Termowizja instalacji elektroenergetycznych
Fot. Fluke
Pomiary termowizyjne przydają się we wszystkich przypadkach, w których na podstawie wartości oraz rozkładu temperatury na powierzchni badanego obiektu można oceniać jego stan techniczny.
Najpopularniejszym sposobem wykrywania uszkodzeń urządzeń elektroenergetycznych jest wykonanie badań termowizyjnych, które stanowią około 70% przeprowadzonych pomiarów. Obraz termowizyjny umożliwia wykrywanie usterek, których nie widać gołym okiem. Wykrycie elementu przegrzanego i prawidłowa klasyfikacja zagrożenia zależą od obciążenia prądowego i przyrostu temperatury.
Zobacz także
OSPEL Elegancja w detalu – ramki szklane do osprzętu elektrycznego
Wnętrza domów stają się coraz bardziej wyrafinowane, a detale pełnią kluczową rolę w kreowaniu niepowtarzalnego stylu. Jednym z najnowszych trendów w branży osprzętu elektrycznego są szklane ramki, które...
Wnętrza domów stają się coraz bardziej wyrafinowane, a detale pełnią kluczową rolę w kreowaniu niepowtarzalnego stylu. Jednym z najnowszych trendów w branży osprzętu elektrycznego są szklane ramki, które nie tylko pełnią funkcję praktyczną, ale także dodają elegancji i nowoczesności pomieszczeniom.
OSPEL Seria Szafir – przełom w montażu gniazdek elektrycznych
Czy zdarzyło Ci się, że musisz wymienić gniazdko lub kontakt w domu? Większość z nas podchodzi do takiego zadania przynajmniej z niepewnością. Koniec końców, nie robimy tego codziennie. Sięgamy wówczas...
Czy zdarzyło Ci się, że musisz wymienić gniazdko lub kontakt w domu? Większość z nas podchodzi do takiego zadania przynajmniej z niepewnością. Koniec końców, nie robimy tego codziennie. Sięgamy wówczas do filmików instruktażowych lub dzwonimy po elektryka.
OSPEL Sonata Touch – nowoczesne łączniki do sterowania oświetleniem
Seria Sonata Touch to zaprojektowana i opracowana przez firmę Ospel seria nowoczesnych łączników elektronicznych do sterowania oświetleniem, które wyposażone są w szklany panel dotykowy. Została ona zaprojektowana...
Seria Sonata Touch to zaprojektowana i opracowana przez firmę Ospel seria nowoczesnych łączników elektronicznych do sterowania oświetleniem, które wyposażone są w szklany panel dotykowy. Została ona zaprojektowana z myślą o klientach poszukujących łączników sterowanych dotykiem, które jednocześnie swym kształtem nawiązywać będą do reszty produktów danej serii produktowej.
Warunki pomiarów
Zasadnicze różnice warunków pomiarowych występują pomiędzy badaniami w pomieszczeniach i w otwartej przestrzeni. Analizując problem warunków pomiarowych, należy mieć na uwadze przede wszystkim możliwość wykonania badań, a w szczególności czynniki, które wykluczają badania metodami termograficznymi, do których należą: zasłonięcie złączy innymi elementami lub zakrycie osłonami nawet z materiału przezroczystego dla światła widzialnego, a także intensywne opady deszczu i śniegu, lub utrudniają badania – w tym przypadku mogą to być bardzo wysokie lub bardzo niskie temperatury.
W pomieszczeniach zamkniętych panują na ogół odpowiednie warunki pomiarowe. Wyjątkiem są te w pobliżu pieców i kotłów, a także wanien szklarskich itp. Dotyczy to zarówno warunków pracy aparatury (dopuszczalna temperatura wynosi 50°C), jak i obsługi. Poczucie dyskomfortu powoduje chęć szybszego zakończenia pracy, co może też spowodować wykonanie pomiarów z błędnie wprowadzonymi parametrami. Nieodpowiednie warunki panują również w pomieszczeniach z silnymi polami elektromagnetycznymi.
