Общиесведенияотепловизионномконтролеобъектов

Впоследниегодывэлектроэнергетике намечаетсятенденцияк последовательному переходуотсистемыпланово-предупредительных ремонтовкремонтамподействительному техническомусостоянию оборудования. Такойпереходпредопределяетвнедрениеиразвитие различных методов диагностики состояния электрооборудования. Однимизтакихметодовявляетсятепловизионный контроль электрооборудования.

Преждечемперейтиктепловизионному контролюоборудования рассмотримосновныепринципыизмерениятемпературы объектовна расстоянии.Как измеритель температуры общеизвестен термометр, измеряющий температуруобъектаприпрямомконтактесним.Если необходимоизмеритьтемпературуобъекта,непосредственныйконтактс которымопасенилиневозможен(гирлянда изоляторовВЛ),контактный термометрнегодится.Длятакогоизмерениянеобходимпирометр.

Пирометропределяеттемпературу объектапосилеинфракрасного излучения,котороевыделяеткаждыйобъект.Инфракрасное излучение через объектив попадает на чувствительный элемент пирометра, которыйвыдаетнапряжение,пропорциональноетемпературеисточника излучения.Электронныепреобразователи пирометраформируютна дисплеецифровуюзаписьзначениятемпературы. Пирометризмеряет температурутольков определеннойточкеобъекта.

Дляполучениякартиныраспределения температурыповсему объекту(трансформатору) требуетсятепловизор,вкотором чувствительный элементбыстроиавтоматическиперемещаетсяпо вертикалиигоризонтали. Воперативнойпамятитепловизора создается таблицаиз строки столбцов(рис.4.1),вкаждойячейкекоторой находитсяинформацияотемпературе однойточкиобъекта.Размер таблицынарис.4.1,показанупрощенно. Вреальныхтепловизорах количество ячеек намного больше. Например, в тепловизоре ThermaCAME2формируетсятаблицаразмером160х120 ячеек.

Послезаписивпамятитепловизора информацииотемпературах точекобъектапроисходитсозданиеизображения, вкотором каждой точке сопределеннойтемпературойприсваиваетсясвойцвет:чемвыше температура,темярчецвет.Изображениепередаетсянажидкокристаллический дисплей.Это изображение,напоминающее естественноеизображениеобъекта, является искусственным, посколькусозданопотемпературамточек реальногообъекта.

Наличие связи тепловизора с персональным компъютером позволяетхранитьполученнуюинформациюв форматеJPEG.

Врассмотренном нарис.4.1случаедиапазонтемпературобъекта составляет 10оС (20…30оС). Пусть в цветовой палитре имеется 10 цветов:первый цвет(нижний)– черный, второй цвет(следующий снизу)–болеесветлый, …,десятыйцвет(верхний) -белый.Всеточки объектастемпературойот20до21°Сзакрашиваютсячернымцветом, точкистемпературой от21до22°С–вторым цветом,…,точкис температуройот 29 до 30°С закрашиваютсядесятым белым цветом. Такаяраскраскавыполняется специальнойпрограммой, заложеннойв тепловизор.

Рис.4.1. Этапыполучениетеплограммыобъекта

Если разность температур различных точек объекта составляет 10°С, а в цветовой палитре 10 цветов, разрешающая способностьтепловизора составляет1°С(каждомуградусусоответствует свойцвет). Тепловизорывыполняютсясразличнойразрешающейспособностьюи различнымтемпературнымдиапазоном.Притепловизионномконтролеэлектрооборудования следует применятьтепловизорысразрешающейспособностью0,1…0,2°С.Это означает, что две точки объекта с разностью температуры0,1..0,2оС будутотличатьсяцветом.Верхнийпределтемпературного диапазона тепловизорадолженбытьнеменее200 ° С, нижний–около0оС.Искусственное изображение, несущеецветовуюинформацию о температурах различныхточекобъекта,называется теплограммой объекта,аисследование объектовспомощьютепловизора – тепловизионнымконтролем.

Характерныетеплограммыоборудованиясдефектами. Некоторыехарактерныетеплограммыэлектрооборудования с дефектамиразличного характераприведенывтабл.4.1.Эти теплограммыполученывМосэнергоиТулэнергопритепловизионном контролеэлектрооборудованияи опубликованыв Интернете.

Характерныетеплограммыэлектрооборудования с дефектами.Таблица 4.1

Тепловизионныйконтрольоборудовании

ТепловизионныйконтрольоборудованияРУнанапряжениедо35 кВдолженпроводиться нереже 1разав3года,дляоборудования напряжением110…220кВ–нереже1разв2года.Оборудованиевсех напряжений, работающее в зонах с высокой степенью загрязнения атмосферыдолжнопроверятьсяежегодно.

