Тепловизор (Шишминцев В.В.), Трубопроводный транспорт нефти, 199. Использование тепловизора для диагностики электрооборудования
 Скачать 1.07 Mb.
|
|
Шишминцев В.В. – главный энергетик ОАО МН “Дружба” Использование тепловизора для диагностики электрооборудования АО МН “Дружба” для диагностики электроустановок с сентября 1996 года использует тепловизор, который позволяет обнаруживать дефекты, связанные с уменьшением сопротивления изоляционных материалов и увеличением сопротивления токопроводящих частей, которые сопровождаются выделение тепла (диэлектрические потери и джоулево тепло). Используемый тепловизор Prism-DS американской фирмы FLIR SISTEM имеет режимы наблюдения объектов в реальном времени и режим стоп-кадра, с фиксацией термограмм в цифровом виде на РСМСIА-карту. Обработка и анализ термограмм производится при помощи программного обеспечения: Analyzir+Image (обработка термограмм) , Analyzir+Report (подготовка отчетов, протоколов).
 Термограмма 1. Дефектное контактное соединение (Р1) Одним из направлений использования тепловизора является оценка контактных соединений и токоведущих частей электроустановок. Каждое контактное соединение является в той или иной мере ослабленным участком токоведущей цепи, способным с течением времени ухудшить свои свойства, что может приводить к разрушению контактных соединений. Явления, сопровождающие разрушения контактного соединения (перегрев, разбрызгивание расплавленного металла, образование электрической дуги и ионизация), могут повлечь за собой перекрытие и разрушение аппаратуры и изоляции электроустановок. Аварийная статистика показывает, что аварии из-за дефектности контактных соединений составляют около 10% всех аварий в электроустановках. Ранее в отечественной энергетике для этих целей использовались электротермометры термосвечи, термопленки, термоуказатели. С появлением тепловизоров процесс оценки теплового состояния контактов и токоведущих частей значительно упростился. Появилась возможность не только измерять температуры отдельных точек, но и наблюдать тепловые режимы электроустановок, что дает возможность оценить работу электроустановки, а при обнаружении дефекта - обнаруживать источник выделения тепла. По трудоемкости и в отношении мер безопасности при производстве обследований контактных соединений, тепловизионное обследование имеет явные преимущества перед методами измерения переходного сопротивления и падения напряжения. В первом случае для измерения переходного сопротивления контактных соединений необходим вывод электроустановки в ремонт, а во втором - работы производятся на токоведущих частях без снятия напряжения. Тепловизионный контроль это сочетание панорамного обзора и детального осмотра элементов оборудования. Панорамный обзор производится для общей оценки тепловых режимов электроустановок и обнаружения мест перегрева. Детальный осмотр – для тщательного обследования обнаруженных мест перегрева и ослабленных элементов. На термограмме 1 представлен перегрев контактного соединения., обусловленный нарушением контакта в месте опрессовки кабеля (основной дефект) и слабым болтовым соединением Количество тепла, выделяющиеся на дефектном контакте зависит от квадрата тока, протекающего через контакт, переходного сопротивления контакта и времени. Тепловая энергия, образующаяся от протекания тока через переходное сопротивление контакта в виде теплового излучения передается в окружающую среду, сопряженные токоведущие части, изолирующие устройства. Температура контактного соединения зависит от многих факторов, в том числе площади поверхностей контактного соединения, коэффициентов теплопередач сопряженных токоведущих частей, воздуха (метеорологические условия: температура, влажность окружающего воздуха, скорость ветра), солнечного излучения, других мощных источников ИК излучения и тд. В соответствии с ГОСТ-8024-90 температуры нагрева и соответствующие превышения температуры частей аппаратов при продолжительном протекании номинального тока не должны превышать наибольших допустимых значений температуры и превышения температуры приведенной в таблице №1. Таблица 1
