，该套管测温图谱典型套管缺油图谱特征非常相似。最终通过多种途径分析发现该套管油位正常，红外图谱异常是由套管顶端金属储油柜表面未刷漆造成。

1红外测温判断套管油位的原理

根据焦耳定律Q=I²Rt，变压器在正常运行时，套管中的载流导线在不断向外辐射热量。根据导热基本定律[]，在空气和变压器油两种传热介质下，载流导线的发热量Φ，载流导线初始温度T0，传热介质表面积A，套管半径x都是相同的，而空气导热系数λ空气约为0.03W/m·K，变压器油导热系数λ变压器油约为0.128W/m·K，传热介质为空气时套管表面温度要明显低于传热介质为变压器油时套管表面温度。

2某主变套管储油柜红外测温异常案例

2013年10月23日17时左右，变电运行人员在对某220kV变电站#1主变、#2主变红外测温过程中发现，#1主变、#2主变变高套管C相储油柜红外测温图像均出现异常（#1主变红外图像见图1，为避免赘述，下文中仅以#1主变作为分析对象，#2主变相关表象和结论与#1主变类似，不再单独列明），#1主变变高A、B、C相套管储油柜温度分别为30.2℃、30.1℃、19.6℃，#2主变变高A、B、C套管储油柜温度分别为29.6℃、27.4℃、19.0℃，红外图像特征与典型套管缺油图谱特征基本一致。测温时间为傍晚，太阳光照不强烈，环境温度为20℃，相对湿度为50%，微风。当时#1主变、#2主变变高电流分别为365A、370A。两台主变运行状况良好，没有渗漏油缺陷。

图1#1主变变高套管红外测温图片

但是，本次测温结果也存在有疑问的地方。首先是环境温度为20℃，两台主变变高套管C相储油柜测温分别为19.6℃、19.0℃，均低于环境温度，不符合热力学规律。其次，两台主变变高套管C相油位计均显示油位处于正常位置，两台油位计都出现故障的概率比较低。再者，两台主变之前没有渗漏油缺陷，主变表面（包括顶盖）没有发现油渍。

3主变套管储油柜红外测温异常案例分析

3.1更换测温角度

原测温角度为从主变正面测温，变电运行人员改为从主变背面进行测温，#1主变变高套管C储油柜测得温度为24.3℃。与正面测温值19.6℃相差近5℃。储油柜为一整块金属制作而成，正常情况下不可能出现如此大温差，因此正面测温或背面测温中应该存在测量误差。

原测温角度是从下至上仰视，变电运行人员爬到主控楼天面改为由上向下俯测，#1主变变高套管A、B、C相储油柜测温分别为30.9℃、30.6℃、30.3℃，C相温度偏低现象消失，三相温度基本相同。

3.2利用专业软件分析红外图像

本次测温所使用的是美国菲力尔公司（FLIRSystems，Inc.）生产的型号为ThermalCAME30红外测温仪，该公司提供专业软件FLIRTools能对测温图片进行更进一步分析。利用该软件在#1主变变高套管C相储油柜红外图像上画一条短直线，该直线上的点温度变化曲线如表1。从曲线变化情况可以看出，在不到20cm的直线距离内，储油柜温度最低只有15℃左右，最高达到22℃，变化范围高达7℃。鉴于金属良好的导热性能，在常温情况下，同一块金属不可能在20cm短距离形成7℃温差，基本可以认为图6中红外测温存在明显误差。

表1FLIRTools软件分析结果

3.3储油柜表面刷漆对测温的影响

通过目测检查发现，#1主变、#2主变变高套管C相储油柜表面均没有刷相色漆，直接裸露金属表面，但A、B两相均刷了相色漆。刷漆对金属辐射率有非常大的影响，刷漆金属的辐射率为0.92-0.94，未刷漆金属的辐射率为0.45-0.55。“红外热像仪在测量目标表面真实温度时，目标表面发射率越小，红外热像仪测温误差越大；目标表面发射率越大，红外热像仪测温误差越小。[]”当时红外测温仪辐射系数率参数设为0.9，很可能造成C相套管储油柜测温误差偏大。变电运行人员重新将红外测温仪辐射系数参数调整为0.45，对#1主变变高套管重新测温，测温结果为31.9℃，与A、B相温度基本一致，其表面也没有出现温度偏低的“暗斑”。

4结论

通过以上分析，本次变压器变高套管C相测温异常是由测量误差偏大造成，直接原因是红外测温仪辐射系数参数设置不正确，根本原因是套管储油柜表面没有刷漆，金属表面直接裸露导致辐射系数比刷漆时明显偏低。

通过本次案例，也可以总结出若干红外测温工作改进建议，供变电运行人员参考：

1.红外测温的缺陷图谱只能作参考，不能因为测温图像与缺陷图谱特征一致，就认定设备有相同缺陷。需要增加其他测量手段和综合分析多方面因素。

2.当设备初次测温异常时，应从多角度对设备进行复测，包括正面、侧面、背面、平视、俯视等测量角度。特别是俯视测量可能消除部分误差，应尽量将其纳入辅助判断。

3.设备表面是否刷漆对测温结果有十分重要的影响，设备表面为裸露金属时红外测温结果很可能不准确。应根据物体表面材料的情况实时调节红外测温仪的辐射系数、环境温度、湿度、距离等参数。

参考文献：

[1]刘连升，焦洪涛等.变压器套管红外测温缺陷误判案例分析[J].国网技术学院学报，2018，21（1）：13-15

[2]杨世铭，陶文铨.传热学（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2006：35

[3]胡剑虹，宁飞等.目标表面发射率对红外热像仪测温精度的影响[J].中国光学和应用光学，2010，3（2）：152-156