Рекомендована література

1. Стасенко Р.Ф., Фещенко П.П. Автоматизация сельских электрических сетей. – К.: Техника, 1982. – 128с.

2. Борухман В.А., Кудрявцев А.А., Кузнецов А.П. Устройства для определения мест повреждения на воздушных линиях электропередачи 6–750кВ. – М.: Энергия, 1980. – 104с.

3. Арцишевский Я. Л. Определение мест повреждения линий электропередачи в сетях с изолированной нейтралью. – М.: Высш. шк., 1989. –87 с.

4. Инструкция по експлуатации прибора «ЗОНД»

Контрольні запитання

Лабораторна робота №5

Визначення місць коротких замикань в мережах з глухозаземленою нейтраллю за допомогою приладу “ФИП”

Мета роботи: отримати практичні навики по визначенню місць коротких замикання в мережах з глухозаземленою нейтраллю за допомогою приладу “ФИП”.

Порядок виконання роботи

Теоретичні відомості

Дана лабораторна робота присвячена визначенню зволоженості ізоляції методом “ємність-частота”.

......................................

Рекомендована література

Контрольні запитання

Лабораторна робота №6

Застосування тепловізійного контролю для діагностики електрообладнання в експлуатації

Мета роботи: отримати практичні навики з діагностування електрообладнання за допомогою тепловізора.

Порядок виконання роботи

1. Ознайомитися з тепловізором марки ....................

4. Зробити висновки по роботі

Теоретичні відомості

Загальні відомості про тепловізійний контроль об'єктів

Останніми роками в електроенергетиці намічається тенденція до послідовного переходу від системи планово-запобіжних ремонтів електрообладнання до ремонтів по дійсному технічному стану. Він зумовлює впровадження і розвиток різних методів діагностики стану електрообладнання. Одним з таких методів є тепловізійний контроль.

Найпростішим вимірювачем температури є термометр, який вимірює температуру об'єкту при прямому контакті з ним. Якщо необхідно виміряти температуру об'єкту, безпосередній контакт з яким небезпечний або неможливий (гірлянда ізоляторів ПЛ) використовують пірометр.

Пірометр визначає температуру об'єкту по силі інфрачервоного випромінювання, яке виділяє кожен нагрітий об'єкт. Він дозволяє вимірювати температуру тільки в певній точці об'єкту.

Для отримання картини розподілу температури (термограми) по всьому об'єкту потрібний тепловізор. У оперативній пам'яті тепловізора створюється таблиця з рядків і стовпчиків (рисунок 6.1), в кожній комірці якої знаходиться інформація про температуру однієї точки об'єкту. Розмір таблиці на рисунку 6.1, показаний спрощено. У реальних тепловізорах кількість комірок набагато більша. Наприклад, в тепловізорі THERMACAM E2 формується таблиця розміром 160х120 комірок. По температурам точок об'єкту створюється зображення, в якому кожній точці з певною температурою відповідає свій колір: чим вище температура, тим яскравіше колір.

Наявність зв'язку тепловізора з персональним комп’ютером дозволяє зберігати отриману інформацію у форматі JPEG.

Рисунок 6.1 – Етапи отримання термограми об'єкту

Якщо різниця температур різних точок об'єкту складає 10°С, а в палітрі є 10 кольорів, роздільна здатність тепловизора складає 1°С (кожному градусу відповідає свій колір).

Тепловізори виконуються з різною роздільною здатністю і різним температурним діапазоном.

При тепловізійному контролі електрообладнання слід використовувати тепловізори з роздільною здатністю 0,1...0,2°С. Це означає, що дві точки об'єкту з різницею температури 0,1...0,2°С відрізнятимуться кольором. Верхня межа температурного діапазону тепловізора повинна бути не менше 200°С, нижня, – біля 0С.

Характерні термограми електрообладнання з дефектами

Деякі характерні термограми електрообладнання з дефектами різного характеру приведені в таблиці 6.1. Ці термограми отримані в Чернігівобленерго при тепловізійному контролі.

