Тепловизионный контроль

Тепловизионный контроль силовых трансформаторов представляет собой вспомогательный способ диагностики. В сочетании с другими методиками он позволяет получить полную информацию о состоянии исследуемого объекта.

Данный способ диагностики позволяет выявить ряд проблем в работе трансформатора:

• появление магнитных полей вследствие нарушения изоляционного слоя отдельных элементов конструкции;
• проблемы с работой системы охлаждения, а также оценка эффективности ее работоспособности;
• нарушение процесса циркуляции масла;
• нагрев обмоток;
• замыкания витков в катушках;
• проблемы с работой контактной системы и т.д.

Тепловизионный контроль трансформаторов является новым методом диагностики этих устройств. Специалисты отмечают ряд проблем, возникающих во время его проведения. Связаны эти проблемы с двумя сложностями:

• После появления локальных проблем в работе трансформатора выделяется тепловая энергия. Однако она частично «заглушается» потоками теплоэнергии, возникающими во время работы устройства и являющимися естественными.
• Работа охлаждающей системы приводит к снижению температурных показателей в месте появления дефекта. Это негативно отражается на результатах обследования.

Анализируя результаты тепловизионного контроля трансформаторов важно учитывать особенности конструкции исследуемого объекта: методику охлаждения катушек и магнитопровода, условия и продолжительность эксплуатации и т.д. Так как состояние элементов конструкции трансформатора определяется по разности температур, то приходится учитывать характер потоков теплоэнергии, исходящих от катушек и магнитопровода.

Основными источниками энергии являются:

• крупные стальные элементы конструкции трансформатора;
• токоведущие элементы входных клемм;
• контакты РПН.

Условия выделения тепловой энергии и характер их распределения сегодня хорошо изложены в технической литературе. В качестве примера можно рассмотреть трансформатор с естественной циркуляцией охлаждающей жидкости. Зона максимально активного движения масла расположена вблизи поверхности бака трансформатора. Именно здесь активно протекает процесс обмена тепловой энергией. Нижние слои охлаждающей жидкости относительно спокойны. В движение они приходят только после резкого роста нагрузки на трансформатор.

В агрегатах с естественным масляным и естественным дутьевым охлаждением разница температурных показателей по высоте устройства составляет 25-35 градусов. В трансформаторах с водно-масляной и принудительно-дутьевой системами охлаждения этот показатель значительно ниже – 5-8 градусов. Здесь стоит напомнить, что даже при выравнивании температуры охладителя по высоте бака, обмен тепловой энергией на обмотках протекает благодаря природной конвекции охлаждающей жидкости. Этот факт говорит о том, что температурный показатель в верхней части катушек значительно превышает значение в нижней.

В результате трансформаторы с естественной циркуляцией охладителя обладают примерно одинаковыми температурными характеристиками по всей высоте обмоток. В устройствах с принудительным движением охладителя его температура в верхней части катушек и в баке существенно отличаются. Именно поэтому скорость старения верхних обмоток выше в сравнении с нижними. Тепловизионный контроль электрооборудования позволяет выявлять все эти аномалии.

Обнаружение изъянов в магнитопроводах

Для эффективного определения качества работы магнитопроводов силовых трансформаторов часто используется хроматографическое обследование состава газообразных веществ, находящихся в масле. По результатам этого исследования можно с высокой точностью определить тип изъяна:

• наличие в охлаждающей жидкости этилена и ацетилена свидетельствует о проблемах в работе магнитопровода;
• появление водорода, этана и метана говорит о нарушении целостности изоляции стяжных шпилек, прессующих колец и т.д.

Проведение тепловизионного контроля позволяет выявить зону появления проблемы в работе магнитопровода. Если после получения этой информации изучить документацию к трансформатору, то можно значительно сократить зону поиска дефекта. Чтобы получить максимально точные данные, тепловизионный контроль электрооборудования рекомендуется проводить на холостом ходу, а также на двух или трех уровнях нагрузки.

Определение изъянов внутри обмоток

Проводя тепловизионный контроль оборудования можно выявить ряд дефектов:

• местный перегрев катушек;
• рост температурных показателей на контактах обмоток;
• выявление застойных зон охлаждающей жидкости;
• процесс шламообразования;
• разбухание изоляции из бумаги и т.д.

Перегревы обмоток, чаще всего крайних, связаны с наличием у трансформаторов полей рассеивания. Зависят они от мощности устройства. При этом потери от этих полей могут составлять до 50 процентов от общего показателя. Если в трансформаторе образовались поля рассеивания, то температура на этих элементах конструкции может превышать номинальное значение в 2 раза.

