МПС России
Ростовский государственный университет путей сообщения
ТЕПЛОВИЗИОННЫЙ КОНТРОЛЬ
СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ И ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ВВОДОВ
Методические указания
Ростов-на-Дону
2000 г
УДК 621.31.002.5.
Тепловизионный контроль силовых трансформаторов и высоковольтных вводов. Методические указания. 2000г. с.12
Приводится описание методов тепловизионного контроля силовых трансформаторов и высоковольтных маслонаполненных вводов оборудования тяговых подстанций электрических железных дорог. Даны рекомендации по проведению исследований и оценке результатов испытаний. Приведены сведения об инфракрасном диагностическом оборудовании ведущих мировых и отечественных фирм-производителей.
Методические указания рекомендуются для использования на тяговых подстанциях работниками РРУ и тяговых подстанций.
Методические указания подготовили: доктор техн. наук А.С. Бочев, канд. техн. наук Г.А. Николаев, канд. техн. наук Т.В.Щурская.
Содержание
1. Общие положения
2. Общие методические указания по тепловизионным испытаниям электрооборудования
3. Периодичность проведения ИК-диагностики
4. Объёмы термографического обследования
5. Нормы браковки силовых трансформаторов и маслонаполненых вводов при проведении ИК-диагностики
6. Основные параметры технических средств для инфракрасной диагностики
7. Вопросы охраны труда и техники безопасности при проведении тепловизионных исследований
ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
-
Общие положения
1.1. Нормы испытаний электрооборудования [1], утвержденные 8 мая 1997 года, предусматривают как традиционные испытания, положительно зарекомендовавшие себя в течение многих лет, так и испытания, не предусмотренные ранее действующими нормами, но широко применяемые в последние годы и подтвердившие свою эффективность. К их числу относится инфракрасная диагностика электрооборудования.
1.2. В настоящих методических указаниях приведены методы и нормы оценки теплового состояния силовых трансформаторов и высоковольтных вводов электрооборудования тяговых подстанций электрических железных дорог методами инфракрасной (ИК) диагностики.
В методических указаниях в соответствии с [1] применяются следующие понятия:
превышение температуры- разность между измеренной температурой нагрева и температурой окружающего воздуха;
избыточная температура- превышение измеренной температуры контролируемого узла над температурой аналогичных узлов других фаз, находящихся в одинаковых условиях;
нормируемое превышение температуры- разность между наибольшей допустимой температурой нагрева, регламентируемой стандартом, и значением эффективной температуры окружающего воздуха, принимаемой равной 40 оС;
коэффициент дефектности – отношение измеренного превышения температуры контролируемого узла к нормируемому превышению температуры.
-
Общие методические указания по тепловизионным испытаниям электрооборудования
2.1. Испытания электрооборудования должны производиться с соблюдением требований правил охраны труда и техники безопасности.
2.2. В качестве исходных значений контролируемых параметров при вводе в эксплуатацию нового электрооборудования принимают значения, указанные в паспорте или протоколе заводских испытаний. При эксплуатационных испытаниях, включая испытания при выводе в капитальный ремонт, в качестве исходных принимаются значения параметров, определенные испытаниями при вводе в эксплуатацию нового электрооборудования. Качество проводимого ремонта оценивается сравнением результатов испытаний после ремонта с данными при вводе в эксплуатацию нового электрооборудования, принимаемыми в качестве исходных. После капитального или восстановительного ремонта в качестве исходных данных для контроля в процессе дальнейшей эксплуатации принимаются значения, полученные при вводе в эксплуатацию по окончании ремонта.
Тепловизионный контроль производится у трансформаторов напряжением 110 кВ и выше в соответствии с настоящими методическими указаниями.
Измерения, которые выполняются под нагрузкой, рекомендуется проводить при коэффициенте нагрузки не менее 0,3 , т.к. при меньших коэффициентах снижается выявляемость дефектов.
Исследования проводятся при температуре окружающей среды не ниже 10 о С (желательно, не значительно отличающейся от 20 оС).
-
Периодичность проведения ИК-диагностики
3.1. В соответствии с Нормами [1] первую ИК-диагностику рекомендуется проводить при вводе нового электрооборудования в эксплуатацию.
Периодическая ИК-диагностика проводится для электрооборудования 110-220 кВ – 1 раз в 2 года.
На тяговых подстанциях при усиленном загрязнении электроообрудования - ежегодно.
Внеочередной ИК-контроль проводится после короткого замыкания на шинах РУ и стихийных воздействий.
-
Объемы термографического обследования
4.1. Силовые трансформаторы
При проведении термографического обследования трансформаторов напряжением 110 кВ и выше снимаются термограммы поверхностей бака трансформатора в местах расположения отводов обмоток, по высоте бака, периметру трансформатора, верхней его части, в местах болтового крепления колокола бака, системы охлаждения и их элементов и т.п.
