Методика термографического контроля электротехнического оборудования

Тепловизионная диагностика

Одно из наиболее востребованных направлений среди неразрушающих методов контроля относится к дистанционной диагностике электрических сетей и коммутационного оборудования. Внедрение данной технологии позволило намного сократить суммарные затраты на эксплуатационные и приёмосдаточные испытания, поэтому методика проведения тепловизионного обследования электрооборудования подробно регламентирована и проводится на основании чётких технических рекомендаций.

Отдельно подчеркнём, что использование тепловизора для уточнения измерений, проводимых электротехнической лабораторией, позволяет определять не только явные поломки, но и разные стадии развития дефектов, своевременное устранение которых позволит избежать критических ситуаций.

Где применяется тепловизионная съемка электрооборудования

Проблемное соединение

С учётом того, что современная версия термографической диагностики базируется на применении компактных переносных устройств, можно утверждать, что тепловизионный контроль применим к любой электротехнической системе, причём, как на стадии приёмосдаточных испытаний, так и в ходе эксплуатации.

Более детально о сущности термографических методов обследования мы рассказывали в статье «Особенности термографических измерений и диагностики», здесь же напомним, что данная технология базируется на простом физическом факте: неисправный элемент силовой электросети выделяет больше тепла.

Поскольку тепловизор позволяет «увидеть», как распределены тепловые потоки на любом исследуемом объекте, то съемка электротехнического оборудования в этом спектре электромагнитного излучения сразу отображает его техническое состояние.

Не сегодняшний день термографический поиск неисправностей применяется в следующих областях электротехники:

  • проверка исправности коммутирующих элементов (как в силовых, так и в распределительных сетях);
  • контроль рабочих режимов трансформаторов;
  • дистанционный контроль баланса фаз в электрических сетях высокого напряжения;
  • поиск проблемных соединений в скрытой проводке (актуально даже для домашних распределительных сетей);
  • контроль режимов работы электрических генераторов тепловой энергии (тёплые полы, электрокотлы и т.д.).
Отдельно отметим, что силовые сети передачи электроэнергии – это не только провода и коммутаторы, но и целый комплекс дополнительного оборудования, состоящего из механических и гидравлических систем.

Тепловизионный контроль трансформатораТак, до появления тепловизионного контроля, особенно проблематичным был поиск поломок в масляных системах охлаждения трансформаторов. Серия измерений, выполняемая ЭТЛ для проверки масляных контуров электроустановок, включает десятки отдельных замеров, часть которых должна производиться в лабораторных условиях.

Учитывая, что подобные работы выполняются с отключением оборудования и с привлечением высококвалифицированных специалистов, прямые и косвенные затраты на их проведения всегда были очень высокими.

С помощью тепловизора получить заключение об общем состоянии трансформатора можно в разы быстрее и без отключения электроустановки.

Второй фактор, который обусловил внедрение тепловизионного контроля в ассортимент услуг практический каждой аккредитованной электротехнической лаборатории, это возможность быстро определять проблемные зоны электросети, не подвергая её критическим перегрузкам.

При этом, объединение термографии и классических методов электроизмерений оказалось настолько эффективным, что многие заказчики теперь работают только с теми исполнителями, которые предлагают комплексное обследование с минимальными затратами времени на проведение обследования.

Возможности метода тепловизионной диагностики

Зоны повышенного нагрева

Выше уже было сказано, что тепловизор позволяет сразу увидеть дефектный элемент электросети. Но для принятия решения о его ремонте или замене этого недостаточно, так как необходимо определить, на какой стадии износа он находится.

Согласно классической методике проверки, для определения указанной характеристики необходимо каждый из потенциально «опасных» узлов подвергнуть нагрузочным испытаниям, сопровождаемых сложными подготовительными мероприятиями.