Таблиця 6.1 – Приклади термограм дефектного електрообладнання

Об’єкт діагностування	Параметри, при яких проводилися вимірювання	Термограма з характеристиками	Рекомендації з усунення дефекту
Шинний міст 10 кВ трансформатора Т-2 на ПС «Пекурівка» 35/10 кВ	Температура навколишнього середовища +25С Навантаження на ПС 10% від номінального		Виконати ревізію контактних з’єднань
Комірка вводу 10 кВ трансформатора Т‑1 ПС «Н.Сіверська»	Температура навколишнього середовища +20С Навантаження на ПС 30% від номінального		Виконати ревізію контактних з’єднань
Шинний міст 35 кВ трансформатора Т‑2 фаза «С» на ПС «Пекурівка» 35/10 кВ	Температура навколишнього середовища +25С Навантаження на ПС 10% від номінального		Виконати ревізію контактних з’єднань
Запобіжник ПСН‑35 трансформатора Т‑2 на ПС «Пекурівка» 35/10 кВ	Температура навколишнього середовища +25С Навантаження на ПС 10% від номінального		Виконати ревізію контактних з’єднань ПСН

Тепловізійний контроль електрообладнання в експлуатації

Тепловізійний контроль електрообладнання РУ на напругу до 35 кВ повинен проводитися не рідше за 1 разу на 3 роки, для електрообладнання напругою 110...220 кВ – не рідше 1 разу на 2 роки.

Тепловізійний контроль всіх видів з'єднань проводів ПЛ повинен проводитися не рідше за 1 разу на 6 років. ПЛ, що працюють з граничними струмовими навантаженнями, великими вітровими навантаженнями і навантаженнями від ожеледі, в зонах з високим ступенем забруднення атмосфери, а також ПЛ, що живлять відповідальних споживачів, повинні перевірятися щорічно.

Оцінка теплового стану електрообладнання і струмоведучих частин залежно від умов їх роботи і конструкції може здійснюватися:

• за допустимою температурою нагріву;

• за перевищенням температури;

• за надмірною температурою; ???????

• за коефіцієнтом дефектності;

• за динамікою зміни температури в часі;

• шляхом порівняння виміряних значень температури об'єкту з аналогічним справним електрообладнанням.

Перевищення температури – різниця між виміряною температурою нагріву і температурою навколишнього середовища.

Найбільші допустимі температури нагріву і перевищення температури для деякого електрообладнання, його струмоведучих частин, контактів і контактних з'єднань приведені в таблиці 6.2.

Надмірна температура (избіточная) – перевищення виміряної температури елементу, що контролюється над температурою аналогічних елементів інших фаз, що знаходяться в однакових умовах.

Коефіцієнт дефектності – відношення виміряного перевищення температури контактного з'єднання до перевищення температури, виміряного на цілій ділянці шини (проводу), що знаходиться на відстані не менше 1 м від нього.

Нижче наведені основні принципи тепловізійного контролю електрообладнання в електричних системах і мережах.

Стан контактів і контактних з'єднань електрообладнання оцінюється за надмірною температурою при робочих струмах навантаження . У якості нормативу використовується значення температури, приведене до :

, (6.1)

де – надмірна температура при струмі навантаження ;

– надмірна температура при робочому струмі навантаження .

Таблиця 6.2 – Найбільші допустимі температури нагріву і перевищення температури для деякого електрообладнання

Контрольні вузли	Найбільша допустима температура нагріву , °С	Допустиме перевищення температури , °С
Струмопровідні неізольовані металеві частини	120	80
Контакти з міді та її сплавів	75	35
Апаратні виводи з міді, алюмінію та їх сплавів	90	50
Болтові контактні з’єднання	90	50
Запобіжники на напругу 3кВ і більше	75	35
Вбудовані трансформатори струму: обмотки магнітопровід	– –	10 15
Жили силових кабелів в нормальному (аварійному) режимі з ізоляцією: із поліхлорвінілу та поліетилену із зшитого поліетилену із резини із просоченого паперу при напрузі, кВ 10 20 35	70(80) 90(130) 65 60 55 50

Тепловізійний контроль при робочих струмах, менших , не сприяє виявленню дефектів на ранній стадії їх розвитку.

Ступінь несправності контактів і контактних з'єднань оцінюється наступним чином:

• – початковий ступінь несправності, яку слід тримати під контролем і приймати заходи по її усуненню під час проведення планового ремонту;

• – розвинутий дефект; слід прийняти заходи по усуненню несправності при найближчому виведенні електрообладнання з роботи;

• – аварійний дефект, що вимагає негайного усунення.

Струмоведучі частини. При оцінці теплового стану струмоведучих частин розрізняють ступені несправності, виходячи з таких значень коефіцієнта дефектності:

• до 1,2 – початковий ступінь несправності, яку потрібно тримати під контролем;

• 1,2...1,5 – розвинутий дефект; слід прийняти заходи по усуненню несправності при найближчому виведенні лінії з роботи;

• більше 1,5 – аварійний дефект; потрібне негайне усунення.

Силові трансформатори. Тепловізійний контроль трансформаторів напругою 110 кВ і вище проводиться при вирішенні питання про необхідність їх капітального ремонту. Знімаються термограми поверхні бака трансформатора, елементів системи охолодження, вводів та інші.

