Изменение спроса на инфракрасные тепловизоры при инспекции трансформаторов. 

Силовые трансформаторы работают в условиях высокой нагрузки и круглосуточно, круглый год. Они крайне подвержены скрытым неисправностям, таким как локальный перегрев и аномальные температурные поля, из-за таких факторов, как старение изоляции, плохой контакт, перегрузки, сбои в теплоотводе, загрязнение и влага, а также производственные дефекты. Неисправности трансформаторов характеризуются своей скрытой природой, медленным развитием и значительной разрушительной силой. На ранних стадиях часто отсутствуют очевидные признаки, такие как аномальные шумы, утечки масла или деформация, что затрудняет их обнаружение с помощью традиционных методов контроля. По мере усугубления неисправности это может привести к серьезным авариям, таким как перегорание обмоток, разрыв изоляторов, остановка трансформатора и даже пожары и взрывы, вызывая масштабные отключения электроэнергии и значительные экономические потери. Технология инфракрасной тепловизионной диагностики, обладающая уникальными преимуществами бесконтактного, бесперебойного электроснабжения, комплексного измерения температуры и визуальной диагностики, позволяет точно обнаруживать ранние аномалии повышения температуры в трансформаторах.

Основной механизм инфракрасной тепловизионной диагностики трансформаторов

Все объекты с температурой выше абсолютного нуля непрерывно излучают инфракрасные световые волны; чем выше температура объекта, тем сильнее энергия инфракрасного излучения. В нормальных условиях эксплуатации трансформатор демонстрирует равномерное распределение температуры и стабильное повышение температуры. Однако при наличии внутренних или внешних дефектов в поврежденной области генерируется аномальное тепло из-за увеличения потерь, повышения сопротивления, нагрева от трения и ухудшения теплоотвода, образуя локализованные высокотемпературные зоны и отклонения температурного градиента. Это основной механизм инфракрасной тепловизионной диагностики неисправностей трансформаторов.

Инфракрасные тепловизоры собирают сигналы инфракрасного излучения с поверхности трансформатора с помощью высокочувствительных инфракрасных детекторов. После фотоэлектрического преобразования, усиления сигнала и калибровки шумоподавления невидимое инфракрасное тепловое излучение преобразуется в визуально наглядную цветовую температуру и тепловое изображение, одновременно выдавая точные данные измерения температуры. Оборудование позволяет всесторонне отображать распределение температуры по всему баку трансформатора, изоляторам, клеммам, радиаторам, маслораспределительным бакам и выводным соединениям. Анализируя разницу температур, морфологию зон с высокой температурой и градиенты повышения температуры, можно определить тип и серьезность неисправности. Этот метод обнаружения не требует отключения электроэнергии, не контактирует с токоведущими частями и не мешает нормальной работе оборудования, идеально удовлетворяя потребности в техническом обслуживании трансформаторов под напряжением в режиме реального времени.

Проблемы традиционных методов тестирования трансформаторов

Ранее техническое обслуживание трансформаторов в основном основывалось на периодических отключениях электроэнергии для осмотра, анализе масляной хроматографии, ручном визуальном осмотре и измерении температуры в фиксированных точках. Эти методы имеют множество технических недостатков и недостаточны для удовлетворения точных требований к техническому обслуживанию интеллектуальных энергосетей:

Слабая способность прогнозирования неисправностей: Анализ масляной хроматографии может обнаруживать серьезные внутренние неисправности, но обладает низкой чувствительностью к раннему незначительному перегреву, плохому контакту и аномальному теплоотводу; ручной визуальный осмотр может выявлять только видимые проблемы, такие как утечки масла, повреждения и коррозия, и не может обнаруживать скрытые дефекты, связанные с повышением температуры.

Высокая стоимость инспекции при отключении электроэнергии: Традиционные углубленные проверки требуют отключения и вывода трансформатора из эксплуатации, что не только влияет на стабильность регионального электроснабжения, но и влечет за собой значительные затраты на рабочую силу и материалы, делая невозможным проведение регулярных, высокочастотных проверок.

Слепые зоны в обнаружении: Традиционные методы точечного измерения температуры позволяют собирать данные о температуре только в локализованных точках, не охватывая всю конструкцию трансформатора. Скрытые области, такие как мертвые зоны радиатора, корни изоляторов и межслойные участки проводки, могут быть пропущены.

Невозможность мониторинга условий эксплуатации в режиме реального времени: Плановые проверки представляют собой периодические выборочные проверки, не позволяющие отслеживать изменения повышения температуры, вызванные колебаниями нагрузки и изменениями температуры окружающей среды, в режиме реального времени, что приводит к пробелам в техническом обслуживании и трудностям в своевременном обнаружении внезапных потенциальных опасностей.

