Тепловизионный ИК-контроль маслонаполненных трансформаторов

Приборы для бесконтактного дистанционного контроля температуры получают все более широкое распространение в энергетике при оценке теплового состояния электрооборудования и его токоведущих частей. Инфракрасный метод контроля температуры является составной частью системы технического эксплуатационного контроля электрооборудования.

Fluke-279FC/IFLEX	Flir-T425 тепловизор	Fluke-Ti50FT-20 тепловизор

Следует принимать во внимание, что результаты ИК-диагностики, характеризующие тепловое состояние контролируемого объекта, во многом зависят от его конструкции, локального расположения очага тепловыделения, интенсивности тепловыделения, квалификации оператора, внешних воздействий. Полученные результаты необходимо сравнивать с аналогичными, полученными на других фазах или на идентичном оборудовании.

В определенной степени, ИК-диагностика является основным индикаторным средством оценки состояния энергетического объекта, которое обусловливает проведение дополнительных мероприятий для определения места и характера очага тепловыделения. К таким дополнительным мероприятиям относятся: измерение изоляционных характеристик объекта, анализ состава газов в масле, определение уровня частичных разрядов, определение зависимости интенсивности тепловыделения от режима работы объекта и прочие.

Использование для оценки состояния оборудования значений браковочных нормативов по температуре нагрева должно рассматриваться лишь в качестве вспомогательного критерия для принятия решения о необходимости привлечения дополнительных источников информации: учет динамики тепловыделения, его характера (общее или локальное), выявление места расположения очага тепловыделения по построенному термопрофилю или трехмерному изображению, проведение дефектации оборудования.

Процесс дефектации оборудования предусматривает:

• оценку опасности выявленного или предполагаемого дефекта по обнаруженной тепловой аномалии и прогнозирование его развития;
• определение объема рекомендуемых многопараметрических измерений для предполагаемого вида дефекта;
• учет погрешностей, которые могут возникнуть при диагностических измерениях;
• подготовку рекомендаций по дальнейшей эксплуатации оборудования (аварийное состояние объекта, его мониторинг с привлечением дополнительных средств контроля, более частый контроль в процессе эксплуатации).

Материалы, применяемые при изготовлении трансформаторов, по составу и характеру их назначения можно условно разделить на группы: проводниковые, изолирующие и магнитные. При работе под нагрузкой часть выдаваемой электрической энергии переходит в тепловую.

Выделение тепла в токоведущих частях происходит вследствие сопротивления проводников протекающему по ним току. Кроме того, в токоведущих частях и в нетоковедущих металлических элементах могут возникать вихревые токи, также способствующие тепловыделению. В магнитных материалах тепло выделяется вследствие магнитного гистерезиса. В изоляции, находящейся под напряжением, тепловыделение обусловлено так называемыми диэлектрическими потерями.

Одновременно с выделением тепла в оборудовании происходит процесс его отвода с внешней поверхности. Это может происходить естественным путем или с использованием принудительных средств охлаждения. Тепловой режим и температурные характеристики проектируемого оборудования обычно задаются в зависимости от класса нагревостойкости изоляционных элементов, соприкасающихся с токоведущими частями, от назначения материалов, от режима и условий эксплуатации и других факторов.

Жидкие изоляционные материалы (трансформаторное масло) широко применяются в электротехнике. Электрическая прочность трансформаторного масла поддерживается в пределах 80 - 200 кВ/см при испытании в стандартном разряднике. Значительное снижение пробивного напряжения масла происходит с его загрязнением или увлажнением даже в ничтожных количествах (сотые доли процента).

Твердые изоляционные диэлектрики состоят из органических и неорганических материалов. К твердым диэлектрикам относятся: волокнистые материалы (дерево, бумага, картон), слоистые пластики (бакелит, гетинакс), керамические материалы (фарфор, стекло), минеральные вещества (слюда). Электрическая прочность твердых диэлектриков значительно выше, чем жидких, но зависит от вида, рода и состояния применяемых материалов. Основные дефекты твердой изоляции: загрязнение, увлажнение, расслоение, потеря электрической и механической прочности, старение, необратимые химические процессы (деструкция) и проч. Дефекты изоляции бывают распространенными или сосредоточенными. Сосредоточенные дефекты, если они обладают повышенной проводимостью, являются локальными источниками повышенного тепловыделения.

Локальные тепловыделения в проводниках - токоведущих системах и контактных соединениях, обусловлены рядом причин. В контактных соединениях, выполненных сваркой, это подрезы, каверны, непровары, шлаковые и газовые включения, пережоги металла, неровности соединенных проводников и проч. Дефекты контактных соединений, выполненных пайкой, связаны с неправильным подбором наконечников, непропаем, наличием каверн. В дефектных контактных соединениях, выполненных опрессовкой, наблюдается неправильный подбор наконечников, неполный ввод жилы в наконечник, недостаточная степень опрессовки, несоосность и асимметрия провода и гильзы. Контактные соединения, выполненные с помощью болтов, чаще всего имеют дефекты из-за шайб при соединении медной жилы с плоским выводом из меди или сплава алюминия, отсутствия тарельчатых пружин, прямого подсоединения алюминиевого наконечника к медным выводам оборудования в помещениях с агрессивной или влажной средой.

В магнитных материалах дополнительные тепловыделения, в том числе и локального характера, могут быть по следующим причинам: старение межлистовой изоляции магнитопровода, замыкания между отдельными пластинами или пакетами магнитопровода, некачественная сборка и стяжка пакетов, нарезка пластин магнитопровода поперек оси проката листа, нарушение в общей системе заземления магнитопровода. Отмеченные дефекты выявляются и традиционными методами технического контроля, однако это связано с необходимостью вывода оборудования из работы.

В наибольшей степени указанные выше условия проведения термографического контроля относятся к маслонаполненным измерительным трансформаторам, имеющим сравнительно небольшой объем бумажно-масляной изоляции, недостаточную степень герметизации и продолжительный период эксплуатации.