При аналізі термограм:

• порівнюються між собою нагріви вводів різних фаз трансформатора;

• порівнюються нагріви досліджуваного трансформатора з нагрівами однотипних трансформаторів;

• перевіряється динаміка зміни нагрівів в часі і в залежності від навантаження;

• визначаються розташування місць локальних нагрівів;

• зіставляються місця локальних нагрівів з розташуванням елементів магнітопроводу і обмоток;

• визначається ефективність роботи систем охолодження.

Маслонаповнені вводи. Стан вводів оцінюється по розподілу температури по їх висоті. На рисунку 6.2 показаний характер розподілу температури по висоті маслонаповненого вводу при нормальному його стані і деяких дефектах .

Випадок Д ілюструється термограмою, приведеною на рисунку 6.3. Видно, що температура середньої частини правого вводу нижча, ніж в двох інших фазах.

Рисунок 6.2 – Характер розподілу температури по висоті маслонаповненого вводу

нормальний розподіл температури (А); розподіл температури за наявності короткозамкнутого контуру в маслорозширювачі (Б); при перегріві внутрішніх контактних з'єднань (В); при зменшенні рівня масла (Г); при порушенні циркуляції масла (розбухання паперового остову на струмоведучому стержні, шламоутворення та інше) (Д).

Рисунок 6.3 – Термограма вводів трансформатора

Вимірювальні трансформатори. Для оцінки стану внутрішньої ізоляції вимірюються температури нагріву поверхонь фарфорових покришок, які не повинні мати локальних нагрівів, а значення температури, виміряні в однакових зонах покришок трьох фаз, не повинні відрізнятися між собою більш ніж на 0,3°С.

Апарати захисту від перенапруг. Ознаками справного стану вентильного розрядника є:

• однаковий нагрів у всіх фазах верхніх елементів в місцях розташування шунтуючих резисторів;

• практично однаковий розподіл температури по елементах однієї фази розрядника; відмінності температур повинні знаходитися в межах 0,5-5°С залежно від кількості елементів в розряднику.

Оцінка стану нелінійних обмежувачів перенапруг здійснюється шляхом пофазного порівняння температур, виміряних по висоті і периметру покришки обмежувача. На покришці не повинно бути зон локального нагріву.

Конденсатори. Температури нагріву корпусів конденсаторів однакової потужності при однаковому завантаженні не повинні відрізнятися між собою більш ніж в 1,2 рази.

Силові кабелі. Температура нагріву струмоведучих жил кабелів, виміряна в місцях їх приєднання до апаратів, не повинна перевищувати допустимого значення.

Повітряні лінії електропередачі. Оцінка стану контактних з'єднань алюмінієвих і сталеалюмінієвих проводів проводиться по коефіцієнту дефектності. Нормами встановлюються наступні ступені дефектів залежно від величини коефіцієнта дефектності:

• до 1,2 – початковий ступінь несправності, яку потрібно тримати під контролем;

• 1,2...1,5 – розвинутий дефект; слід прийняти заходи по усуненню несправності при найближчому виведенні лінії з роботи;

• більше 1,5 – аварійний дефект; потрібне негайне усунення.

До переваг тепловізійного контролю перед традиційними методами оцінки стану електрообладнання слід віднести:

• проводиться в робочому стані електрообладнання, тобто під навантаженням і напругою. Результати обстеження в такому стані є достовірнішими, ніж результати обстежень після зняття навантаження або напруги. Так, наприклад, для гірлянди ізоляторів навантаженням є не тільки напруга, але і тяжіння проводу. Відмічене тепловізором пошкодження ізолятора гірлянди може виявитися непоміченим при огляді гірлянди після зняття з опори;

• тепловізійний контроль проводиться без відключення електрообладнання і у будь-який час;

• оскільки пошкодження виявляються на працюючому електрообладнанні, то є запас часу для підготовки виведення дефектного електрообладнання в ремонт, не відключаючи електроустановку і скорочуючи час ремонту до мінімуму.

Разом з іншими видами сучасної діагностики, зокрема з хромотографічним аналізом трансформаторного масла, тепловізійний контроль дозволяє:

• попередити виникнення аварійних ситуацій в електрообладнанні і тим самим підвищити надійність електропостачання споживачів;

• значно зменшити затрати на ремонти, оскільки пошкодження виявляються на ранніх стадіях;

• оцінити дійсний стан електрообладнання з визначенням запасу його працездатності, що особливо актуально для устаткування, що відпрацювало більше 15 років.