Необходимость использования инфракрасных тепловизоров при инспекции трансформаторов:

Обнаружение неисправностей изоляторов трансформатора: Изоляторы являются основными изоляционными компонентами высоковольтных выводов трансформаторов и представляют собой зоны высокого риска возникновения неисправностей. В процессе длительной эксплуатации легко могут возникать такие дефекты, как загрязнение изоляторов и накопление пыли, растрескивание фарфорового изолятора, влажность изоляции, внутреннее старение диэлектрика и ослабление выводных соединений, что приводит к локальному искажению электрического поля, увеличению потерь и аномальному повышению температуры.

Инфракрасная тепловизионная съемка позволяет четко показать распределение температуры в изоляторах: если общее повышение температуры изолятора равномерное, это в основном связано с нормальным повышением температуры, вызванным длительной перегрузкой или чрезмерной нагрузкой, и нагрузку необходимо своевременно корректировать, чтобы избежать ускоренного старения оборудования; если появляются локализованные блочные или полосообразные горячие точки, это, вероятно, скрытая неисправность, такая как перекрытие из-за загрязнения изолятора, старение изоляции или плохой внутренний контакт; если разница температур между верхней и нижней частями изолятора аномальная, и температура у основания резко повышается, это в основном связано с ослаблением выводных соединений у основания или дефектами герметизации, вызванными влагой. Если не принять меры вовремя, это может легко привести к разрыву изолятора или однофазному замыканию на землю.

Обнаружение неисправностей клемм и выводных соединений: Клеммы, шинные соединения и выводные соединения на высоковольтной и низковольтной сторонах трансформатора являются зонами высокой вероятности возникновения электрических неисправностей контактов. Вибрация при вводе оборудования в эксплуатацию, чередование горячих и холодных деформаций, недостаточное усилие затяжки при монтаже, а также окисление и коррозия соединений могут привести к увеличению контактного сопротивления, генерации значительного джоулева нагрева и образованию локальных высоких температур при работе с большими нагрузками.

Инфракрасные характеристики этого типа неисправности чрезвычайно очевидны: в месте соединения появляются точечные, локально сконцентрированные зоны высокой температуры с разницей температур, значительно превышающей температуру окружающих нормальных участков, и повышение температуры становится более значительным с увеличением нагрузки. Инфракрасная термография позволяет точно выявлять такие дефекты, как неплотные соединения, окисление и плохие контакты. Проактивное реагирование может эффективно предотвратить такие аварии, как оплавление соединений, обрыв выводных проводов и срабатывание защиты оборудования, что делает инфракрасную термографию ключевой областью для плановых инфракрасных проверок трансформаторов.

Обнаружение неисправностей радиаторов и системы охлаждения: Трансформаторы используют циркуляцию масла и радиаторы для рассеивания тепла. Проблемы, такие как засорение радиатора, засорение ребер, закупорка масляного контура, отказ вентилятора и остановка масляного насоса, напрямую приводят к снижению эффективности охлаждения, вызывая чрезмерное общее повышение температуры трансформатора и локальное накопление тепла.

Инфракрасная тепловизионная диагностика позволяет визуально определить рабочее состояние радиатора: нормально работающий радиатор имеет равномерное распределение температуры и постоянное общее повышение температуры; если температура отдельной группы или ребра радиатора значительно ниже, это указывает на засорение масляного контура, застойную циркуляцию масла или неисправность клапана в этой области; если радиатор демонстрирует локальный неравномерный нагрев и охлаждение с резкими перепадами температур, это указывает на образование накипи, засорение или неисправность системы охлаждения. Одновременно она позволяет точно обнаруживать аномальное повышение температуры в вентиляторах охлаждения и двигателях масляного насоса, устранять неисправности силового оборудования и предотвращать срабатывание защиты от перегрева трансформатора и ускоренное старение изоляции из-за плохого теплоотвода.

Обнаружение внутренних неисправностей корпуса трансформатора: Скрытые неисправности, такие как межвитковые короткие замыкания в обмотках трансформатора, многоточечное заземление сердечника, магнитное насыщение сердечника, старение внутренней изоляции и ухудшение качества масла, могут изначально не иметь внешних видимых признаков, но вызывать аномальный внутренний нагрев. Тепло передается наружу через корпус, вызывая локальное аномальное повышение температуры в соответствующей области корпуса трансформатора.

Инфракрасная тепловизионная диагностика позволяет определить внутренние неисправности по распределению температурного поля в корпусе: если в локальной области корпуса наблюдаются длительные высокие температуры и аномальный температурный градиент, после исключения проблем с внешним теплоотводом можно сделать предварительный вывод о внутренних неисправностях обмоток и сердечника; если общая температура корпуса аномально высока, в сочетании с данными о нагрузке можно определить наличие таких проблем, как длительная перегрузка, плохая циркуляция масла и чрезмерные внутренние потери. Этот тип обнаружения может служить вспомогательным инструментом к анализу масляной хроматографии, позволяя заблаговременно прогнозировать внутренние неисправности и компенсировать недостатки, связанные с задержкой при химическом анализе.

