Тепловизионная диагностика электрооборудования НПС. Мухаметшин Е.В._Реферат. Тепловизионная диагностика электрооборудования нпс
 Скачать 0.53 Mb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет» Кафедра электротехники и электрооборудования предприятий Реферат на тему «Тепловизионная диагностика электрооборудования НПС» по дисциплине «Эксплуатация электрооборудования» Вариант № 27 Проверил: д-р техн. наук, профессор З.Х. Павлова Выполнил: студ. гр. БАЭ-20-01 Е.В. Мухаметшин Уфа 2023 СодержаниеВведение 3 1.Тепловизионное диагностирование электрооборудования. Силовые кабельные линии. 5 2. Мнение эксперта 7 3. Дефекты силовых кабельных линий 9 4.Расчет спектральной плотности излучения энергии нагретого тела при температуре 50°С. 11 5. Безопастность при тепловизионном обследовании электроустановок до 1000 В 13 6. Безопастность при тепловизионном обследовании электроустановок свыше 1000 В 16 Заключение 17 Список литературы. 18 ВведениеНа сегодняшний день Тепловизор является наиболее эффективным устройством. В меру понятных причин незаменимой является методика тепловизионного контроля состояния электрооборудования. С помощью тепловизионного контроля электрооборудования имеется возможность выявления различных дефектов уже в процессе их первоначального формирования, предупреждая варианты аварийного выхода электроустановок из строя, и позволяя проводить плановые ремонты. Кроме того, такое обследование сегодня считается одним из самых эффективных в плане предупреждения пожаров. Грамотно проводимый тепловизионный контроль электрооборудования – это залог эффективности электроустройств и гарантия безопасности для человека. Одним из приоритетных направлений, в котором используется тепловизионный контроль электрооборудования, является линия электропередач. С помощью прибора на ЛЭП можно выявить места неисправности, нагрева проводки, предупредить вероятность возгорания и замыкания. Также часто тепловизионное обследование электрооборудования применяется при монтаже проводки и оборудования для того, чтобы изначально выявить слабые места и устранить их до начала эксплуатации техники. С не меньшим успехом тепловизоры для проверки электропроводки востребованы и на больших промышленных предприятиях и заводах. Важно сказать, что нормы тепловизионного контроля электрооборудования являются не только одними из наиболее эффективных на сегодняшний день, но еще и наименее затратными по времени и средствам. Стационарные проверки электрооборудования, которые проводились раньше, отнимали много времени, не могли проводить регулярный мониторинг в процессе строительства и требовали много ресурсов для обработки результатов. Портативные и удобные тепловизоры могут проверять электропроводку в дистанционном варианте, не нарушая процесс проводимых работ, не требуя много времени на анализ показаний и составление отчета тепловизионного обследования электрооборудования. Методика тепловизионного обследования электрооборудования сегодня применяется на всех точках цепи электропередачи, начиная от точек производства электроэнергии, по линиям электропередачи до заводов и подстанций, заканчивая счетчиками и щитками в жилых домах и на производственных сооружениях. Поломки бывают случайного типа и такими, причины которых развивались на протяжении определенного количества времени. Невооруженным глазом человек не сможет уличить вероятность нагрева или скорого возгорания элементов энергоснабжения. Технологическая карта тепловизионного контроля электрооборудования сможет выявить любые возможные места перегрева проводки, нарушения изоляции или плохое соединение контактов, которые в дальнейшем могут статьи причинами более серьезных неисправностей в сети и предаварийного состояния оборудования. Элементы электрооборудования могут перегреваться по нескольким причинам: Повышение температуры контактов или проводки может быть связано с превышением периода эксплуатации, износом оборудования, стиранием в процессе работы изоляционного покрытия, а также низким качеством материала, из которого изготовлена проводка. Перегрев в сети электропередач также может быть следствием несоблюдения норм безопасного использования, превышения нагрузки на сеть электропередачи, временных замыканий или резких