(+7 495) 763-08-96  |  8 800 100-7631 info@geo-engine.ru

Некоторые аспекты тепловизионной диагностики электрооборудования

Введение

Тепловизионный контроль электрооборудования – одна из первых сфер применения теплового метода неразрушающего контроля для нужд промышленных предприятий.


Со времени появления первого портативного устройства для визуализации и измерения тепловых полей объектов, был накоплен обширнейший материал в области контроля состояния различных электротехнических устройств.


Наша страна не оставалась в стороне от внедрения передовых технологий бесконтактной диагностики и контроля состояния электроустановок. В методических аспектах проведения диагностики электрооборудования следует признать наличие положительной ситуации в отрасли. Наибольший интерес представляют наработки крупных проектных институтов, аккумулировавших серьезную базу данных по результатам теплового контроля электрооборудования. Не менее важную значение имеют результаты обследования компаний, проводящих обследования для собственных нужд и накопивших результаты диагностики более чем за десятилетие.


В тепловизионной диагностике электрооборудования фактор времени имеет ключевое значение, поэтому накопление данных в различные периоды года, до и после плановых ремонтов, вывода оборудования, подачи различных нагрузок и т.п. позволяет принимать обоснованные управленческие решения и избегать аварийных ситуаций.


Авторами настоящей статьи для нескольких подстанций Подмосковья показано:

  • Распределение соотношения аварийный дефект/развившийся дефект/начальная степень дефекта во многих случаях описывается пропорцией 55/35/10.
  • Не смотря на то, что дефекты электрооборудования, как правило, проявляются в значительном превышении температуры относительно соседних нагруженных фаз, можно выделить время года, наиболее благоприятное, для выделения аномалий на конкретных видах устройств.
  • Экономическая целесообразность проведения тепловизионного обследования электрооборудования проявляется в снижении объемов плановых работ, оперативном устранении аварийных дефектов, возможности планирования капитальных вложений в энергохозяйство.
В настоящей статье приведены примеры диагностики состояния оборудования ОРУ 110/330 кВ Российской гидроэлектростанции деривационного типа, ряда тепловых электростанций, сетей, промышленных предприятий, выполненных коллективом ООО «Геоэкология Инжиниринг».


Особенности тепловизионного контроля электрооборудования

Аналогично диагностике других объектов (здания, дымовые трубы, трубопроводы и т.п.), тепловизионная диагностика электрооборудования сопряжена с рядом ограничений, накладываемых погодными условиями:

  • Солнечная радиация способна нагревать контролируемый объект и давать ложные аномалии на объектах с высокой отражательной способностью. Оптимальное время для проведения диагностики – ночь или пасмурный день.
  • Ветер. Диагностика на открытом воздухе сопряжена с влиянием на тепловые поля динамики воздушных масс. Причем, охлаждающее влияние может быть настолько интенсивным, что данные диагностики могут иметь не релевантный характер. Не рекомендуется проводить обследования при скорости ветра, превышающем 8 м/с.
  • Дождь, туман, мокрый снег. Диагностику можно проводить только при слабых сухих осадках (снег) или слабом моросящем дожде.
Другой группой условий, которые необходимо учитывать при обследовании электрооборудования являются характеристики оборудования как объекта изучения:
  • Токовая нагрузка. Температура токоведущего узла зависит от нагрузки и прямо пропорциональна квадрату тока, проходящему через контролируемый участок. Данное положение проиллюстрировано примером, приведенным ниже.
  • Нагрев индукционными токами.
  • Влияние излучательной способности материалов. При коэффициенте излучения объекта меньше 0,2 Инфракрасную диагностику проводить не целесообразно.
Третья группа ограничений – оборудование:
  • Развитие матричных технологий за последнее пятилетие привело к значительному удешевлению приборов на базе микроболометрических технологий. Однако, следует учитывать требования руководящих документов и требований к диагностическим приборам, предъявляемых заказчиком. Так, если для контроля электрических шкафов можно использовать визуализирующий прибор на базе матриц менее 160х120, то контроль высоковольтного оборудования, даже прибором с такой матрицей, будет крайне затруднен. Идут неутихающие споры производителей, готовых финансировать продвижение своих идей в нормативы, о спектральных характеристиках тепловизоров, наиболее благоприятных для контроля оборудования. Оставим этот спор в стороне, отсылая к учебнику по физике, где специалист, сам в состоянии подчерпнуть информацию о преимуществах и недостатках 3-5 или 8-12 мкм.
  • В качестве сопутствующих к тепловизору устройств для тепловизионного контроля мы советуем применять : портативную метеостанцию, инфракрасный пирометр, фотоаппарат (встроенными сложно делать хорошие фото в ночное время), штатив, необходимый набор линз, бинокль, дальномер лазерный, средства индивидуальной защиты.
Базовые нормативы, методики тепловизионного обследования электрооборудования
  • РД 153-34.0-20.363-99 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДИКИ ИНФРАКРАСНОЙ ДИАГНОСТИКИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И ВЛ.
  • Объемы и нормы испытаний электрооборудования, РД 34.45-51.300-97, РАО «ЕЭС России», Москва, ЭПАС, 1998.
  • Рекомендации по проведению тепловых испытаний силовых масляных трансформаторов (и автотрансформаторов) на месте их установки, Москва, Энергия, 1972 год.
  • С.А. Бажанов «Инфракрасная диагностика электрооборудования распределительных устройств». Приложение к журналу «Энергетик», Москва, 2000 год.
  • В.П. Вавилов «Инфракрасная термография и тепловой контроль», и.д. Спектр, Москва, 2009 год.
  • Неразрушающий контроль, том. 5, справочник под редакцией Клюева, Москва, Машиностроение, 2002 год.
Примеры тепловизионной диагностики электрооборудования:
  • Тепловизионный контроль силовых трансформаторов.
Тепловизионная диагностика трансформаторов тока – один из наиболее ответственных и сложных видов теплового контроля состояния электрооборудования, который целесообразно проводить в комплексе с ставшими уже классическими методами – хроматографией и анализом компонентного состава газов в масле.
Ниже приведены термограммы, визуализирующие контроль состояния трансформатора тока и основные диагностируемые параметры.

