agz.edu.kz

Министерство внутренних дел Республики Казахстан Комитет по чрезвычайным ситуациям

Кокшетауский технический институт

Кафедра пожарной профилактики

«Допущен к защите»

Начальник кафедры ПП

полковник п/п службы____________ Карменов К.К.

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА (ПРОЕКТ)

На тему: «

Использование инфракрасной камеры «БАЛТЕХ» при исследовании электросети для целей ПТЭ

»

Специальность 5В100100 «Пожарная безопасность»

Выполнил:

младший сержант п/п службы: __________ Садуақас Т.Н.

Руководитель:

капитан п/п службы ____________________ Максимов П.В.

Кокшетау 2015 г.

Министерство внутренних дел Республики Казахстан

Комитет по чрезвычайным ситуациям РГУ «Кокшетауский технический институт»

Факультет очного обучения Кафедра пожарной профилактики

ЗАДАНИЕ

по подготовке дипломной работы (проекта) по специальности 5В100100 «Пожарной безопасности»

1.Тема работы (проекта): «Использование инфракрасной камеры «БАЛТЕХ»

при исследовании электросети для целей ПТЭ».

2. Срок сдачи законченной работы (проекта) «01»июня 2015г.

3. Исходные данные к работе (проекту) статистический анализ по пожарам за 5 лет в Акмолинской области, материалы исследования электроустановочного и коммутационного оборудования

4. Краткое содержание или перечень подлежащих разработке вопросов, сроки выполнения разделов:

№ п/

п

Наименование раздела Срок

готовности

1. Введение 08.12.2014г.

2. Использование инфракрасных камер при исследовании электросети для целей пожарно-технической

экспертизы

25.01.2015г.

3. Цели и задачи работы 03.02.2015г.

4. Объекты и методы исследования. 25.02.2015г

5. Экспериментальная часть 01.03.2015г.

6. Выводы по работе 20.04.2015г.

7. Подготовка графического материала 05.05.2015г.

8. Подготовка отзыва и рецензии 20.05.2015г.

5. Дата выдачи задания « » 2014 года.

6. Консультанты:

полковник п/п службы ________________________ ____ Карменов К.К.

подполковник п/п службы __________________________Карденов С.А.

7.Утверждаю:

начальник кафедры ПП

полковник п/п службы Карменов К.К.

8.Руководитель:

капитан п/п службы Максимов П.В.

9.Задание принял к исполнению:

младший сержант п/п службы Садуақас Т.Н.

СОДЕРЖАНИЕ

Список условных обозначений и сокращений...3

Нормативные ссылки...4

Введение...5

1. Использование инфракрасных камер при исследовании электросети для целей пожарно-технической экспертизы...7

1.1. Телевизионные методы пожарной опасности электрооборудования. Общие сведения, принцип действия тепловизора...7

1.2. Отработка электротехнической версии пожара...24

1.3. Признаки причастности к возникновению пожара аварийных режимов работы электросетей...27

1.4. Исследование электроустановочного и коммутационного оборудования...36

2. Цель и задачи работы...42

3. Объекты и методы исследования...43

3.1. Объекты исследования...43

3.2. Методы исследования...43

4. Экспериментальная часть...46

4.1. Исследование теплофизических свойств элементов электросети и электрооборудования...46

5. Выводы по работе...57

6. Социальная значимость...58

7. Список литературных источников...59

Список условных обозначений и сокращений ΔΘ0,5 – избыточная температура при токе 0,5Iном

ΔΘраб – избыточная температура при рабочем токе нагрузки.

БПС – большое переходное сопротивление КЗ – короткое замыкание

ТНК - тепловой неразрушающий контроль.

РСА – рентгеноструктурный анализ

ВВЕДЕНИЕ

По данным КЧС в Казахстане по причине неисправности электрооборудования и неправильной его эксплуатации возникает около 25%

от общего количества пожаров (данные на период до мая 2014г.). По количеству пострадавших и экономическому ущербу в общей статистике пожаров случаи возгораний из-за неисправности электросети и электрооборудования из года в год устойчиво доминируют, опережая случаи неосторожного обращения с огнем.

Диагностические испытания электрооборудования могут осуществляться как на основе непосредственных электрических измерений, что вполне традиционно, так и путем измерения косвенных характеристик работы электроустановок, в частности, температуры поверхности, как установки в целом, так и её элементов.

В последнем случае наибольший приоритет отдается бесконтактному тепловому неразрушающему контролю.

Традиционные методы контроля электрооборудования, как правило, ориентированы на необходимость временного вывода его из работы (что иногда, например, при испытаниях повышенным напряжением, может привести и к окончательному выходу его из строя). В отличие от них тепловизионная диагностика позволяет производить поэлементную, а также общую оценку технического состояния электрооборудования в процессе его работы, выявлять многие дефекты на ранней стадии их развития, а также определять приемлемые эксплуатационные ограничения, препятствующие развитию дефектов.