прерываний в работе, перебоев напряжения. Электрооборудование может приходить в состояние неисправности также в том случае, если не были соблюдены нормы по уходу за приборами, не производилась регулярная проверка и чистка проводки, замена изоляции, осмотр контактов, не проводилась профилактическая аналитическая работа на точках энергоснабжения. Сравнительно доступное по цене тепловизионное обследование электрооборудования помогает с максимальной точностью определить место неисправности и выявить источник поломки и ее причину. Благодаря комплексной диагностике устранить проблему и заменить неработающие детали становится гораздо проще и легче. Тепловизионное диагностирование электрооборудования. Силовые кабельные линии. Вырезка из РД 153-34.0-20.363-99: Инфракрасная диагностика силовых кабельных линий обеспечивает возможность оценки их теплового состояния, что важно при установлении наибольших токовых нагрузок кабелей (пп.5.8.2; 5.8.3 ПТЭ), решении вопроса о пожароопасности кабельных прокладок, определении их термической стойкости, оценке эффективности работы вентиляционных устройств и т.п. Термографическая съемка силовых кабелей по их длине позволяет выявить участки с повышенными значениями tg, что важно для кабелей с большим перепадом высот прокладки и значительным сроком службы, а у маслонаполненных кабелей оценивать степень циркуляции масла от маслоподпитывающих устройств.  ИК-контроль позволяет выявить на начальной стадии развития очаги разрушения изоляции в сухих разделках кабелей. Вопрос об обеспечении пожарной безопасности кабельных прокладок был детально изучен. Было установлено, в частности, что повышение начальной температуры кабелей и окружающего воздуха приводит к уменьшению времени зажигания кабелей (при наличии пожарной опасности), увеличению размеров повреждений и скорости распространения горения. В соответствии с руководящими материалами Главтехуправления Минэнерго СССР (изд. 1992 г.) эксплуатируемые кабельные линии должны проверяться на термическую стойкость. В этом случае с помощью тепловизора в потоке кабелей могут быть выявлены кабели с повышенной температурой нагрева. По зафиксированной температуре нагрева оболочки кабеля с помощью специальной номограммы может быть определена температура жилы кабеля и проведен соответствующий расчет по проверке кабеля на термическую стойкость. 2. Мнение экспертаМнение эксперта компании ООО «Резонансно испытательные системы», Доцент кафедры ЭЭП Мухаметшин Андрей Валерьевич: «До сих пор одним из наиболее эффективных и распространенных методов является тепловизионный контроль оборудования, и в частности кабельных линий и муфт. Применение тепловизора для выявления дефектных элементов основано на том, что наличие некоторых видов дефектов вызывает изменение температуры этих элементов и, как следствие, изменение интенсивности инфракрасного (ИК) излучения, которое может быть зарегистрировано названными приборами». Можно отметить следующие достоинства тепловизионной диагностики силовых кабельных линий: возможность дистанционного, безопасного выполнения диагностики в рабочем режиме в любое удобное время; возможность одновременного выполнения диагностики большого объема кабельных линий и муфт при одинаковом состоянии внешних условий и одинаковом режиме работы диагностируемых объектов, что позволяет применить статистическую оценку, а это является дополнительным диагностирующим параметром; возможность оперативного обследования большого объема кабельных линий и муфт при необходимости выявления отдельных ненадежных элементов. Рисунок 1 Термограмма сухой разделки кабеля 6 кВ.  Съемка проводилась тепловизором со спектральным диапазоном 2-5 мкм, поэтому зафиксированы очаги короны в местах разделки. 3. Дефекты силовых кабельных линийКонструктивное исполнение кабельных линий позволяет выявить в них следующие дефекты, следствием которых являются температурные аномалии: 1. внешних контактных соединений (в местах подключения кабеля к аппаратным выводам электрооборудования); 2. внутренних контактных соединений (в муфтах, доступных для осмотра); 3. загрязнение и увлажнение разделок кабелей; 4. перегревы кабелей в местах огнестойких проходок через перекрытия, перегородки и стены; 5. выявление участков доступных для осмотра кабелей с повышенными значениями диэлектрических потерь в изоляции (особенно в кабелях со значительным сроком службы и большим перепадом высоты прокладки); 6. перегруз кабелей, определяемый по температуре токоведущих жил в местах разделок и по температуре оболочек кабелей; 7. несимметричная токовая загрузка кабеля по фазам (для кабелей 0,4 кВ), выражающаяся в повышенном нагреве нулевого провода тепловизионную диагностику открытых контактных соединений кабельных линий выполняются в соответствии с действующими указаниями.  Признаки и причины дефектов силовых кабельных линий:
