Тепловизионный контроль оборудования
Общие сведения о тепловизионном контроле объектов
В последние годы в электроэнергетике намечается тенденция к последовательному переходу от системы планово-предупредительных ремонтов к ремонтам по действительному техническому состоянию оборудования. Такой переход предопределяет внедрение и развитие различных методов диагностики состояния электрооборудования. Одним из таких методов является тепловизионный контроль электрооборудования.
Прежде чем перейти к тепловизионному контролю оборудования рассмотрим основные принципы измерения температуры объектов на расстоянии.
Как измеритель температуры общеизвестен термометр, измеряющий температуру объекта при прямом контакте с ним. Если необходимо измерить температуру объекта, непосредственный контакт с которым опасен или невозможен (гирлянда изоляторов ВЛ), контактный термометр не годится. Для такого измерения необходим пирометр.
Пирометр определяет температуру объекта по силе инфракрасного излучения, которое выделяет каждый объект. Инфракрасное излучение через объектив попадает на чувствительный элемент пирометра, который выдает напряжение, пропорциональное температуре источника излучения. Электронные преобразователи пирометра формируют на дисплее цифровую запись значения температуры. Пирометр измеряет температуру только в определенной точке объекта.
Для получения картины распределения температуры по всему объекту (трансформатору) требуется тепловизор, в котором чувствительный элемент быстро и автоматически перемещается по вертикали и горизонтали. В оперативной памяти тепловизора создается таблица из строк и столбцов (рис. 11.1), в каждой ячейке, которой находится информация о температуре одной точки объекта. Размер таблицы на рис. 11.1, показан упрощенно. В реальных тепловизорах количество ячеек намного больше. Например, в тепловизоре ThermaCAM E2 формируется таблица размером 160х120 ячеек.
После записи в памяти тепловизора информации о температурах точек объекта происходит создание изображения, в котором каждой точке с определенной температурой присваивается свой цвет: чем выше температура, тем ярче цвет.
Изображение передается на жидкокристаллический дисплей. Это изображение, напоминающее естественное изображение объекта, является искусственным, поскольку создано по температурам точек реального объекта.
Наличие связи тепловизора с персональным компьютером позволяет хранить полученную информацию в формате JPEG.
В рассмотренном на рис. 11.1 случае диапазон температур объекта составляет 10оС (20…30оС). Пусть в цветовой палитре имеется 10 цветов: первый цвет (нижний) – черный, второй цвет (следующий снизу) – более светлый, …, десятый цвет (верхний) - белый. Все точки объекта с температурой от 20 до 21°С закрашиваются черным цветом, точки с температурой от 21 до 22°С – вторым цветом, …, точки с температурой от 29 до 30°С закрашиваются десятым белым цветом. Такая раскраска выполняется специальной программой, заложенной в тепловизор.
Рисунок 11.1 - Этапы получение теплограммы объекта
Если разность температур различных точек объекта составляет 10°С, а в цветовой палитре 10 цветов, разрешающая способность тепловизора составляет 1°С (каждому градусу соответствует свой цвет). Тепловизоры выполняются с различной разрешающей способностью и различным температурным диапазоном.
При тепловизионном контроле электрооборудования следует применять тепловизоры с разрешающей способностью 0,1…0,2°С. Это означает, что две точки объекта с разностью температуры 0,1..0,2оС будут отличаться цветом. Верхний предел температурного диапазона тепловизора должен быть не менее 200 ° С, нижний — около 0оС.
Искусственное изображение, несущее цветовую информацию о температурах различных точек объекта, называется теплограммой объекта, а исследование объектов с помощью тепловизора – тепловизионным контролем.
Характерные теплограммы оборудования с дефектами
Некоторые характерные теплограммы электрооборудования с дефектами различного характера приведены в табл. 11.1. Эти теплограммы получены в Мосэнерго и Тулэнерго при тепловизионном контроле электрооборудования и опубликованы в Интернете.
Таблица 11.1
| Оборудование | Теплограмма | Что наблюдается | Причина |
| Трансформатор | 
| Отсутствие нагрева одного из радиаторов системы охлаждения | Забита шламом труба радиатора или закрыт вентиль |
| Трансформатор тока | 
| Перегрев контактного соединения | Ослабление контактного соединения, увеличение переходного сопротивления |
| Трансформатор напряжения | 
| Повышенный нагрев фарфоровой покрышки | Витковое замыкание |
| Масляный выключатель | 
| Перегрев контактного соединения | Ослабление контактного соединения, увеличение переходного сопротивления |
| Масляный выключатель | 
| Перегрев контактных соединений | Ослабление контактных соединений, увеличение их переходного сопротивления |
| Разъединитель | 
| Перегрев контакта между ножами | Ослабление контактного давления и увеличение переходного сопротивления |
Продолжение таблицы 11.1
| Разъединитель | 
| Нагрев части поверхности опорного изолятора | Трещина на корпусе опорного изолятора |
| Разъединитель | 
| Нагрев части поверхности опорного изолятора | Трещина на корпусе опорного изолятора |
| Разрядник вентильный | 
| Отсутствует нагрев фарфоровой покрышки верхнего элемента | Верхний элемент разгерметизирован и залит водой |
| Вводы трансформатора | 
| Перегрев фарфоровой покрышки среднего ввода | tgδ масла во вводе более 10% |
| Гирлянда изоляторов | 
| Отсутствие нагрева у третьего изолятора со стороны провода | Пробит изолятор |
| Вводы трансформатора | 
| Отсутствие нагрева средней части у правого ввода | Нарушение циркуляции масла из-за разбухания бумажной изоляции остова или шламообразования |