Современные средства диагностики электрического оборудования

8 сентября 2011 в 14:00

Современным универсальным средством диагностирования электрооборудования является инфракрасная термография, которая дает возможность:

• контролировать состояние электрооборудования без вывода его из работы;
• увеличить ресурс электрического оборудования за счет выявления дефектов на ранней стадии их развития;
• уменьшить потери электроэнергии в контактных соединениях в результате своевременного ремонте контактов;
• сократить затраты на техническое обслуживание вследствие прогнозирования сроков и снижения объема ремонтных работ.

По полученным термограммам идентифицируют, например, такие дефекты, как неправильная или неэффективная работа систем охлаждения; локальные нагревы элементов конструкции; ухудшение изоляции высоковольтных вводов и др.

Известно, что при износе подшипников вырабатывается тепло, вследствие чего двигатель вибрирует, и нарушается его центровка. Измерение температуры подшипников позволяет определить точки перегрева и спланировать ремонт или замену до полного повреждения оборудования.

Для силовых трансформаторов завод-изготовитель, как правило, указывает максимальные рабочие температуры. По точкам перегрева, измеренным, например, бесконтактным инфракрасным термометром, можно судить о дефекте обмоток трансформаторов.

Возможность контролировать ситуацию по реальному параметру (температуре) позволяет снизить вероятность возникновения пожаров и взрывов. Для обеспечения безопасности контроля в опасных зонах разработаны специальные модели инфракрасных термометров в искробезопасном исполнении.

Рекомендации при проведении тепловизионного обследования электротехнического оборудования и установок

Современные ИК — камеры в нормальных условиях эксплуатации способны измерять температуру в диапазоне —40...+1200°С, что вполне достаточно для большинства обследуемых объектов.

Камеры могут автоматически находить самую высокую температуру в изображении; полученная термограмма сохраняется в памяти камеры.

Правильное температурное измерение зависит не только от возможностей ПО или самой камеры, но и от условий, в которых работает камера. Ошибка может появиться в том случае, если реальное место нагрева скрыто от оператора, т.е. недоступно. Другая причина неверного определения температуры на обследованном объекте из-за плохо выбранного фокуса съемки.

Для тепловизионного обследования электрических установок используется метод измерения, который основан на сравнении однотипных объектов. В соответствии с этим методом осуществляется систематический просмотр однотипных элементов параллельно для оценки степени нагрева одного из них в сравнении с элементом, предположительно находящимся в нормальном состоянии. Реальный нагрев представляется тепловым пятном с явным спадом температуры за пределами пятна

Чтобы правильно оценить, имеет ли исследуемый элемент перегрев, необходимо знать его рабочую температуру и температуру окружающей среды. Температуру перегрева определяют как разницу между температурой подозреваемого элемента и температурой аналогичного элемента, расположенного рядом, т.е. другой фазы или другого однотипного элемента с такой же электрической нагрузкой. Также важно сравнить те же самые точки на различных фазах.

В большинстве нормальных ситуаций однотипные компоненты всех фаз имеют одинаковую или почти одинаковую температуру Рабочая температура компонентов открытых площадок подстанций или линий электропередач обычно на 1 -2° С превышает наружную температуру воздуха. В помещениях подстанций рабочие температуры компонентов могут иметь пределы намного больше.

Определение температуры перегрева.

Температуры превышения, измеренные непосредственно на дефектных частях, обычно подразделяют на три категории в приложении к 100%-ной нагрузке:

• < 5°С — начинающийся перегрев (должен быть под контролем);
• (5 -30)°С — явный перегрев (необходимо принять меры при первой возможности, а также проанализировать возможные нагрузочные режимы);
• > 30°С — сильный перегрев (необходимо принять меры неотложно, но с учетом анализа нагрузочной ситуации).
  • Отчет о результатах тепловизионных измерений. Программа, используемая для создания отчетов, входит в комплект программного обеспечения. Она адаптирована к нескольким типам инфракрасных камер.
  • Тепловые аномалии в электрических установках.
• Отражение. Поскольку камера чувствительна к солнечным отражениям, называемым солнечными бликами, оператор камеры должен рассматривать и этот эффект. Важно не принять излучение солнечного отражения за излучение перегретого элемента установки.
• Солнечное нагревание. Поверхность компонента с высокой излучательной способностью, например, окрашенная сторона трансформатора, может в жаркий летний день быть нагретой солнцем до весьма значительных температур. Вихревые токи могут нагревать металлические детали до значительных температур. В случае образования больших токов могут возникнуть даже пожары. Этот тип нагревания происходит в магнитном материале вдоль токового пути, например, металлические пластины основания изоляторов.
• Изменение нагрузки. Дефект может предполагаться в том случае, если температура элементов одной фазы значительно отличается от температуры элементов других двух фаз. Однако необходимо быть уверенным, что нагрузка на фазах действительно распределена равномерно. Это можно, в большинстве случаев, уточнить с помощью стационарных приборов или подсоединяемого амперметра (до 600 А).
• Изменение сопротивления. Перегрев элементов электрической установки может произойти по разным причинам, например, при слабом сжатии контактов.
• Если плохой контакт имеет небольшие размеры, то перегрев локализуется только в районе головки болта. Низкая излучательная способность болта создает впечатление, что он более холодный, чем изолированный провод. Изоляция провода имеет более высокую излучательную способность.
• Перегрев одного элемента в результате дефекта в другом элементе. Иногда температура превышения может регистрироваться и на исправном элементе. Причина может быть в различии сопротивлений двух параллельных проводников, по которым идет ток. В этом случае дефектный, с увеличенным сопротивлением, проводник несет меньшую нагрузку, а проводник без дефекта — повышенную нагрузку и может значительно перегреваться.

Во время тепловизионного обследования различных типов электрических установок такие факторы, как ветер, расстояние до объекта, дождь или снег, часто влияют на результат измерений.

Во время наружного осмотра охлаждающий эффект ветра должен быть принят во внимание. Температура превышения, измеренная при скорости ветра 5 м/с, будет приблизительно вдвое ниже, чем измеренная при скорости ветра 1 м/с. Важно знать, что выявленные перегретые элементы при сильном ветре будут значительно более перегреты при слабом ветре.

Тепловизионное обследование может проводиться с удовлетворительными результатами в период слабого (редкого) снегопада с сухим снегом или при слабом дожде. Качество изображения при сильном снегопаде или дожде ухудшается, и определить достоверность измерения невозможно.