Тепловизионное обследование электроустановок

Согласно закону Джоуля-Ленца, мощность тепловой энергии, выделяющейся в проводнике с током, пропорциональна сопротивлению проводника и квадрату тока. Ухудшение электрического контакта вследствие окисления и уменьшения площади контакта приводит к росту его сопротивления и повышению температуры. Дефекты в энергонагруженных узлах образуются непрерывно, и опыт передовых стран показывает, что с помощью периодической ИК диагностики число возникающих и деградирующих дефектов можно поддерживать на некотором минимальном уровне.

Основные преимущества тепловизионного метода обследования электроустановок:

•   безопасное обслуживание;
•   снижение эксплуатационных расходов;
•   улучшенное и более дешевое техобслуживание;
•   рост прибыли.

Объекты тепловизионного контроля в электроэнергетике

Массовыми объектами контроля в электроэнергетике являются контакты закрытых и открытых распределительных устройств. Установлено следующее распределение дефектов по контактам:

• болтовые соединения — 50%,
• опрессованные — 5,1%,
• сварные — 1,3%,
• контакты разъединителей — 43%,
• провода — 0,6%.

Дефектовка при тепловизионном обследовании электроустановок

Величины перегревов идентифицируются на 3-х или 4-х уровнях. Для ряда объектов в качестве критерия отбраковки могут быть приняты рекомендации Международной электротехнической комиссии. При диагностике контактов рекомендуют следующие критерии отбраковки в пересчете на 50%-ную нагрузку:

• перегрев до 5^оС означает нормальный контакт;
• 5^оС…35^оС — контакт подлежит обслуживанию при плановом ремонте;
• 35^оС…85^оС  — контакт подлежит обслуживанию при текущем ремонте;
• более 85^оС — необходим внеплановый ремонт контакта в срок не более 3-х месяцев.

Скорость проведения тепловизионного обследования электрооборудования

Стопроцентный осмотр электрической подстанции средних размеров проводится в течение нескольких часов одним-двумя операторами. В последнее время термограммы записывают во флэш-память (flash memory, flash stick) с последующим изготовлением отчета, где содержится описание обнаруженных дефектов и рекомендации по ремонту. ИК термограммы могут сопровождаться обычной фотографией, что позволяет лучше идентифицировать объект контроля.

Тепловизионное обследование ЛЭП, аэросъемка

Для осмотра опор высоковольтных линий электропередач (ЛЭП) тепловизор устанавливают на вертолете. На одних вертолетах съемку производят через люк, на других необходимо открыть боковое окно и вести съемку под углом к линии ЛЭП. Анализ контактов ЛЭП возможен при скорости до 100 км/ч. В западной практике вертолет часто зависает сбоку от опоры для получения оптимального изображения. Бортовую съемку рекомендуется производить в предрассветные или вечерние часы (в крайнем случае, при пасмурной погоде) из-за возможных солнечных бликов от блестящих поверхностей и почвы. На подстанциях солнечные блики весьма напоминают перегревы, однако их легко идентифицировать при обходе объекта оператором: блик перемещается по поверхности объекта, тогда как «температурный отпечаток» дефекта остается на одном месте.

Тепловизионное обследование изоляторов

Другим массовым объектом контроля являются изоляторы, для инспекции которых требуется более высокое температурное разрешение по сравнению с диагностикой контактов. Перегретые дефектные секции фарфоровых изоляторов видны на термограмме при повышенной влажности воздуха вследствие возросшего тока утечки.

Следует также отметить возможность проверки вводов и изоляторов силовых трансформаторов, шинных мостов, фарфоровых крышек электроаппаратов, рубильников, предохранителей, вентильных разрядников, щеток электрических машин. В ряде случаев отмечались температурные аномалии силовых трансформаторов, соответствующие внутренним дефектам, до того, как это было подтверждено результатами хроматографического анализа масла.

Электроэнергетика является одной из областей наиболее успешного применения тепловидения, поскольку обнаруживаемые температурные градиенты могут достигать десятков градусов, что существенно облегчает их идентификацию на фоне помех. Ведущие РЭУ России используют тепловидение в течение десятилетий для штатной проверки ОРУ и ЗРУ. Основные требования к тепловизионной диагностике электроэнергетических установок изложены в  соответствующих нормативах бывшего Минэнерго РФ, брошюре С.А. Бажанова и методических указаниях РАО «ЕЭС России».

Применение тепловизионного контроля в электроэнергетике

Электротехническое оборудование электростанций и сетей	Выявляемые неисправности и выполняемые виды работ
Генераторы	Выявляемые неисправности и выполняемые виды работ Межлистовые замыкания статоров Ухудшение паек обмоток Оценка теплового состояния щеточных аппаратов Нарушения работы систем охлаждения статоров Проверка элементов систем возбуждения
Трансформаторы	Очаги возникновения магнитных полей рассеивания Образование застойных зон в баках трансформаторов за счет шламообразования, разбухания или смещения изоляции обмоток, неисправности маслосистемы Дефекты вводов Оценка эффективности работы систем охлаждения
Коммутационная аппаратура	Перегрев контактов токоведущих шин, рабочих и дугогасительных камер Оценка состояния внутрибаковой изоляции Дефекты вводов, делительных конденсаторов Трещины опорностержневых изоляторов
Воздушные линии электропередач	Перегревы контактных соединений проводов
Маслонаполненные трансформаторы тока	Перегревы наружных и внутренних контактных соединений Ухудшение состояния внутренней изоляции обмоток
Вентильные разрядники и ограничители перенапряжений	Нарушения герметизации элементов Обрыв шунтирующих сопротивлений Неправильная комплектация элементов
Конденсаторы	Пробой секций элементов
Линейные ВЧ заградители	Перегревы контактных соединений
КРУ, КРУН, токопроводы	Перегревы контактных соединений выключателей, разъединителей, трансформаторов тока, кабелей, токоведущих шин и т.п.
Кабельное хозяйство электростанций	Перегревы силовых кабелей, оценка пожароопасности кабелей