Badania w otwartej przestrzeni powinny odbywać się w nocy przy pełnym zachmurzeniu oraz przy znacznym obciążeniu (gdy zależy nam na precyzji pomiarów). Badania urządzeń elektroenergetycznych mogą odbywać się w dzień, jednak nie przy bezpośrednim nasłonecznieniu obiektów – najlepiej, gdy na niebie jest niska pokrywa chmur. Latem, w dzień, nawet promieniowanie rozproszone przez chmury zauważalnie zniekształca pole temperatury obiektów. Obiekty wysokotemperaturowe (powyżej 150–200°C), zwłaszcza przy wysokiej emisyjności powierzchni, mogą być badane o każdej porze dnia i roku z wyjątkiem wymogu bardzo wysokiej dokładności pomiaru.
Niekorzystne efekty w postaci silnego schłodzenia i spłaszczenia rozkładu pola temperatury powoduje padający deszcz i śnieg. Porywisty wiatr również silnie schładza obiekty o małej bezwładności cieplnej lub niskim przewodnictwie cieplnym. Duża wilgotność powietrza i mgła powodują zmianę własności transmisyjnych powietrza i osłabienie sygnału docierającego do kamery termowizyjnej.
Wpływ wiatru
W przypadku badań zewnętrznych istotną rolę odgrywają warunki środowiskowe. Temperatura powietrza jest nieistotna, gdyż interesują nas przyrosty temperatury ponad otoczenie, natomiast ważną rolę odgrywa wiatr, który schładza badane złącza. Może to, w przypadku nieuwzględnienia, zmniejszyć sygnalizowany stopień zagrożenia. Producenci aparatury termowizyjnej opracowali orientacyjne współczynniki obniżenia przyrostu temperatury w zależności od prędkości wiatru. Podlegają one jednak wielu ograniczeniom. Są to parametry fizyko-chemiczne obiektu i powietrza: podatność obiektu na schładzanie przez wiatr (masa, kształt i przewodnictwo cieplne); stałość prędkości wiatru (w przypadku zmienności długi czas uśredniania dla obiektów o dużej bezwładności cieplnej, a krótki – tuż przed pomiarem – dla obiektów małych).
Dodatkowo wprowadza się współczynniki, przez które mnożone są otrzymane wartości przyrostów temperatury, aby uzyskać odniesienie do pogody bezwietrznej.
Błąd względny otrzymanych wartości przyrostów temperatury oraz błąd klasyfikacji wady zwiększa się wraz z prędkością wiatru, co powoduje, że już przy wietrze o prędkości ponad 4 m/s nie zaleca się wykonywania badań.
Wykrywanie anomalii
Technika bezkontaktowego pomiaru temperatury instalacji elektroenergetycznych umożliwia szybkie wykrywanie miejsc potencjalnych awarii oraz wad i nie wymaga wyłączenia urządzeń z eksploatacji. Zasada wykrywania wadliwych połączeń opiera się na obserwacji przyrostu temperatury w miejscu wadliwego połączenia prądowego, związanego ze wzrostem rezystancji połączenia np. wskutek niedokręcenia śruby, utleniania czy też innych zjawisk prowadzących do pogorszenia styku. W konsekwencji może to doprowadzić do awarii, gdyż elementy o podwyższonej temperaturze częściej ulegają uszkodzeniom ze względu na degradację izolacji.
O czym trzeba pamiętać, kupując kamerę termowizyjną?