4.Расчет спектральной плотности излучения энергии нагретого тела при температуре 50°С.Для того расчета спектральной плотности излучения энергии нагретого тела необходимо: 1. Температуру, которая дана в исходных данных (50 °C), перевести в градусы по Кельвину по следующей формуле: Т (К) = Т(°С) + 273,15 Следовательно, Т(К) = 50+273,15 = 323,15 Получим, что 50 °C = 323,15 K 2. По формуле Вина найти длину волны максимального излучения (max): max = 2898/ Т, мкм, где Т – абсолютная температура, К. max = 2898/ 323,15 = 8,9679 мкм ≈ 8,97 мкм. 3 Определить L(λ,T) для max для температуры 50 °С. Для построения графика потребуется 17 точек. Необходимо взять 8 точек вправо и 8 точек влево от max с шагом 0,5 мкм, пиком будет длина волны максимального излучения 8,97 мкм, а для остальных точек с разницей (шагом) на 0,5 мкм будем находить спектральную мощность излучения (L) для каждой токи по формуле Планка. Результаты расчётов занесены в таблицу ниже. Таблица 4 Значения, полученные по формуле Планка  Рис. 4 График по полученным значениям  5. Безопастность при тепловизионном обследовании электроустановок до 1000 ВБезопасность Тепловизионное обследование электрооборудования, в общем, является одним из наиболее безопасным методов обследования оборудования, но обследование до 1000 В включает дополнительные источники угроз, которые необходимо рассмотреть отдельно. Изоляционные расстояния на напряжении 0,4 кВ меньше, чем на высоком, и в отдельных случаях существует опасность доступа к открытым токоведущим частям. При этом уровень номинальных токов, а значит и токов короткого замыкания выше на несколько порядков, за счет этого количество выделенной тепловой энергии при возникновении различного вида повреждений будет гораздо выше. Дуговое замыкание Возникает при перекрытии изоляционного промежутка между фазами на низком напряжении из-за падения посторонних предметов (при этом предмет, вызвавший замыкания практически мгновенно сгорает). Особенности: Отключается медленнее чем короткое замыкание, это связано с тем что сопротивление в канале дуги кратно выше сопротивления при коротком замыкании и оно возрастает в процессе горения за счет электромагнитных сил. Количество выделенной энергии кратно выше, чем при КЗ. Температура в канале дуги может достигать десятков тысяч градусов, в купе с большим временем отключения это может привести к полному разрушению ячейки РУ и представляет огромную опасность для персонала находящегося поблизости. При проведении тепловизионной диагностики оборудование следует учитывать опасность возникновения дугового замыкания и предпринять меры для исключения вероятности его возникновения: не приближаться к токоведущим частям на расстояние более 1 м, не использовать посторонние предметы для любых операций с оборудованием, находящимся под напряжением. Попадание под напряжение Межотраслевые нормы при охране труда НЕ регламентируют допустимое расстояние до оборудования ниже 1000В. Изоляционные расстояния на низком напряжении меньше чем на высоком, и в отдельных случаях существует опасность доступа к открытым токоведущим частям. Ожоги При тепловизионном обследовании низковольтного оборудования существует опасность прикосновения к заземленным частям оборудования, находящегося под напряжением. Нагрев отдельных частей оборудования обусловлен наличием токов, вызванный потоками рассеяния. Типичным примером такого нагрева является нагрев болтовых соединений баков силовых трансформаторов. При этом температура нагрева может достигать нескольких сотен градусов. Как показывает практика, из-за отсутствия опасности попадания под напряжение персонал работающий с тепловизором часто прикасается пальцами к таким нагретым точкам, что вызывает ожог. Особенности проведения тепловизионной диагностики оборудования Расстояние до объекта измерений на оборудовании до 1000 В обычно не превышает 2-х метров, однако оборудование может быть закрыто в ячейках и огорожено конструкциями, которые препятствуют проведению тепловизионного обследования.  