Тепловизионный контрольвсехвидовсоединенийпроводовВЛ долженпроводитьсянереже1разав6лет.ВЛ,работающие с предельными токовыминагрузками,большимиветровымии гололедными нагрузками,взонахсвысокойстепеньюзагрязнения атмосферы, а также ВЛ, питающие ответственных потребителей, должныпроверятьсяежегодно.Оценкатепловогосостоянияэлектрооборудованияитоковедущих частейвзависимостиотусловийихработыиконструкции может осуществляться:по допустимымтемпературамнагрева; превышениямтемпературы; избыточнойтемпературе. коэффициентудефектности;динамикеизменениятемпературыво времени;путемсравненияизмеренныхзначенийтемпературы объектас другим,заведомоисправнымоборудованием.

Превышениетемпературы -разностьмеждуизмеренной температуройнагреваи температуройокружающеговоздуха.

НаибольшиедопустимыетемпературынагреваΘдопипревышения температуры∆Θдоп длянекоторогооборудования, еготоковедущих частей,контактови контактныхсоединенийприведеныв табл.4.2.

Избыточнаятемпература -превышение измереннойтемпературы контролируемогоузланадтемпературойаналогичныхузловдругихфаз, находящихсяв одинаковыхусловиях.

Коэффициент дефектности – отношение измеренного превышениятемпературы контактногосоединениякпревышению температуры, измеренному на целом участке шины (провода), отстоящемот контактногосоединениянарасстояниинеменее1 м.

Рассмотримосновныепринципытепловизионного контроля оборудованиясистемэлектроснабжения.

Состояниеконтактовиконтактных соединенийоборудования оцениваетсяпо избыточнойтемпературепри рабочихтоках нагрузки Iраб=0,3…0,6Iном.Вкачественормативаиспользуется значение температуры,приведенноек0,5Iном

(4.1)

где∆Θ0,5- избыточнаятемпературапри токенагрузки0,5 I ном;∆Θраб- избыточнаятемпературапри рабочемтокенагрузки I раб.

НаибольшиедопустимыетемпературынагреваТаблица4.2

Примечание.Контакт–токоведущаячастьаппарата,котораявовремяоперации размыкаетилизамыкаетэлектрическуюцепь; контактноесоединение–токоведущее соединение (болтовое, сварное или другое), обеспечивающее непрерывность токовойцепи.

Тепловизионныйконтрольприрабочихтоках,меньших0,3Iном,не способствуетвыявлениюдефектовнараннейстадииих развития.

Степеньнеисправности контактовиконтактныхсоединений оцениваетсяследующимобразом:

∆Θ0,5 =5…10°С-начальнаястепеньнеисправности,которую следуетдержатьподконтролемиприниматьмерыпоееустранению во времяпроведенияремонта,запланированногопо графику;

∆Θ0,5 =10…30°С-развившийсядефект;следуетпринятьмерыпо устранению неисправности при ближайшем выводе электрооборудованияиз работы;

∆Θ0,5>30°С-аварийныйдефект,требующий немедленного устранения.

Токоведущие части.Приоценкетепловогосостояниятоковедущих частейразличаютстепенинеисправности,исходяиз следующих значенийкоэффициентадефектности:

до1,2–начальнаястепеньнеисправности,которуюнужнодержать подконтролем;

1,2…1,5–развившийся дефект;следуетпринятьмерыпо устранениюнеисправностипри ближайшемвыводелинии из работы;более1,5 – аврийныйдефект;требуетсянемедленноеустранение.

Силовыетрансформаторы. Тепловизионныйконтроль трансформаторов напряжением110кВивышепроизводитсяпри решении вопроса о необходимости их капитального ремонта. Снимаютсятеплограммыповерхностибакатрансформатора, элементов системыохлаждения,вводови другие.

При анализетеплограмм:сравниваются междусобойнагревывводовразныхфаз трансформатора;сравниваютсянагревыисследуемоготрансформатора снагревами однотипныхтрансформаторов;проверяется динамикаизменениянагревоввовремениив зависимостиот нагрузки;определяютсярасположенияместлокальныхнагревов;сопоставляются месталокальныхнагревовсрасположением элементовмагнитопроводаи обмоток;определяетсяэффективностьработысистемохлаждения.

