Тепловидение для диагностики внутризаводских электросетей

Обычно обследуемые элементы

• Трехфазные системы распределения электроэнергии
• Блоки плавких предохранителей
• Провода и соединения
• Реле и переключатели
• Изоляторы
• Конденсаторы
• Электроподстанции
• Автоматические выключатели
• Контроллеры
• Трансформаторы
• Двигатели
• Батарейные блоки

Типичные причины локального нагрева и отклонений

• Несбалансированные нагрузки
• Гармоники (третий гармонический ток в нейтрали)
• Перегрузка систем, чрезмерно высокий ток
• Ослабление или окисление соединений, вызывающие повышение сопротивления в контуре (обычно, нагревается одна сторона элемента)
• Пробой изоляции
• Выход элемента из строя
• Неправильная проводка
• Элементы с недостаточными характеристиками (например, предохранители) будут нагреваться с обеих сторон

Аномальный нагрев, вызванный высоким сопротивлением или чрезмерным током, является основной причиной множества проблем, возникающих в электрических сетях. Инфракрасное тепловидение позволяет увидеть тепловую картину приближающихся проблем до того, как они наступят. При прохождении тока по электрическому контуру часть электрической энергии превращается в тепловую энергию. Это нормально. Но в случае слишком большого сопротивления контура или слишком большого тока возникает чрезмерный нагрев, что расточительно, опасно и ненормально.

Связь между током, электрическим сопротивлением и мощностью или производимой тепловой энергией описывает закон Ома (P=I2R). Мы используем высокое сопротивление там, где это необходимо, например, в тостерах и осветительных лампах. Но иногда нагрев нежелателен и приводит к материальному ущербу. Проводники недостаточного сечения, некачественные соединения, чрезмерный ток могут привести к нежелательному и опасному нагреву электрических контуров. Элементы контура могут в буквальном смысле расплавиться.

Инфракрасные тепловизоры Fluke позволяют увидеть признаки нагрева задолго до того, как контур нагреется в достаточной степени, чтобы выйти из строя или, например, вызвать взрыв. Существуют два основных тепловых признака неисправности электрического контура: высокое сопротивление в результате плохого поверхностного контакта и перегрузка контура или несимметричная нагрузка по фазам.

Неудовлетворительный контакт

Термограмма A: контроллер электромотора лифта в большой гостинице. Одно из соединений трехфазной сети ослаблено, что вызвало повышение сопротивления в разъеме. Нагрев достигает 50 ºC (90 ºF). Термограмма B: блок предохранителей трехфазной сети, где конец одного предохранителя имеет плохой контакт с контуром. Повышение сопротивления в точке контакта вызвало нагрев на 45 ºC (81 ºF) в сравнении с остальными контактами. Термограмма C: держатель плавкого предохранителя, у которого один из контактов на 55 ºC (99 ºF) горячее других. Термограмма D: стенная розетка двухфазной сети с ослабленными креплениями проводов, что вызвало нагрев на 55 ºC (100 ºF) выше температуры окружающей среды.

A) Контроллер	B) Предохранитель трехфазной сети	C) Зажим предохранителя	D) Стенная розетка

Ситуации, приведенные во всех четырех примерах, опасны и требуют немедленного исправления. На термограмме B показан интересный принцип интерпретации тепловой картины электрического контура. Предохранитель нагрет только с одного конца. Нагрев с обоих концов свидетельствовал бы о другой проблеме. Перегрев обоих концов предохранителя может быть вызван перегрузкой контура, несимметричностью фаз, несоответствием номинала предохранителя. Перегрев только одного конца свидетельствует о высоком сопротивлении в точке контакта со стороны нагретого конца.

Настенная розетка на термограмме D серьезно неисправна, как видно на иллюстрации ниже, но она продолжает работать вплоть до замены.

Проблемы перегрузки контуров

E) Электрический щит	F) Электрический щит	G) Контроллер	H) Преобразователь тока

Термограмма G: линия контроллера, нагретая приблизительно на 20 ºC (36 ºF) в сравнении с остальными линиями. Эта ситуация требует дальнейшего изучения для выявления причин нагрева одного провода в сравнении с остальными и определения необходимого ремонта. Термограмма H: трансформатор тока, температура которого на 14 ºC (25 ºF) выше температуры двух других трансформаторов в трехфазной системе. Это свидетельствует о серьезном дисбалансе или неисправности трансформатора, что может значительно повысить расходы пользователя.

Требования к нагрузке

Не забывайте учитывать эффект охлаждения ветром и перемещающимся воздухом.

Только температура поверхности

I)	J)	K)	L) Кабельные каналы

Системы распределения электроэнергии

Термограмма M: трансформатор, из которого имеется утечка охлаждающего масла, в результате чего обмотки в верхней части опасно перегреты. Одно из соединений нагрето на 160 ºC (288 ºF) выше температуры окружающей среды. Этот трансформатор требовал немедленной замены, но компания решила отложить ремонт на один месяц, до плановой остановки предприятия. Камера Fluke была использована для контроля состояния трансформатора и позволила успешно отложить ремонт. Термограмма N: мачтовый трансформатор, соединение которого нагрето на 30 ºC (54 ºF) выше температуры окружающей среды. В этой ситуации необходимо при первой возможности выполнить техобслуживание. Термограмма O: перегретое главное соединение выключателя на подстанции в Мексике. Температура соединения была на 14 ºC (25 ºF) выше температуры остальных соединений. Эта проблема была сочтена достаточно серьезной. Термограмма P: воздушная передача на подстанции в Перу. Температура была на 10 ºC (18 ºF) ниже температуры окружающей среды и не требовала срочного вмешательства.

M) Трансформатор	N) Трансформатор	O) Выключатель	P) Соединение