Изображение ИК с наложением и обычное для выключателей в литом корпусе, установленных на монтажной пластине внутри шкафчика. Монтажная панель изготавливается обычно из нержавеющей стали без покрытия и на ИК изображении можно увидеть отражение ног специалиста, производящего измерения, при этом отраженная температура на изображении выше температуры объекта, что может составить дополнительную сложность при измерениях. Для оборудования, находящегося в шкафах и ячейках проведение тепловизионного контроля представляет дополнительную сложность т.к. требуются мероприятия для обеспечения безопасности, в отдельных случаях это невозможно без отключения оборудования, которое сразу начнет остывать, тем самым сводя на нет главное преимущество тепловизионного контроля. 6. Безопастность при тепловизионном обследовании электроустановок свыше 1000 ВНесмотря на то, что высокое напряжение традиционно считается более опасным, проведение тепловизионного контроля высоковольтного электрооборудования связано с меньшим количеством рисков, т.к.: Межотраслевые нормы по охране труда регламентируют допустимое расстояние от токоведущих частей находящихся под напряжением (например, это 1 м для напряжения 110 кВ), но на практике это расстояние, в абсолютном большинстве случаев, в несколько раз больше и оно просто не дает физической возможности нарушить его. Так же обслуживающий персонал интуитивно старается соблюдать дистанцию от оборудования находящегося под напряжением Основную опасность на оборудовании высокого напряжения для персонала представляет возможность попадания под высокое напряжение и опасности связанные с разрушением высоковольтного оборудования. В случае возникновения потенциально опасной аварийной ситуации, отключение электроустановки с помощью релейной защиты происходит быстрее, т.к. помимо очевидной опасности для персонала разрушение оборудования приводит к повреждению находящегося по соседству оборудования, что в свою очередь может вызвать цепную реакцию. Таким образом, конструкционные особенности и особенности защиты оборудования сводят к минимуму опасность проведения тепловизионного контроля на подстанциях высокого напряжения. ЗаключениеТепловизор – это специальное устройство, которое нашло широкое применение в электроэнергетике. Изделие такого типа весьма дорогостоящее, однако благодаря назначению и эффективности выполнения поставленных задач является неотъемлемой частью предупреждения аварий. Периодичность тепловизионного контроля электрооборудования, а также методика выполнения обследования прописывается в нормативной документации: в правилах техники эксплуатации, в РД 34.45-51.300-97. Контроль состояния соединений заносится в протокол, на основании которого должен проводиться вывод оборудования в ремонт. Необходимость устранения подобных дефектов определяется главным инженером энергопредприятия. Технология является спасительной для высоковольтных сетей, что снижает аварийность минимум на 70 %. В большинстве случаев устранение дефектов не требует гашения ВЛ. Исследование контактов необходимо выполнять в точности с техникой безопасности. Заметим, что тепловизоры имеют гораздо большее применение. Устройство используется в строительстве, в охоте, медицине и многих других сферах деятельности. Список литературы.1. Основные положения методики инфракрасной диагностики электрооборудования и ВЛ РД 153-34.0-20.363-99; 2. Г.М. Михеев. Тепловизионный контроль высоковольтного электрооборудования. Учебное пособие. – Чебоксары, 2014; 3. А.И. Хальясмаа, С.А. Дмитриев, С.Е. Кокин, Д.А. Глушков. Диагностика Электрооборудования и электрических станций и подстанций. Учебное пособие. – Екатеринбург, 2015; 4. Р. Гобрей, В. Чернов, Э.Удод. Диагностирование электрооборудования 0,4-750 кВ средствами инфракрасной техники. – Киев, 2017; 5. Русан В.И. Диагностика электрооборудования. – Минск, 2010 |