Профессиональное термографическое обследование позволяет добиться всех необходимых результатов без демонтажа, без дополнительных коммутаций и даже без отключения электроустановки. Это возможно благодаря тому, что современные тепловизоры формируют полную температурную карту снимаемого объекта, позволяющую получить точные температурные показатели для каждой его точки. По уровню отклонения этих данных от рабочей температуры объекта можно судить о степени износа.

Но подчеркнём, что в данном случае крайне важно, чтобы измерения производились в полном соответствии с регламентом тепловизионного контроля электрооборудования, сформулированным в РД 153-34.0-20.363-99 и выполнялось специалистами, обладающими соответствующими лицензиями.

В общем случае, применение термографической съемки электрооборудования позволяет достигать следующих целей:

  • выявить дефектный элемент электрический сети;
  • определить категорию поломки (или износа);
  • быстро определить общее состояние сети (в пределах нормы или нет, необходимы дополнительные испытания или нет, и т.д.);
  • оценить равномерность распределения нагрузки на кабельные линии (дистанционный контроль баланса фаз);
  • оперативно выявлять отклонения от нормального режима работы в системах масляного охлаждения трансформаторов и других силовых электроустановок.

Особенности тепловизионных испытаний

Прежде, чем начать рассмотрение особенностей конкретных методик тепловизионного контроля электрооборудования, обратим внимание на то, что в электросетях сам факт нагрева рабочего элемента не является однозначным признаком неисправности, поскольку любой кабель или коммутирующий узел, по которому протекает ток, всегда выделяет тепло.

Допустимые температуры контактов

Это означает, что электротехническая термограмма всегда должна отражать тепловые потоки, возникающие на базе собственного излучения проверяемого узла, и предоставлять технологам точную информацию о распределении температур на поверхности установки.

Степень износа того или иного узла оценивается по отклонению его фактической температуры от стандартных рабочих температур.

Для описания фактического состояния узла определяют три степени износа:

  • «начальная степень» (отклонение в 5-100C, устранение может быть отложено до планового ремонта);
  • «развившийся дефект» (10-300C, рекомендуется устранение в ближайшее время);
  • «аварийный дефект» (свыше 300C, необходим срочная остановка оборудования и ликвидация неисправности).

Но так же, как и при термографической диагностике зданий и сооружений, в ходе тепловизионного контроля электрооборудования следует учитывать взаимное влияние элементов электроустановки друг на друга, а также воздействие внешних факторов.

К воздействиям окружающей среды относят:

  • температуру воздуха в помещении или на территории, где установлено проверяемое оборудование;
  • нагрев от прямых и отражённых солнечных лучей;
  • силу ветра;
  • туман;
  • дождь, снег.

К факторам взаимного влияния относят нагрев, возникающий вследствие электромагнитной индукции, что довольно часто происходит в силовых сетях промышленного оборудования.

Кроме этого, при проверке высоковольтных электросетей немаловажное значение имеют:

  • расстояние до контролируемого объекта;
  • степень затухания инфракрасного излучения в конкретных метеорологических условиях;
  • излучающая способность материалов.

С учётом перечисленных особенностей, практический план термографического обследования электрооборудования должен разрабатываться на основании следующих рекомендаций.

Время проверки

Оптимальный климатический сезон для снятия термограмм в электроустановках – конец осени или начало весны.

В большей степени данная рекомендация обусловлена естественным температурным контрастом, но так же стоит учитывать, что электросеть обычно проверяется перед пиковыми нагрузками (зима) и после таковых (весна), для обнаружения последствий интенсивной эксплуатации.

Наиболее подходящее время суток – ночь, утро или дневные часы в пасмурный день.

Важно учитывать, что прямые солнечные лучи нежелательны при тепловизионном обследовании не только из-за того, что они нагревают исследуемый объект, но и по той причине, что так возникают тепловые аномалии в виде отражения от объектов с хорошей отражающей способностью.

Режим работы оборудования

Трансформаторы, как правило, проверяются на холостом ходу. Для остальных видов цепей контрольные замеры желательно выполнять в момент максимальных нагрузок.