Согласно имеющейся статистике, чуть более 20 процентов от общего числа отказов связано с нарушением изоляционного слоя, а также с повреждением обмоток. Обнаружение внутренних изъянов в трансформаторе методом тепловизионного контроля оборудования является сложным и трудоемким процессом. Точность этой методики зависит от различных факторов, а изъян чаще всего может быть выявлен на поздних этапах их формирования.

Значительное влияние на процесс распределения температурных показателей по поверхности бака трансформаторов производят меры, которые используются предприятием-изготовителем с целью минимизации потерь в катушках. Неравномерное распределение потерь – один из основных факторов быстрого старения изоляционного слоя обмоток. Кроме этого в такой ситуации возникает локальные перегрев стенок бака.

Исследование работоспособности элементов охладительной системы

Благодаря проведению тепловизионного контроля элементов систем охлаждения трансформаторов можно с высокой степенью точности оценить качество их работы, а в случае выявления неисправностей, своевременно принять меры по их устранению. Тепловизионный контроль электрооборудования в данном случае является одним из лучших методов исследований.

Маслонасос

Разница температур на корпусе маслонасоса и трубопроводах во время работы трансформаторов практически отсутствует. Если в работе маслонасоса появились проблемы, то температура на его корпусе существенно возрастет и превысит температурный показатель трубопровода.

Вентиляторы

Состояние этих элементов конструкции охлаждающей системы трансформаторов оценивается путем сопоставления температур. Основными причинами роста температурных показателей двигателя являются: выход из строя подшипников, замыкание витков в обмотках двигателя, допущенные ошибки при выборе угла атаки крыльчатки и т.д.

Термосифонные фильтры

С помощью тепловизионного контроля трансформаторов можно оценить эффективность работы термосифонных фильтров. Этот элемент конструкции предназначен для постоянной регенерации охладителя во время работы трансформаторов. Поток масла через фильтрующее устройство формируется под воздействием сил, которые также обеспечивают движение охладителя через радиаторы – разность плотности нагретого и остывшего масла.

Термосифонные фильтры в трансформаторах подключаются параллельно трубопроводу радиаторов. В результате температурные показатели на выходе и входе из фильтра во время функционирования агрегата отличаются. Если фильтр настроен правильно, то рост температур носит плавный характер. Если же фильтрующее устройство не функционирует нормально либо вышло из строя, то температурные показатели на входе и выходе будут практически идентичными.

Устройства переключения

Конструкция устройств переключения типа РПВ и их аналогов, устанавливаемых в электрооборудовании, состоит из нескольких элементов: контактора, реактора и переключателя. Последние два элемента устанавливаются в баке. Контактор монтируется на емкости с охлаждающей жидкостью в специальном кожухе и залит маслом.

Это приводит к тому, что контролировать качество работы контактов переключателя весьма проблематично. Однако с помощью тепловизионного исследования этот процесс можно упростить. При нагреве контакты выделяют тепловую энергию, и применение тепловизора позволяет выявить зоны перегрева.

Радиатор

При выходе из строя плоского крана, установленного на радиатор, либо в случае его случайного закрытия, охлаждающая жидкость не может проходить через радиатор. Кроме этого на внутренней поверхности накапливаются продукты разложения бумажной оболочки изоляции и масла. В результате диаметр прохода труб уменьшается. Во время проведения тепловизионного контроля электрооборудования такие участки трубопровода выявляются, так как они имеют более низкую температуру.

Температурные датчики

Лучшим критерием оценки качества работы охлаждающей системы является определение температурных показателей поверхностных слоев охлаждающей жидкости. По большому счету, этот критерий является единственным, с помощью которого можно получить данные высокой точности. Измеряются температурные показатели поверхностных слоев охлаждающей жидкости трансформатора посредством различных устройств. Таким образом, выполняя тепловизионный контроль электрооборудования, например, трансформатора, приходится соотносить температурные показатели на крышке бака, полученные благодаря тепловизору, с информацией, поступающей от температурных датчиков.

Поверхность бака

Получение температурной характеристики бака силовых трансформаторов по вертикали и горизонтали, а также сопоставление полученных данных с особенностями контракции агрегата позволяет получить информацию о природе протекающих в емкости теплопроцессов. Тепловизионные исследования силовых трансформаторов позволяют оценить не только температурные показатели, но также их пофазное распределение.

Маслорасширитель

В процессе изменения теплового профиля трансформатора протекает обмен охлаждающей жидкости между ее объемами, расположенными в маслорасширителе и самом агрегате. Если тепловое состояние устройства стабильно, то теплообменные процессы протекают в первую очередь благодаря передаче тепловой энергии.

Проводя тепловизионные исследования выхлопной трубы оборудования с помощью тепловизора, можно обнаружить резкое снижение температуры на поверхности маслопровода в зоне, расположенной сразу за отсечным клапаном либо газовым реле. Причины возникновения данной аномалии необходимо в обязательном порядке изучать. При этом приходится учитывать конструктивные особенности трансформатора.