При обработке термограмм сравниваются между собой нагревы крайних фаз, нагревы однотипных трансформаторов, динамика изменения нагревов во времени и в зависимости от нагрузки, определяются локальные нагревы, места их расположения, сопоставляются места нагрева с расположением элементов магнитопровода, обмоток, а также определяется эффективность работы систем охлаждения.
При проведении термографического обследования маслонаполненных вводов производится:
выявление локальных нагревов в зоне расположения контактных соединений при работе трансформатора под нагрузкой;
проверка отсутствия короткозамкнутого контура в расширителе ввода (у маслонаполненных вводов серии ГБМТ-220/2000);
определение распределения температуры по высоте покрышки ввода при работе трансформатора под нагрузкой и на холостом ходу.
Примечания:
Перед проведением исследований на холостом ходу трансформатор отключить и дождаться его остывания до температуры окружающей среды, покрышки вводов очистить от загрязнений.
При проведении исследований вводов на 110 кВ рекомендуется включить трансформатор со стороны 27,5 кВ, а разъединитель со стороны 110 кВ разомкнуть. При проведении исследований вводов 38,5; 27,5; 10 или 6 кВ питание осуществляется со стороны 110 кВ, а разъединители на соответствующих низких сторонах разомкнуты.
-
Нормы браковки силовых трансформаторов и
маслонаполненных вводов при проведении ИК-диагностики
5.1. В соответствии с [2] отбраковка электрооборудования, контактов и контактных соединений при ИК-диагностике может производиться:
по температуре нагрева или её превышению;
по избыточной температуре;
по коэффициенту дефектности.
Предельные значения температуры нагрева и её превышения приведены в ГОСТ 8024-90 [3].
При токах нагрузки испытываемого оборудования отличных от номинального значения производят пересчет нормированного значения температуры к рабочей нагрузке по соотношению:
 ,
где DTном-превышение температуры при номинальной нагрузке, Iном;
DTраб- тоже при токе Iраб.
При токах нагрузки (0,3…0,6) Iном оценка состояния проводится по избыточной температуре. В качестве норматива используется значение температуры пересчитанное на 0,5 Iном.
Для пересчета используется соотношение:
 ,
где DТ0,5- избыточная температура при токе нагрузки 0,5 Iном.
При оценке состояния оборудования по избыточной температуре и токе нагрузки 0,5 Iном различают следующие области по степени неисправности:
Избыточная температура-(5…10) оС.
Начальная степень неисправности, которую следует держать под контролем и принимать меры по её устранению во время проведения ремонта, запланированного по графику.
Избыточная температура – (10…30) оС.
Развившийся дефект. Принять меры по устранению неисправности при ближайшем выводе электрооборудования из работы.
Избыточная температура - более 30 оС.
Аварийный дефект. Требует немедленного устранения.
5.4.1. Баки трансформаторов.
При выявлении локальных нагревов на поверхности бака трансформатора дальнейшая периодичность снятия термограмм определяется в зависимости от степени газообразования и предполагаемого вида дефекта в целях определения характера дальнейшего его развития.
5.4.2. Термосифонные фильтры.
Для работоспособного фильтра характерно: плавное изменение температур по высоте корпуса фильтра, разность их значений по высоте фильтра в пределах (2….15) оС, в зависимости от конструкции трансформатора и месторасположения фильтра.
5.4.3. Радиаторы.
Локальные нагревы труб свидетельствуют об их зашламлении и нарушении нормальной циркуляции масла.
5.4.4. Баки контакторов РПН.
При обнаружении локальных нагревов на поверхности бака контакторов РПН последний должен подвергаться внеочередной ревизии.
5.4.5. Соединение зажима ввода с внешним проводником.
Степень нагрева в соответствии с [3] не должна превышать значений:
Для проводников без покрытия температура нагрева 90 оС, превышение температуры-50 оС.
Для проводников с покрытием оловом, серебром или никелем температура нагева-105 оС, превышение температуры-65 оС.
5.5. Маслонаполненные вводы
5.5.1 Нагрев поверхности корпуса расширителя ввода ГБМТ-220/2000 не должен отличаться от такового у вводов других фаз.
5.5.2. Проверка состояния внутренних контактных соединений ввода производится путем измерения температур по высоте ввода у маслобарьерных вводов 110 кВ (заводские чертежи №№ 669, 146 и др.), 220 кВ (заводской чертеж № 200-0-0), выпуска до 1968 г. конденсаторных негерметичных вводов 110 кВ (заводской чертеж № 132-0-0), 220 кВ (заводской чертеж №№ 133-0-0, 208-0-ОБ) и 500 кВ (заводской чертеж №- 179-0-0, 206-0-0).
Маслонаполненный ввод не должен иметь резкого изменения температуры или аномальных по нагреву участков по высоте покрышки по сравнению с вводами других фаз.
