Изменения в потребностях в инфракрасных тепловизорах при обследовании объектов электроэнергетики 

Оборудование электросетей длительное время работает в режиме высокой нагрузки и круглосуточно. Под воздействием таких факторов, как воздействие окружающей среды, износ линий, колебания нагрузки и строительные дефекты, в нем очень легко возникают скрытые неисправности, такие как локальный перегрев, повреждение изоляции и плохой контакт. На начальной стадии такие неисправности не сопровождаются заметными внешними признаками, и их трудно обнаружить в ходе обычных ручных обходов или точечных измерений температуры. Однако в случае дальнейшего ухудшения ситуации они могут привести к срабатыванию защитных устройств, авариям с отключением электроснабжения и даже к электрическим пожарам, что представляет серьезную угрозу для безопасной и стабильной работы электросетей. Благодаря таким техническим характеристикам, как бесконтактное измерение температуры, визуализация всего поля зрения, круглосуточная работа и прогнозирование скрытых опасностей, инфракрасные тепловизоры идеально соответствуют требованиям обходов электросетей, предполагающих высокую степень риска, высокую точность и полный охват, и в настоящее время стали основным интеллектуальным оборудованием для эксплуатации и технического обслуживания электросетей, контроля состояния оборудования, а также прогнозирования и устранения неисправностей.

Основные аспекты применения технологии инфракрасных тепловизоров при обходах электрооборудования

Инфракрасный тепловизор с помощью инфракрасного датчика улавливает сигналы инфракрасного излучения с поверхности электрооборудования. После фотоэлектрического преобразования, подавления шума и калибровки данных эти сигналы преобразуются в наглядное цветное тепловизионное изображение и точные данные о температуре, что позволяет наглядно отобразить распределение температуры по всей поверхности оборудования с помощью цветовых оттенков. По сравнению с традиционными точечными термометрами, способными измерять температуру только в одной точке, тепловизионная съемка позволяет за один раз зафиксировать общее температурное поле оборудования, точно локализовать мельчайшие перегретые участки, незаметные невооруженным глазом, и обеспечить раннее выявление и точное определение местоположения скрытых неисправностей электрооборудования. Кроме того, эта технология не требует контакта с оборудованием под напряжением и позволяет проводить проверки без отключения электропитания и остановки оборудования, что полностью соответствует основным требованиям к обходам электросетей под напряжением.

До широкого распространения технологии инфракрасной тепловизионной съемки обходы электрооборудования в основном осуществлялись посредством визуального осмотра, выборочных измерений с помощью ручных пирометров и периодических отключений электроэнергии для технического обслуживания, что сопровождалось множеством труднопреодолимых недостатков, сдерживающих повышение качества и эффективности эксплуатации и технического обслуживания электросетей.

Основные проблемы, возникающие при традиционных обходах электрооборудования:

Низкая эффективность проверки: Традиционные обходы предполагают точечную проверку одного элемента за другим; ручной обход всей подстанции напряжением 220 кВ может занимать более 2 часов, а обход линий электропередачи большого радиуса действия требует ещё больших затрат времени и труда, что затрудняет удовлетворение потребностей эксплуатации и технического обслуживания электросетей крупного масштаба.

Высокий уровень пропуска скрытых неисправностей: визуальный осмотр позволяет выявить только явные проблемы, такие как внешние повреждения и заметные деформации, но не позволяет обнаружить скрытые риски повышения температуры, вызванные внутренним износом или незначительным нарушением контакта; выборочная проверка точечной температуры создает «слепые зоны», что значительно повышает вероятность пропуска локальных мелких неисправностей.

Высокие риски для безопасности труда: осмотр высоковольтного оборудования под напряжением, опор на большой высоте и наружных линий требует работы персонала на близком расстоянии, что сопряжено с рисками поражения электрическим током высокого напряжения, падения с высоты, а также работы в неблагоприятных погодных условиях; проведение осмотра в таких условиях повышенного риска является чрезвычайно сложной задачей.

Устаревшая модель эксплуатации и технического обслуживания: Традиционные обходы в основном сводятся к плановому техническому обслуживанию и аварийному ремонту после возникновения неисправностей, что не позволяет осуществлять мониторинг состояния оборудования в режиме реального времени. Существуют пробелы в обходах, и неисправности оборудования зачастую устраняются только после их проявления, что может привести к масштабным отключениям электроэнергии, повреждению оборудования и другим убыткам.

Изменения в потребностях в инфракрасных тепловизорах при обходах электросетей

Обходы оборудования подстанций
Подстанции являются ключевыми узлами преобразования и диспетчеризации энергии в энергосистеме. Они характеризуются высокой плотностью оборудования и высоким уровнем напряжения, что делает их приоритетными зонами для обходов. Инфракрасные тепловизоры позволяют обеспечить полный охват диагностики состояния основного оборудования подстанций, включая трансформаторы, высоковольтные распределительные щиты, выключатели, разъединители, трансформаторы тока, шины, конденсаторные батареи и т. д.