В последнее время увеличивается тенденция проведения ремонтов электрооборудования по результатам профилактического контроля и мониторинга, а не в зависимости от продолжительности эксплуатации, что повышает востребованность и значение ТНК, как оперативного, информативного и достоверного метода диагностики.

Целью дипломной работы стало изучение возможности использования инфракрасной камеры «BALTECH TR-01400» для исследовании электросети и электрооборудования в целях пожарной профилактики и наработки базы данных термограмм для выполнения различных видов экспертиз.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПОЖАРНОЙ ОБСТАНОВКИ

ПО АКМОЛИНСКОЙ ОБЛАСТИ ЗА ПЕРИОД 2010 – 2014 гг.

За рассматриваемый период в Акмолинской области произошло 4980 пожаров. Материальный ущерб от которых составил 2 662 863 тыс. тенге.

Количество пожаров по годам отображено в таблице № 1.

Диаграмма № 1

Количество пожаров произошедший в Акмолинской области за 2010-2014 год.

2010 год 2011 год 2012 год 2013 год 2014 год

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

всего

ТАБЛИЦА № 1.

Из диаграммы видно, что наименьшее количество пожаров за данный период приходится на 2011 и 2013 году, в 2014 году замечен рост до 975

пожаров, наибольшее количество пожаров приходится на 2010 и 2012 годы – 1219 и 1051 соответственно.

Года 2010 2011 2012 2013 2014 За

5 лет Количество

пожаров 1219 906 1051 829 975 4980

Материальный ущерб от пожаров по годам приведен в таблице № 2 и отражен в диаграмме, в тыс. тенге.

Диаграмма № 2

материальный ущерб пожаров по годам

2010 год 2011 год 2012 год 2013 год 2014 год

0 100,000 200,000 300,000 400,000 500,000 600,000 700,000 800,000 900,000

Восток

ТАБЛИЦА № 2.

Года 2010 2011 2012 2013 2014 За

5 лет Материал

ьный ущерб (тыс. тг)

890 253 464 401 613 116 352623 342470 2 662 863

Пожар – это страшная разрушающая сила, уносящая жизни людей и причиняющая огромный материальный ущерб человечеству.

Под материальным ущербом можно понять стоимость уничтоженного и поврежденного имущества, зданий, сооружений и прочих материальных ценностей.

Важным показателем статистики при учете пожаров является материальный ущерб, нанесенный пожарами.

Из диаграммы видно, что в период исследуемого времени наблюдается скачкообразное уменьшение материального ущерба нанесенного пожарами.

В 2010 году материальный ущерб составил наибольшую сумму в 890253 000 тенге.

Наименьшая сумма материального ущерба пришлось в 2014 году и составила 342 470 000 тенге.

Одним из основных и негативных последствии пожаров является гибель людей, которая отражает на себе деятельность органов противопожарной службы перед населением, как результат проведении боевых действии при тушении пожара так и пожарно-профилактической работы.

Показатели гибели людей при пожарах приведены в таблице и отражены в диаграмме

Диаграмма №3 гибели людей на пожарах в период с 2010 по 2014 год.

2010 год 2011 год 2012 год 2013 год 2014 год

0 5 10 15 20 25 30 35 40

29

21

29

25

37

всего

всего

ТАБЛИЦА № 3.

Причины возникновения пожаров

За анализируемый период времени в Акмолинской области пожары возникали по причинам приведенных в таблице №4:

Года 2010 2011 2012 2013 2014

Количество погибших

29 21 41 25 37

таблица №4

2010 2011 2012 2013 2014 Всего

Неосторожное обращение с огнем

568 327 487 144 260 1786

Установленные поджоги 165 145 137 96 116 659

ППБ при монтаже и эксплуатации

электросетей ^{128 125 134 123 175 685}

НППБ при эксплуатации бытовых и

электронагревательных приборов. ^{32 17 16 33 19 117}

НППБ при устройстве и

эксплуатации печей и дымоходов ^{182 176 176 195 159 888}

Неосторожность при курении _{23 31 28 23 29 134}

Шалость детей с огнем

19 18 14 19 15 85

Самовозгорание веществ и

материалов ^{10 9 13 7 2 41}

Прочие причины

92 58 46 1 12 209

Всего: ^{1219 906 1051 641 787 4604}

Диаграмма №4

причины возникновения пожаров

2010 год 2011 год 2012 год 2013 год 2014 год

0 100 200 300 400 500 600

Установленные поджоги

Нарушение ППБ при эксплуатации и монтаже электросетей

Нарушение ППБ при эксплуатации

электронагревательных и бытовых приборов

Нарушение ППБ при устройстве и эксплуатации печей и дымоходов

Неосторожное обращение с огнем Неосторожность при курении Шалость детей с огнем

самовозгорание веществ и материалов Прочие причины

Объекты возникновения пожара

Количество пожаров по объектам возникновения отражено в таблице № 5 и наглядно показано в диаграмме. На основании данных таблицы и диаграммы проведем анализ.