5.5.3. У маслонаполненного ввода негерметичного исполнения при проверке состояния верхней части остова ввода не должно быть резкого изменения температуры или локальных нагревов по высоте покрышки по сравнению с вводами других фаз. Наличие таковых факторов может являться следствием опасного понижения уровня масла во вводе или увлажнением (зашламлением) верхней части остова.
5.5.4. Выводы вводов.
Предельные значения температуры нагрева ввода из меди, алюминия и их сплавов, предназначенных для соединения с внешними проводниками, не должны превышать значений см. п. 5.4.5.
6. Основные параметры технических средств для инфракрасной диагностики.
Для проведения тепловизионной диагностики применяются следующие технические средства: тепловизоры, пирометры, термопрофилографы, сканеры.
Отечественная и зарубежная промышленность выпускает целый ряд оптико-механических и оптико-электронных тепловизоров и инфракрасных пирометров.
Выбор необходимого технического средства для проведения тепловизионных исследований производится по их основным параметрам и характеристикам, определяющим возможность обеспечить регистрацию необходимых для исследования данных с необходимой точностью.
Основными характеристиками тепловизоров являются:
Порог температурной чувствительности (термочувствительность)- минимальная разность температур DТпор объекта и фона, вызывающая входной сигнал.
Диапазон измеряемых температур - минимальное и максимальное значения температур, регистрируемых тепловизором.
Поле зрения - плоские углы по вертикали gв и горизонтали gг, ограничивающие область пространства, попадающего в кадр.
Спектральный диапазон
Время запуска и ряд других характеристик.
В табл.6.1 и 6.2 приведены основные параметры некоторых отечественных и зарубежных тепловизоров, имеющих термочувствительность 0,1оС и меньше.
Таблица 6.1.
Основные параметры тепловизоров отечественного производства
Параметр
|
АТП-41
|
ИРТИС-200
|
“Сосна”
|
“Синица”
|
Термо- чувствительность, оС
|
0,1
|
0,05
|
0,1
|
0,1
|
Диапазон измеряемых температур,оС
|
0...200
|
-20-200 и выше
|
-20...200
|
|
Поле обзора, град.
|
16х16
|
20х20
|
-
|
8х8
|
Масса или габариты
|
-
|
1,8 кг
|
260х260х145
|
3 кг
|
Таблица 6.2.
Основные параметры тепловизоров зарубежного производства
Параметр
|
“Инфра-АЙ-108”
Япония
|
АGА-782
Швеция
|
Therma CAM-
PM 595
|
“ITG-IA”
Япония
|
Термо- чувствительность, оС
|
0,1
|
0,1
|
£0,1
|
0,1
|
Диапазон измеряемых температур,оС
|
0...200
|
-20...200
|
-40...2000
|
|
Поле обзора, град.
|
20х15
|
3,5х3,5
|
24х24
|
20х25
|
Спектральный диапазон, мкм
|
8...14
|
3...5
8...12
|
7,5...13
|
3...5
8...14
|
Масса или габариты
|
-
|
-
|
2,3 кг с аккумулятором.
|
-
|
Для работы на тяговых подстанциях при проведении тепловизионной диагностики может быть рекомендован измерительный комплекс на базе термовизора ИРТИС-200, который обладает высокой чувствительностью, высоким пространственным разрешением, возможностью автономной работы, возможностью подключения к компьютеру и при этом имеет относительно малую стоимость.
7. Вопросы охраны труда и техники безопасности при проведении тепловизионных исследований
При организации и проведении тепловизионных исследований следует руководствоваться “Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей” и “Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок”.
Все работы проводятся по наряду.
Ответственными за проведение испытаний и подключение приборов назначаются начальник ДЭЛ и начальник РРУ.
Ответственным за безопасность движения поездов и технику безопасности при проведении испытаний назначается начальник ЭЧП.
Перед проведением испытаний составляется и утверждается рабочая программа, в которой подробно описываются условия и порядок проведения испытаний.
Работа с тепловизионной камерой осуществляется в соответствии с прилагаемой к ней инструкцией.
При выборе места размещения оператора с тепловизионной камерой необходимо принять соответствующие меры по предотвращению его случайного приближения к оборудованию, находящемуся под напряжением.
ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Объем и нормы испытаний электрооборудования. /Под общей редакцией Б.А. Алексеева, Ф.Л. Когана, Л.Г. Мамиконянца.- 6-е изд. М.: НЦ ЭНАС, 1998.-256 с.
Рекомендации по диагностике электрооборудования распределительных устройств и воздушных линий электропередач. Утвержд. 20.06.1996 г. Департаментом электрических сетей РАО “ЕЭС России”. М.: ОРГРЭС, 1996.-12 с.
ГОСТ 8024-90. Аппараты и электрические устройства переменного тока на напряжение свыше 1000 В. Нормы нагрева при продолжительном режиме работы и методы испытаний” Введен 01.01.91. М.: Издательство стандартов, 1990 г.-18 с.
|