Преимущества методики

Оценка работоспособности электрооборудования на предприятиях различных отраслей должна проводиться регулярно. В первую очередь это касается непрерывных производств, а также на предприятиях, работающих со взрывоопасными и горючими веществами. Своевременное проведение тепловизионного контроля силовых трансформаторов и другого электрооборудования позволит выявить изъяны на ранних стадиях их развития, а затем в короткие сроки устранить проблему. С финансовой точки зрения это значительно выгоднее в сравнении с восстановлением работоспособности оборудования после его выхода из строя.

В сравнении с классическими методами обследования тепловизионный контроль электрооборудования обладает рядом плюсов:

• весь комплекс работ выполняется одним сотрудником;
• не нужно разбирать электрооборудование или другое исследуемое оборудование;
• на период проведения обследований не требуется останавливать производство;
• оборудование можно не обесточивать;
• так как во время проведения тепловизионного обследования не приходится контактировать с объектом исследования, то безопасности персонала угроз нет.

Проведение процедуры

Тепловизионный контроль электрооборудования представляет собой дополнительное средство оценки теплового состояния трансформатора. После анализа полученных результатов можно сделать выводы о качестве работоспособности всего устройства и отдельных элементов конструкции. Однако перед началом тепловизионных обследований необходимо изучить конструкцию трансформатора.

Перед началом обследования исследуемые поверхности должны быть очищены от грязи и ржавчины. Это необходимо для выравнивания их излучающей способности. Все измерительные работы рекомендуется проводить в вечернее, а лучше ночное время. Если трансформатор находится на улице, то необходимо выбрать безветренную погоду. Также не рекомендуется проводить обследование во время дождя.

Тепловизор устанавливается на штативе на минимальном удалении от обследуемого трансформатора. Затем выполняется настройка оборудования. Следующим этапом является непосредственно проведение тепловизионных исследований. Происходит это следующим образом:

• Выполняется покадровая регистрация термических изображений в направлении от верхней поверхности крайней фазы к следующей. При этом кадры накладываются в размере10 процентов от их размера.
• Как только будет достигнута боковая поверхность следующей фазы, объектив следует опустить.
• Обследование повторяется в противоположном направлении.

Тепловизионному контролю подвергается вся поверхность бачка. Прибор в каждой точке измерения должен находиться на одном удалении от трансформатора. Наименьшее число точек съемки равно четырем. Наивысший показатель зависит от типа охлаждающей системы, а также месторасположения объекта исследования.

Например, при изучении выносной охладительной системы число точек составит уже шесть. Тепловизионное обследование сопровождается визуальными комментариями исполнителя. В них необходимо отразить режимы работы изучаемых силовых трансформаторов, ход проведения исследования, описание всех наблюдаемых во время съемки явлений и т.д. На этапе обработки информации после завершения тепловизионных исследований выполняется покадровое совмещение итогов съемки в общую тепловую картину. Аномальные температурные показатели сопоставляются с паспортными значениями оборудования. Одновременно фиксируется работа охлаждающей системы, определяется качество циркуляции охлаждающей жидкости в исследованных элементах конструкции.

Наши преимущества

Электролаборатория «ЛабТестЭнерго» представлена на рынке с 2016 года. Хотя это временной отрезок может кому-то показаться незначительным, нами было реализовано большое количество проектов. В штат электролаборатории входят только настоящие профессионалы с опытом работы не менее пяти лет. Они отлично разбираются во всех тонкостях работы электрических установок и оборудования.

Мы оказываем широкий спектр услуг. С их списком можно познакомиться на сайте. Там же указана и их стоимость. Мы имеем все необходимые лицензии для проведения электроизмерительных работ. В списке наших клиентов присутствуют такие известные в России и за ее пределами компании, как Shell, Норникель, Pepsico, Транснефть и т.д. Среди наших преимуществ можно отметить:

• Выполняем электроизмерения оборудования не только до 1000 В, но и выше. Мы выполняем полный комплекс работ по измерениям и контролю.
• Идеальное сочетание опыта и профессионализма. Наши сотрудники обладают стажем работы по специальности минимум 5 лет.
• Прозрачность. Мы работаем только официально и предоставляем своим клиентам все отчеты.
• Оснащенность. Для проведения тепловизионных испытаний оборудования нами используется только высокоточные приборы.

За все время работы мы заслужили репутацию надежного исполнителя. Сотрудники нашей электролаборатории в короткие сроки и с максимальным качеством выполнят все необходимые работы по контролю электроустановок. Связаться с нами можно по номерам телефонов, указанным на сайте. Наши менеджеры всегда готовы предоставить бесплатную профессиональную консультацию. Уверены, что наше сотрудничество будет выгодно для каждой стороны.