В отношении главных трансформаторов можно выявлять такие проблемы, как перегрев соединений пробоек, многоточечное заземление сердечника, старение обмоток, неэффективное охлаждение и т. д., что позволяет точно оценить рабочие условия трансформатора и предотвратить отказы из-за тепловой нестабильности; в отношении высоковольтных распределительных шкафов — выявлять скрытые дефекты, такие как окисление контактов автоматических выключателей внутри шкафа, ослабление соединений, перегрев соединений шин, повышение температуры из-за старения изоляционных элементов, что позволяет предотвратить выгорание распределительных шкафов и возникновение коротких замыканий внутри них; в отношении разъединителей, трансформаторов тока и другого высоковольтного коммутационного оборудования — выявлять недостаточное давление на контакты, коррозию контактов, локальный перегрев, вызванный неравномерной нагрузкой, и заблаговременно прогнозировать риск выхода оборудования из строя. Кроме того, стационарные устройства онлайн-тепловизионного мониторинга позволяют осуществлять круглосуточный мониторинг основного оборудования подстанций, в режиме реального времени отправляя предупреждения о превышении температуры, что полностью решает проблему пробелов в ручном обходе.

Обход линий электропередачи
Линии электропередачи высокого напряжения имеют большой пролет и проходят в сложных условиях, часто располагаясь в горных районах и в открытой местности, где они подвержены воздействию ветра, дождя, обледенения, загрязнений и затенения растительностью, что значительно затрудняет традиционный обход. С помощью портативных тепловизионных устройств и дронов, оснащенных инфракрасными тепловизионными модулями, можно обеспечить эффективный и полный обход линий электропередачи.

Основные объекты контроля включают: аномальный рост температуры, вызванный обрывом жил провода, износом или плохим контактом в соединительных муфтах; локальное нагревание, вызванное загрязнением изоляторов, повреждением нулевой точки или трещинами; нагрев вследствие ослабления, коррозии или перегрузки фурнитуры опор; аномальный рост температуры линии, вызванный зарослями деревьев или повреждениями под воздействием внешних сил. Кроме того, инфракрасная тепловизионная съемка не зависит от ночи, густого тумана или слабого освещения, что позволяет проводить регулярные ночные обходы, точно выявлять скрытые угрозы, которые трудно обнаружить при осмотре в видимом свете, а также одновременно выявлять такие риски безопасности, как лесные пожары вблизи линий и попадание посторонних предметов, тем самым всесторонне обеспечивая безопасность эксплуатации линий электропередачи.

Обход распределительного оборудования
Распределительные сети напрямую обслуживают конечных потребителей; они характеризуются большим количеством оборудования, разрозненным расположением и высокой сложностью эксплуатации и технического обслуживания, что делает их зоной с высокой частотой сбоев в работе электросети. Инфракрасные тепловизоры могут использоваться для обхода различных видов распределительного оборудования, включая кольцевые распределительные шкафы, ответвлительные коробки, кабельные соединения, распределительные трансформаторы и низковольтные выключатели.

В ходе ежедневных обходов можно быстро выявлять такие скрытые опасности, как износ кабельных соединений, негерметичность и перегрев из-за перегрузки, что позволяет предотвратить разрыв кабелей и аварии, связанные с утечкой тока; обнаруживать неравномерную нагрузку на распределительные трансформаторы, перегрев обмоток и неисправности системы охлаждения, а также прогнозировать риск выхода трансформаторов из строя из-за перегрузки; обнаружить проблемы, такие как ослабление соединений в низковольтном распределительном оборудовании, старение компонентов и повышение температуры, что позволяет эффективно снизить количество отключений электроэнергии у потребителей и несчастных случаев, связанных с безопасностью электропотребления, вызванных неисправностями в конечных узлах распределительной сети, а также повысить надежность электроснабжения.

Аварийное реагирование и проверка устраненных неисправностей
При аварийном реагировании на сбои в электросети инфракрасный тепловизор позволяет быстро локализовать место неисправности и определить зону её воздействия, обеспечивая информационную поддержку при разработке плана аварийных ремонтных работ; после завершения ремонта оборудования с помощью тепловизионного измерения температуры можно проверить качество ремонта, убедиться в нормальном распределении температуры оборудования и полном устранении скрытых опасностей, что позволяет избежать повторного возникновения неисправностей. Кроме того, тепловизионные камеры можно использовать для приемочной проверки качества после модернизации старых электросетей и капитального ремонта оборудования, точно выявляя оставшиеся скрытые дефекты и обеспечивая высокое качество модернизации и обновления электросетей.