При оценке тепловых режимов электрооборудования используются допустимые нормы превышения температуры контактного соединения над окружающей средой. Чтобы достоверно оценить контактное соединение необходимо минимизировать влияние метеорологических условий либо учитывать их при анализе результатов измерений. Для чего например, тепловизионный контроль открыто расположенных электроустановок для исключения влияния нагрева ее элементов от солнечного излучения желательно проводить в пасмурные дни или после захода солнца, для исключения солнечных бликов измерения необходимо производить с теневой стороны. Влияние ветра в диапазоне 0,2-7 м/сек учитывается по соотношению: изм.уточн = изм / (0,2/V) 0,448 (1) где : изм - измеренное превышение температуры объекта при скорости ветра V и т.д. Контроль состояния недогруженных контактов проводится в диапазоне токов не менее (0,3 - 1)Iн. По величине тока нагрузки (н) и номинальному току аппарата (ном) определяется расчетное превышение температуры (расч) из выражения: расч = изм.уточ. * (I ном / I н) 2, (2) Если превышение температуры такого контакта или контактного соединения изм.уточ. меньше допустимого, то оно формально удовлетворяет требованию ГОСТ-8024-90, однако дефект необходимо рассматривать тем не менее по расчетному значению расч. ,и если например расч > доп , то контакт признается неудовлетворительным. При достижении температуры контактного соединения 150 оС необходим немедленный ремонт. Оценка состояния контактных соединений производится путем сравнения температуры контактного соединения и целого проводника. ГОСТ 10434-82 в качестве критерия устанавливают отсутствие разницы температур между контактным соединением и проводником цепей, сечения проводников которых выбраны по допустимым длительным токовым нагрузкам, при номинальных значениях тока.. Увеличение переходного сопротивления контактного соединения происходит за счет окисления и коррозии контактной поверхности и уменьшения количества контактных точек , образующих контактное соединение.. Дефекты контактных соединений по результатам обработки измерений классифицируются как перегревы в начальной стадии, развитые перегревы и аварийные перегревы При I=0,5 Iн перегрев контактного соединения над температурой целого проводника: Таблица 2
Для нагрузок менее номинальных интервалы температур пересчитываются в зависимости (I ном / I н) 2 Примечание: формулы (1), (2) приведены из литературы (1), таблица 2 приведена из литературы (3)  Термограмма 2 Кроме диагностики токоведущих частей тепловизором проводится диагностика изоляции. Перегрев по корпусу опорного изолятора более 0,2 оС указывает на внутренний дефект фарфора. На термограмме 2 - дефектный изолятор 6 кВ. В данном случае разница температур дефектного изолятора (Р1) и исправного (Р2) составляет 25 оС. Термограмма 2 Дефектный изолятор.(Р1)  Кабельную муфту необходимо заменить в случае, если имеет место превышение температуры по корпусу муфты более чем на 3 оС. (Нормативные величины, использованные при пояснении термограммы 2,3 - приведены в литературе 1) Термограмма 3 Дефектная кабельная муфта (Р1) Краткие итоги обследований электрооборудования За 6 месяцев 1997 года, на 12 обследованных площадках НПС АО “Дружба”, обнаружено всего 168 дефектов, в том числе 53 аварийных дефекта, 109 развитых дефектов и 6 дефектов в начальной стадии. Ниже приводится данные по обнаруженным дефектам на токоведущих частях электрооборудования с их классификацией по видам контактных соединений и дефекты твердой изоляции. Перегревы в токоведущих частях электрооборудования НПС напряжением 110, 6, 0,4 кВ Таблица 3
Перегревы в твердой изоляции электрооборудования НПС Таблица 4
В заключении: Несмотря общее снижение нагрузок электроустановок нефтепровода имеет место значительное количество дефектов. Это объясняется прежде всего 20-30 летними сроками эксплуатации. 2-х летний опыт показал эффективность применения тепловизора для обнаружения дефектов различных видов оборудования. Тепловизионный метод характеризуется минимальной трудоемкостью, как при обследовании, так и при подготовке рабочих мест, более предпочтительней в сравнении с другими методами в отношении обеспечения электробезопасности при производстве обследований. В связи с этим рекомендуем другим АО использовать опыт в части организации при электротехнических лабораториях проведение тепловизионных обследований электроустановок Литература: Методические рекомендации по проведению тепловизионного обследования электроустановок, разработанные Свердловскэнергоремонт. Хомяков М.В. “Уход за электрическими контактами”, Энергия, М. 1967г. Положение о системе технического обслуживания и ремонта электроустановок магистральных нефтепроводов, РД-153-39ТН-009-96. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||