Обнаружение неисправностей маслорасширительных бачков, уплотнительных колец и утечек: Маслорасширительные бачки трансформаторов, фланцы и уплотнительные прокладки подвержены старению, повреждениям и утечкам масла. Незначительные утечки часто скрыты и трудно обнаруживаются вручную, но точки утечки будут демонстрировать разницу температур из-за испарения масла и аномального теплоотвода, что может быть точно определено с помощью инфракрасной тепловизионной съемки. Одновременно это позволяет определить распределение температуры масла в маслорасширительном бачке, определить состояние циркуляции масла и общее рабочее состояние оборудования, а также исследовать скрытые проблемы, такие как аномальные уровни масла и засоры масляного контура.

Стандартизированные методы диагностики и объяснение классификации неисправностей трансформаторов с помощью инфракрасной съемки

В соответствии со стандартами энергетической отрасли, инфракрасная съемка трансформаторов использует комплексный диагностический режим, сочетающий метод относительной разницы температур, метод сравнения по аналогичным параметрам и метод температурного порога. Уровни неисправностей также классифицируются в зависимости от степени повышения температуры, вызванного дефектами, что обеспечивает стандартизированный подход к их устранению:

Общие дефекты: относительная разница температур менее 10%, незначительное повышение температуры, превышающее стандарт, не влияющее на нормальную работу, может быть включено в план планового технического обслуживания для периодического мониторинга.

Серьезные дефекты: относительная разница температур 10–30%, значительное локальное повышение температуры, ускоренное старение оборудования, требующее временного технического обслуживания в связи с отключением электроэнергии.

Критические дефекты: относительная разница температур более 30%, обширные зоны перегрева или чрезмерное повышение температуры в критически важных частях, представляющие значительную угрозу безопасности, требующие немедленного снижения нагрузки или остановки.

Преимущества инфракрасной тепловизионной диагностики при осмотре трансформаторов:

Осмотр под напряжением без остановки, обеспечивающий стабильное электроснабжение: полностью бесконтактный осмотр под напряжением, не требующий остановки трансформатора, обеспечивающий бесперебойное электроснабжение и не влияющий на работу сети. Полностью решает проблемы колебаний напряжения и экономических потерь, связанных с традиционным обслуживанием во время отключений электроэнергии, подходит для плановых, высокочастотных проверок.

Раннее прогнозирование скрытых неисправностей, предотвращение проблем до их возникновения: выявляет незначительные аномалии повышения температуры на ранних стадиях отказа трансформатора, обнаруживая скрытые дефекты, которые невозможно обнаружить при ручном осмотре или стандартном тестировании. Усовершенствует обработку неисправностей с «ремонта после инцидента» на «прогнозирование до инцидента», значительно снижая вероятность крупных аварий.

Полномасштабный визуальный осмотр без слепых зон: сканирование охватывает всю конструкцию трансформаторных втулок, соединений, радиаторов, масляных баков и маслораспределительных бачков, полностью решая проблему слепых зон традиционных точечных осмотров, обеспечивая полное покрытие и отсутствие пропусков.

Высокая безопасность и эффективность работы: бесконтактный осмотр на большом расстоянии исключает риск поражения электрическим током при работе на близком расстоянии с высоковольтным оборудованием; Полная проверка всей площади занимает всего несколько минут, что значительно превосходит эффективность традиционных методов, и подходит для крупномасштабной эксплуатации и технического обслуживания подстанций.

Отслеживаемость данных, поддержка технического обслуживания по состоянию: тепловизионные изображения и данные измерений температуры могут архивироваться на длительный срок и периодически сравниваться, что позволяет проводить точный анализ закономерностей повышения температуры трансформаторов и тенденций старения, обеспечивая поддержку данных для технического обслуживания оборудования, модернизации и замены, осуществляя переход от «периодического обслуживания» к «техническому обслуживанию по состоянию».

Например:

UTi120S+ — это высокопроизводительный портативный инфракрасный тепловизор от UNI-T с диапазоном измерения температуры от -20℃ до 550℃, инфракрасным разрешением 120×90 и поддержкой 2-кратного сверхразрешения (240×180), что значительно улучшает четкость изображения. Он оснащен функцией измерения температуры в центральной точке, автоматическим отслеживанием высоких и низких температур, а также звуковой и визуальной сигнализацией. Встроенный светодиод и лазерный указатель обеспечивают точное позиционирование. Весь блок имеет степень защиты IP54, способную выдерживать падение с высоты 2 метров, что делает его прочным и долговечным. Он поддерживает захват и сохранение инфракрасных изображений, а с помощью специального программного обеспечения для анализа легко получить подробный температурный анализ в дальнейшем. Детектор использует неохлаждаемую инфракрасную фокальную плоскостную матрицу с диапазоном отклика в инфракрасном диапазоне 8-14 мкм и NETD <60 мК.