Маслонаполненные вводы.Состояниевводаоцениваетсяпо распределению температурыповысотеввода.Нарис.4.2показан характерраспределения температурыповысотемаслонаполненного вводапри нормальномегосостояниии некоторыхдефектах[15].

СлучайДиллюстрируетсятеплограммой,приведеннойнарис.4.3. Видно,чтотемпература среднейчастиправоговводаниже,чемвдвух другихфазах.

Измерительныетрансформаторы. Дляоценкисостояния внутреннейизоляцииизмеряютсятемпературы нагреваповерхностей фарфоровыхпокрышек,которыенедолжныиметьлокальныхнагревов, а значения температуры,измеренныев одинаковыхзонах покрышек трехфаз,недолжныотличатьсямеждусобойболеечемна0,3°С.

Рис.4.2. Характерраспределениятемпературыпо высоте маслонаполненноговвода.

Нормальноераспределение температуры(А);распределение температурыпри наличиикороткозамкнутогоконтуравмаслорасширителе (Б);приперегреве внутреннихконтактных соединений (В);припонижении уровнямасла(Г);при нарушениициркуляции масла(разбуханиебумажного остованатоковедущем стержне,шламообразованиеи т.п.) (Д).

Рис.4.3. Теплограммавводовтрансформатора

Аппаратызащитыотперенапряжений. Признакамиисправного состояниявентильногоразрядникаявляются:

одинаковый нагреввовсехфазахверхнихэлементов вместах расположенияшунтирующих резисторов;

практическиодинаковоераспределение температурыпоэлементам однойфазыразрядника; отличиятемпературдолжнынаходитьсяв пределах0,5-5°Св зависимостиот количестваэлементовв разряднике.

Оценкасостояниянелинейныхограничителей перенапряжений осуществляется путемпофазногосравнениятемператур,измеренныхпо высотеипериметрупокрышкиограничителя.Напокрышкенедолжно бытьзон локальногонагрева.

Конденсаторы. Температурынагревакорпусовконденсаторов одинаковоймощностиприодинаковойзагрузкенедолжныотличаться междусобойболеечемв 1,2 раза.

Силовыекабели.Температура нагреватоковедущихжилкабелей, измереннаявместахихподсоединения каппаратам,недолжна превышатьдопустимогозначения.

Воздушныелинииэлектропередачи.Оценкасостоянияконтактных соединенийалюминиевыхисталеалюминиевыхпроводовпроводитсяпо коэффициентудефектности.Нормами[14]устанавливаются следующие степенидефектоввзависимости отвеличиныкоэффициента дефектности:до1,2–начальнаястепеньнеисправности,которуюнужнодержать подконтролем;1,2…1,5–развившийся дефект;следуетпринятьмерыпо устранениюнеисправностипри ближайшемвыводелинии из работы;более1,5 – аврийныйдефект;требуетсянемедленноеустранение.

Взаключение следуетотметитьосновныепреимущества тепловизионного контроляпередтрадиционнымиметодамиоценки состоянияоборудования.Тепловизионный контрольпроизводитсяврабочемсостоянии оборудования,тоестьподнагрузкойинапряжением. Результаты обследованиявтакомсостоянииявляютсяболеедостоверными, чем результатыобследованийпослеснятиянагрузкиилинапряжения.Так, например,длягирляндыизоляторов нагрузкойявляетсянетолько напряжение, ноитяжениепровода.Замеченное тепловизором повреждениеизоляторагирляндыможетоказатьсянезамеченным при осмотрегирляндыпослеснятиясопоры.

Тепловизионный контрольпроводитсябезотключения оборудованияивлюбоевремя.Поэтомутепловизионное обследование оборудованияне мешаетпредприятиювыполнятьсвоюосновнуюзадачу по передачеи распределениюэлектроэнергии.

Посколькуповреждениявыявляютсянаработающемоборудовании, тоимеетсязапасвременидляподготовки выводадефектного оборудования в ремонт, не отключая электроустановку и сокращая времяремонтадоминимума.

Нарядусдругимивидамисовременнойдиагностики, вчастностис хроматографическим анализомтрансформаторногомасла, тепловизионныйконтрольпозволяет:

предупредитьвозникновение аварийныхситуацийв электрооборудовании итемсамымповыситьнадёжность электроснабженияпотребителей;

значительноснизитьзатратынаремонты,посколькуповреждения выявляютсянараннихстадиях;

оценитьдействительноесостояниеэлектрооборудования с определениемзапасаего работоспособности,что особенноактуально дляоборудования,отработавшего15 лети более.