Климатические факторы

Очевидно, что снег и дождь значительно затруднят получение точных данных, а также потребуют сложного анализа собранных результатов, поэтому в таких условиях выполнять замеры следует только в критических ситуациях.

Не менее важно и отсутствие сильного ветра, поскольку показания, снятые при разных скоростях ветра, могут отличаться в разы.

Подготовка поверхности

В ходе тепловизионого обследования крайне важно учитывать коэффициент излучения исследуемых поверхностей. Таблица со значениями этого коэффициента для типовых электротехнических материалов приведена в РД 153-34.0-20.363-99.

Из неё следует, что для получения достоверных данных исследуемый объект должен быть очищен от ржавчины и грязи, а также обследован на предмет «соседства» материалов с большой разницей в излучающих характеристиках.

Следует учитывать, что кроме затухания инфракрасного излучения при прохождении через блокирующие слои (например, ржавчину), может возникнуть эффект «ложного перегрева», возникающий из-за присутствия в электроустановке поверхностей с высоким значением коэффициента излучения.

Если же такие поверхности обнаружены, необходимо выполнить дополнительную калибровку прибора с помощью специальных маркеров с коэффициентом излучения, равным единице.

Когда тепловизионный мониторинг является выгодным

В электротехнических системах, как нигде, важно своевременно выявлять критические состояния конструкционных элементов, поскольку любой сбой в оборудовании данного типа нередко связан с нарушением производственной программы и, следовательно, со значительными косвенными убытками.

В связи с чем, тепловизионный контроль применяется не только для плановых проверок, но и для профилактической диагностики. Подобный мониторинг позволяет своевременно выявлять зарождающиеся дефекты и устранять их без потерь на ликвидацию последствий, возникающих после аварийных ситуаций.

На крупных производственных предприятиях давно оценили эффективность такой методики, и тепловизионный мониторинг наиболее ответственных участков электросетей давно включён в технологический график регулярных проверок.

В частности, подобным образом контролируются следующие элементы электроустановок:

  • силовые коммутационные шины с механическим присоединением кабелей (чаще всего из-за окисления выходят из строя болтовые соединения);
  • щиты с релейными устройствами, постоянно работающими в переходных режимах (так выявляются межвитковые замыкания);
  • электродвигатели всех типов и категорий;
  • автоматические переключающие устройства (для обнаружения «сгоревших» или окислившихся контактов).

Отдельно отметим, что в электротехнике стоимость ликвидации дефекта на ранней стадии в разы меньше затрат, необходимых для устранения аварийных ситуаций, возникших из-за его перехода в критическое состояние.

Избыточная температура в соединениях

Чтобы обосновать предыдущее утверждение, приведём наглядный пример из реальной практики нашей лаборатории.

В ходе профилактического мониторинга на одном из производственных предприятий были выявлены критические режимы работы в цепях питания основного технологического конвейера.

В ходе визуального осмотра данный дефект обнаружить было невозможно, поскольку его причиной было внутреннее окисление болтового соединения.

Устранение неисправности на основании нашего отчёта заняло не более 1 часа и потребовало минимальных материальных затрат.

Но если данная неполадка всё-таки дошла бы до критического состояния, то её ликвидация сопровождалась бы полным остановом конвейера на несколько часов, переустановкой оконцевателя на силовой шине, а также заменой самой коммутационной шины.

В завершение обзора сформулируем один простой вывод: тепловизионная диагностика и мониторинг не решают всех проблем электросети, но значительно упрощают и ускоряют проведение основных электроизмерительных испытаний.

Электротехническая лаборатория «Мега.ру» принимает заказы на проведение комплексной диагностики электрооборудования, включая предварительное и контрольные термографическое обследование. Уточнить детали сотрудничества и рассчитать точную стоимость работ можно, связавшись с нашими специалистами любым способом связи, размещенным на странице «Контакты».

 

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: