Методы диагностирования силовых трансформаторов тяговых подстанций (стр. 9 )

Солнечная радиация нагревает поверхность контролируемого объекта. При наличии участков с хорошей отражательной способностью создается впечатление о наличие высоких температур в местах измерения. Эти явления проявляются при использовании инфракрасных приборов со спектральным диапазоном 2…5 мкм. Для исключения влияния солнечной радиации рекомендуется осуществлять инфракрасный контроль в ночное время суток или в облачную погоду. Для того чтобы облегчить проведение инфракрасного контроля при безоблачном небе и при солнечном отражении можно использовать солнечный рефлекторный фильтр. Измерения в электроустановках при солнечной погоде рекомендуется производить для каждого объекта из нескольких диаметрально противоположных точек.

Если инфракрасный контроль осуществляется на открытом воздухе, необходимо принимать во внимание возможность охлаждения ветром контролируемого объекта. Превышение температуры, измеренное при скорости ветра пять метров в секунду, будет примерно в два раза ниже, чем при скорости ветра один метр в секунду. Температура токоведущего узла зависит от нагрузки и прямо пропорционально квадрату тока, проходящего через контролируемый участок.

Дождь, туман, мокрый снег в значительной степени охлаждают поверхность объекта и рассеивают инфракрасное излучение каплями воды. Инфракрасный контроль допускается проводить при небольшом снегопаде с сухим снегом или легком моросящем дожде.

При работе с инфракрасными приборами в электроустановках с большими рабочими токами, к которым относятся тяговые подстанции, приходится сталкиваться с проблемой защиты инфракрасного прибора от влияния магнитного поля. Последнее вызывает искажение картины теплового поля объекта на кинескопе тепловизора. При наличии магнитных полей при проведении инфракрасного контроля рекомендуется:

если многоамперные токоведущие шины находятся вблизи оператора с тепловизором необходимо выбрать место для измерения с минимальным влиянием магнитного поля; использовать объектив с меньшим углом наблюдения, что позволит осуществлять ТВО с удаленного расстояния.

При ТВО электрооборудования, расположенного в закрытых распределительных устройствах (РУ) ТП, приходится сталкиваться с возможностью получения ошибочных результатов в результате теплового отражения от нагревательных элементов, ламп освещения, соседних фаз и других элементов. Этот фактор особенно сильно проявляется при ТВО объектов с малым коэффициентом излучения, обладающих хорошей отражательной способностью. В результате термограмма может показать горячую точку (пятно), хотя в действительности это просто тепловое отражение. Рекомендуется в подобных случаях производить инфракрасное обследование объекта под различными углами.

Существенное значение при ТВО играет расстояние до контролируемого объекта ввиду рассеяния и поглощения инфракрасного излучения в атмосфере за счет тумана, снега и других факторов. Особенно это влияние сказывается при использовании тепловизоров, работающих в спектральном диапазоне 3…5 мкм.

В тех случаях, когда контролируемый объект находится на значительном расстоянии или размеры его малы, может возникнуть ситуация, при которой в зону измерения попадает участок внешней среды (воздух и тому подобные факторы) с иной температурой. Температура внешней среды в этом случае может внести существенную погрешность в результаты. При необходимости осуществления контроля температуры контактных соединений, расположенных внутри комплектных ячеек распределительных устройств, имеющих смотровые застекленные проемы, следует учитывать, что большинство стекол не пропускает излучение с длинами волн более 2.7 мкм.

2.4 Методика ТВО электрооборудования

При ТВО используются следующие понятия:

- - превышение температуры, определяемое как разность между измеренной температурой нагрева и температурой окружающего воздуха;

- избыточная температура, определяемая как превышение измеренной температуры контролируемого узла над температурой аналогичных узлов других фаз, находящихся в одинаковых условиях;

- - коэффициент дефектности, представляющий собой отношение измеренного превышения температуры контактного соединения к превышению температуры, измеренному на целом участке шины (провода), отстоящем от контактного соединения на расстоянии не менее одного метра.

Оценка теплового состояния электрооборудования и токоведущих частей ТП в зависимости от условий их работы и конструкции может осуществляться:

1) по нормированным температурам нагрева (превышениям температуры);

по избыточной температуре; по коэффициенту дефектности; на основе анализа динамики изменения температуры во времени; путем сравнения измеренных значений температуры в пределах фазы, между фазами, с заведомо исправными участками.

При оценке состояния контактов и болтовых контактных соединений по избыточной температуре и токе нагрузки 0,5Iном различают следующие области по степени неисправности:

- = 5…10 єС - начальная степень неисправности, которую следует держать под контролем и принимать меры по ее устранению во время проведения ремонта, запланированного по графику;

- =10…30 єС - развившийся дефект, требующий принять меры по устранению неисправности при ближайшем выводе электрооборудования из работы;

- 30 єС - аварийный дефект, требующий немедленного устранения.

Исходя из коэффициента дефектности, различают следующие степени неисправности:

1) 1.2 - начальная степень неисправности, которую следует держать под контролем;

2) 1.2…1.5- развившийся дефект, необходимо принять меры по устранению неисправности при ближайшем выводе электрооборудования из работы.

3) 1.5- аварийный дефект, требующий немедленного устранения.

Для тяговых подстанций критерий избыточной температуры имеет ограниченное применение, так как вследствие однофазной тяговой нагрузки наблюдается значительная несимметрия токов по фазам. Наиболее эффективным критерием при ТВО электрооборудования ТП является коэффициент дефектности. Дополнительный положительный фактор при применении состоит в том, что данный параметр теоретически не зависит от величины протекающего тока. Действительно, на основании соотношения [15] можно записать:

,

или

.

В публикациях, посвященных ТВО [16, 15, 17], отмечается интенсивное развитие метода, однако до настоящего времени методологическая база тепловизионных измерений электрооборудования проработана слабо, обмен технической информацией ограничен, задерживается выработка единых технических требований. Несмотря на большой объем экспериментальных данных, они не обобщены, что снижает эффективность обследований. Существующая нормативная документация ТВО не учитывает имеющийся опыт диагностирования. Кроме того, в настоящее время возрастает стоимость тепловизоров на фоне незначительного прироста их эффективности.

В настоящее время при ТВО электрооборудования используют пассивный тепловой контроль с регистрацией тепловых полей на поверхности объектов. Подобный подход сужает возможности развивающейся тепловизионной диагностики. Расширение круга задач связано с развитием методов активного теплового контроля на работающем оборудовании, например при его включении, выключении, коммутационных процессах и др. При этом тепловизионная техника становится незаменимым инструментом для анализа переходных тепловых процессов, распространения тепловых волн в действующем электрооборудовании.

Согласно ГОСТ 20911—89 техническое диагностирование предназначено для решения двух задач, первая из которых связана с установлением технического диагноза; вторая - направлена на прогнозирование технического состояния. В задачу установления диагноза входит:

поиск места неисправности; определение причин отказа; контроль технического состояния.

Технический диагноз является конечным результатом контроля технического состояния. Решение второй задачи обеспечивает определение с заданной вероятностью ресурса, в течение которого сохранится работоспособное состояние объекта.

Сложность определения причин отказа оборудования в большинстве случаев связана с тем, что практически не развиты диагностические модели, представляющие собой формализованное описание объекта, необходимое для решения задач диагностирования. В литературе приведено ограниченное число диагностических моделей, которые с различными приближениями описывают физические процессы в оборудовании.

Вторая задача технической диагностики, связанная с прогнозированием, до настоящего времени практически не решается. Возникающие при этом проблемы связаны, со следующими факторами [17]:

несовершенной системой тепловизионного контроля, в рамках которой ТВО проводят эпизодически, без накопления и анализа данных, не создают алгоритмы и технологии сбора и статистической обработки результатов ТВО, позволяющих приступить к решению проблемы прогноза; недостаточным развитием диагностических моделей, позволяющих прогнозировать поведение сложного оборудования, его отдельных узлов, электроизоляционных материалов.

2.5 Тепловизионное обследование силовых трансформаторов

Тепловизионное обследование силовых трансформаторов, является вспомогательным методом диагностики, обеспечивающий наряду с традиционными методами (измерение изоляционных характеристик, тока холостого хода., хроматографического анализа состава газов в масле и др.) получение дополнительной информации о состоянии объекта.