Wymagania dotyczące stopnia obciążenia instalacji podczas badania termowizyjnego są różne w poszczególnych krajach. W Polsce jako minimalną wartość przyjmuje się od wielu lat 40% obciążenia znamionowego badanego toru prądowego. Jednak zarówno w krajach zachodnich, jak i w kryteriach oceny wyników pomiarów opracowanych w polskich zakładach elektroenergetycznych dopuszcza się 30% obciążenie. Przy czym prędkość przepływu powietrza nie może przekraczać 4 m/s. Zapewnienie odpowiednio dużego obciążenia prądowego badanych elementów zwiększa dokładność pomiarów i umożliwia wiarygodną ocenę ich wyników. Praktyka wykazuje jednak, że pomiary powinno się wykonać nawet wtedy, gdy obciążenie jest niskie. Niewykrycie wad nie zmieni wiedzy o instalacji, natomiast ich wykrycie dowodzić będzie rangi zagrożenia (fot. 2).
Wykonywanie pomiarów w takich sytuacjach uzasadnione jest również faktem, że jednoczesna obserwacja znacznego obszaru, a przy tym wysoka wyróżnialność małych różnic temperatury powoduje, że pominięcie ewidentnej wady, nawet słabo skontrastowanej, jest bardzo mało prawdopodobne. Kamery termowizyjne mają rozdzielczości termiczne na poziomie 0,1°C, podczas gdy istotne wady to przyrosty temperatury kilkunasto-, czy kilkudziesięciostopniowe (fot. 1). Jedyny mankament badań przy niskim obciążeniu to mniej precyzyjna klasyfikacja wady niż przy większych obciążeniach.
Wpływ czynników związanych m.in. ze środowiskiem, uwarunkowaniami technicznymi, konstrukcją badanego obiektu oraz zastosowaną aparaturą powoduje, że prawidłowa identyfikacja wad zależy od doświadczenia osób wykonujących pomiary. Muszą oni bowiem uwzględnić omówione czynniki związane z wiedzą o badanym elemencie, warunkach oraz metodzie pomiaru, a także wziąć pod uwagę specyfikę zastosowanej kamery.
Termografia jest metodą porównawczą, dlatego dla właściwej oceny wady i jej lokalizacji niezbędne jest uwzględnienie również wpływu elementów sąsiednich, geometrii obiektu, symetrii budowy itp. (fot. 3).
W torach prądowych trójfazowych przyjmuje się, że obciążenie prądowe we wszystkich fazach tego samego toru jest takie samo. Wówczas obrazy cieplne elementów porównuje się z tymi samymi elementami w innych fazach. Pozwala to na uproszczenie metodyki badań i ułatwienie procesu interpretacji. Niestety, dokonując badań, można stwierdzić znaczą niesymetrię obciążenia instalacji, co należy uwzględnić przy analizie obrazów termowizyjnych. Możemy spotkać rozwiązania kamer umożliwiające komunikację z miernikami cęgowymi lub zewnętrznymi ekranami ciekłokrystalicznymi przy zastosowaniu komunikacji Bluetooth lub Wi-Fi. Przykład niesymetrii obciążenia przedstawiono na fot. 4.
Wymagania aparaturowe
W badaniach urządzeń elektroenergetycznych i energetycznych spotykane są zarówno obiekty duże, takie jak kotły, elektrofiltry, kominy, transformatory, jak i małe, np. nóż odłącznika, przepust izolatora ściennego.
Szerokie przedziały zmienności napotkanych i żądanych parametrów powodują, że aparatura termograficzna musi zapewniać odpowiednią rozdzielczość rejestrowanych obrazów, przy jednoczesnym dużym polu widzenia w celu lepszej identyfikacji obserwowanych obiektów. Pożądana jest również odporność mechaniczna na wstrząsy i wpływy atmosferyczne. Zasilanie akumulatorowe musi zapewnić co najmniej kilkugodzinną pracę. Rejestracja obrazu powinna pozwalać również na nagranie komentarza słownego oraz obrazu w świetle widzialnym.
Konstrukcja aparatury powinna umożliwiać szybkie dopasowanie parametrów obserwacji do warunków mierzonego obiektu oraz zapewnić stabilność wskazań.