Метод выявления неисправностей с использованием тепловизионных камер при обходах электрооборудования

Для обеспечения точности данных обходов и стандартизации диагностики неисправностей в электроэнергетической отрасли сформировался стандартизированный метод определения дефектов с помощью инфракрасной тепловизионной съемки, позволяющий эффективно избегать погрешностей измерений, вызванных различиями в условиях окружающей среды, нагрузке и характеристиках оборудования:

Метод определения по температурным порогам: в соответствии со стандартами эксплуатации и технического обслуживания электрооборудования устанавливаются максимально допустимые температуры и пороги повышения температуры для различных типов оборудования. Если измеренная температура оборудования превышает стандартные значения, это непосредственно квалифицируется как аномальный дефект. Данный метод применим к диагностике неисправностей большинства стандартизированных видов электрооборудования.

Метод определения по относительной разнице температур: сравнивает разницу температур между участками с неисправностью и участками в нормальном состоянии, исключая влияние температуры окружающей среды и нагрузки на оборудование. Является основным методом выявления ранних скрытых дефектов, связанных с перегревом, и позволяет точно выявлять такие начальные скрытые опасности, как незначительное старение и незначительные проблемы с контактами.

Метод сравнения с аналогами: для оборудования одной модели, работающего в одинаковых условиях эксплуатации и в одинаковой среде, если температура отдельного устройства превышает температуру аналогичного оборудования на 2 К и более, это считается температурным отклонением. Данный метод подходит для диагностики нестандартного оборудования, не имеющего четких пороговых значений, а также для диагностики оборудования, эксплуатируемого серийно.

Преимущества использования инфракрасных тепловизоров при обходах электрооборудования

Неразрушающий контроль без отключения электропитания, обеспечивающий непрерывность энергоснабжения: полностью бесконтактный контроль под напряжением, не требующий отключения или разборки оборудования, не влияющий на нормальное энергоснабжение сети, полностью исключающий экономические потери и неудобства для потребителей, связанные с отключением электроэнергии для ремонта, и отвечающий требованиям бесперебойной работы электросети.

Эффективный обзор всей зоны, значительное повышение эффективности эксплуатации и технического обслуживания: использование «площадного сканирования» вместо традиционной «точечной выборочной проверки» позволяет охватить всю зону оборудования за одно сканирование, сократить время обхода всей станции более чем на 70% и в несколько раз повысить эффективность обхода линий электропередачи на больших участках, что соответствует требованиям масштабной эксплуатации и технического обслуживания «умных» электросетей.

Заблаговременное выявление потенциальных угроз и реализация профилактической эксплуатации и технического обслуживания: позволяет выявлять ранние незначительные дефекты, связанные с повышением температуры оборудования, и устранять их на зародышевой стадии неисправности. Это позволяет перейти от традиционного пассивного режима «ремонта после аварии» к интеллектуальному режиму «заблаговременного прогнозирования и активной эксплуатации и технического обслуживания», что значительно снижает частоту возникновения неисправностей в электросети.

Круглосуточная адаптация к любым условиям окружающей среды, снижение рисков при выполнении работ: благодаря отсутствию необходимости в источниках видимого света можно безопасно работать в ночное время, в условиях густого тумана, дождя, на большой высоте и в опасных условиях при наличии напряжения, что позволяет сократить частоту непосредственного контакта персонала с высоковольтным оборудованием и снизить риск несчастных случаев при обходах в корне.

Отслеживаемость данных, поддержка точной эксплуатации и технического обслуживания: тепловизионные изображения и данные о температуре могут храниться в облаке, архивироваться и сравниваться, что позволяет отслеживать долгосрочные тенденции изменения температуры оборудования, анализировать закономерности его износа и предоставлять точные данные для ремонта, замены и модернизации оборудования, обеспечивая точную и цифровую эксплуатацию и техническое обслуживание электросетей.

Например:

UTi384H+ — это портативный инфракрасный тепловизор от UNI-T, сочетающий в себе точный термометр и высококачественную тепловизионную съемку. Диапазон измерения температуры составляет от -20 °C до 650 °C, что позволяет удовлетворить потребности как в обычных, так и в высокотемпературных измерениях. Устройство оснащено инфракрасным датчиком с высоким разрешением 400×300 и поддерживает технологию сверхвысокого разрешения, позволяющую повысить четкость изображения до 800×600. Сигнализация о превышении верхнего и нижнего пределов температуры: визуальный сигнал и звуковой сигнал; конструкция с защитой от пыли, влаги и ударов: степень защиты IP54, устойчивость к падению с высоты 2 метра. Отслеживание максимальной и минимальной температур на полном экране, четыре режима отображения изображения: тепловизора, T-Mix, «картинка в картинке», видимый свет.