Термограмма 1. Нагревов в местах подсоединений внешних проводников к зажимам вводов не выявлено. Температура тел маслонаполненных вводов имеет однородное распределение.
Термограммы 2,3. Анализ температурных полей на поверхности трансформатора выявляет следующие характеристики:Максимальная температура на поверхности АТ 42.25 °С. Температура маслонасосов ~ 37.8 °С и имеет равномерный нагрев по поверхности. Дутьевые вентиляторы со стороны ОРУ 110 кВ находятся в работе и имеют однородную температуру. Уровень масла в расширительном баке можно оценить по распределению температур на его поверхности (зеленый цвет палитры, температура ~ 30 °С).
    Тепловизионный контроль трансформаторов напряжения
Сложный для анализа и неоднозначный в интерпретации вид электрооборудования, включаемый в список на тепловизионную диагностику. Контроль неоходимо проводить с 3-х позиций 120 градусов относительно друг друга . Наилучшее время для диагностики – до наступления летней максимальной температуры.
Ниже приведены примеры тепловизионного обследования трансформаторов тока и основные контролируемые для данного вида электрооборудования параметры.

Термограмма 4. Болтовые соединения зажимов трансформаторов имеют одинаковую температуру. Температура тел трансформаторов имеет однородное распределение. Контроль данных элементов проводился с трех точек и не выявил локальных нагревов и аномальных температурных зон. Для каждой из фаз приведены термопрофили распределения температуры по высоте элемента ТН.
  • Тепловизионный контроль трансформаторов тока

Контроль неоходимо проводить с 3-х позиций 120 градусов относительно друг друга . Наилучшее время для диагностики – до наступления летней максимальной температуры.

Термограмма 5. Температура тел трансформаторов (фарфоровых покрышек) и расширительных баков имеет однородное распределение. Нагревов болтовых соединений не выявлено. Контроль данных элементов проводился с трех точек и не выявил локальных нагревов и аномальных температурных зон на поверхности тел.
Термограмма 6. Выявлен нагрев болтовых соединений фаз A,B,C в сторону АТ. Аварийный дефект. Требует немедленного устранения. Требуется очистка контактных площадок и протяжка болтовых соединений. Температура тел трансформаторов и расширительных баков имеет однородное распределение. Контроль данных элементов проводился с трех точек и не выявил локальных нагревов и аномальных температурных зон на поверхности тел.
  • Выключатели масляные, воздушные, вакуумные, элегазовые

Для различных типов выключателей производится измерение температур узлов контактных систем.Аномалии должны картироваться тепловым методом для двух, трех сторон.

Термограмма 7. Контроль данных элементов проводился с трех точек и не выявил локальных нагревов и аномальных температурных зон. Нагревов болтовых соединений не выявлено. Асимметрия температур покрышек фаз не выявлена.