Из диаграммы очевидно, что наибольшее число пожаров за исследуемый промежуток времени приходиться на жилой сектор. Их количество в данном участке годов колеблется от 675 до 603 пожаров, при среднем количестве пожаров, составляющего 714 пожаров в год. Это в среднем от 60 до 80 % пожаров в жилом секторе от общего числа пожаров. Так в 2014 году в жилом секторе произошло 603 пожаров, наибольшее число пожаров в жилом секторе зафиксировано в 2010 году – 875 пожаров.

таблица № 5.

Объект пожара

Период

2010 г 2011 г. 2012 г. 2013 г. 2014г.

Всего за 5 лет.

1. Здания производственного

назначения 13 4 1 17 2 ³⁷

2. Предприятия торговли 16 26 21 24 24 ¹¹¹

3. Учебные заведения 1 4 2 2 ⁹

4. Детские учреждения 2 0 0 2 2 ⁶

5. Культурно-зрелищные учреждения 1 1 2 4 9 ¹⁷

6. Лечебно-профилактические

учреждения 1 0 1 4 9 ¹⁵

7. Административно-общественные

здания 7 5 7 3 8 ³⁰

8. Сельскохозяйственные объекты 12 9 8 17 15 ⁶¹

9. Подвижной состав ж/д.транспорта 1 1 2 1 ⁵

10.Автотранспорт 103 117 154 119 109 ⁶⁰²

11.Жилой сектор 875 664 725 704 603 ³⁵⁷¹

12.Открытые территории 18 40 37 10 20 ¹²⁵

13.Лесостепные массивы 166 30 84 57 23 ³⁶⁰

14.Прочие объекты 3 5 7 4 6 ²⁵

ВСЕГО: 1219 906 1051 968 830 4974

Диаграмма №5

распределения пожаров по объектам возникновения

2010 2011 2012 2013 2014

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Здания производ.назнач.

Предприятия торговли Учебные заведения Детские учреждения Культурно-зрел.заведения Леч-проф.учреждения Админ.общ.здания С/х объекты

Подвижной состав ж/д.тран Автотранспорт

Жилой сектор

Открытые территории Лесостепные массивы Прочие объекты

1. Использование инфракрасных камер при исследовании электросети для целей пожарно-технической экспертизы

1.1. Телевизионные методы пожарной опасности электрооборудования.

Общие сведения, принцип действия тепловизора

ИК-излучение лежит между видимым светом и СВЧ-диапазоном электромагнитного спектра. Основным источником инфракрасного излучения является тепло или тепловое излучение. Любой предмет с температурой выше абсолютного нуля (-273,15 °C или 0 градусов Кельвина) испускает излучение в ИК-области. Чем теплее объект, тем больше ИК- излучения он испускает.

Инфракрасная термография - это метод преобразования инфракрасного изображения в радиометрическое, с помощью которого можно считывать температурные значения с изображения. Для этого в инфракрасной камере предусмотрено действие сложных алгоритмов.

Существует и другое оборудование, с помощью которого можно измерять температуру бесконтактным способом. Например, инфракрасные термометры.

Инфракрасные (ИК) термометры надежны и позволяют измерить температуру только в отдельной точке, но не температуру на больших участках или температуру деталей: вследствие этого можно пропустить детали, которые находятся в состоянии, близком к отказу, и которым требуется ремонт. С помощью тепловизионных камер можно сканировать сразу целые двигатели, детали или панели, в результате чего Вы никогда не пропустите никакие участки перегрева, как бы малы они не были, тепловизоры применимы и в строительстве, например, можно привести контроль качества ремонта, насколько качественно были выполнены прихожие, установлены стеклопакеты или кровля, тепловизором можно воспользоваться при ремонте или демонтаже теплых полов и во многих других ситуациях.

Инфракрасный термометр позволяет измерить температуру только в одной точке. С помощью тепловизионных камер можно получить температурные значения для всего изображения. Разрешение i5 80 x 80 пиксел.

Это означает, что использование прибора аналогично использованию 6400 ИК- термометров одновременно (рисунок 1). Тепловизионные камеры сканируют целые компоненты, проводя мгновенную диагностику и обнаруживая все

существующие неисправности.

Рисунок 1. Сравнение тепловизора и инфракрасноготермометра

Тепловидение можно назвать универсальным способом получения различной информации об окружающем нас мире. Как известно, тепловое излучение имеет любое тело, температура которого отлична от абсолютного нуля. Кроме того, подавляющее большинство процессов преобразования энергии (а к ним относятся все известные процессы) протекает с выделением или поглощением тепла. Так как средняя температура на Земле не высока, большинство процессов проходят с малым удельным выделением тепла и при небольших температурах. Соответственно и максимум энергии излучения таких процессов попадает в инфракрасный микроволновый диапазон . Инфракрасное излучение невидимо для человеческого глаза, но может быть

обнаружено различными приемниками теплового излучения и тем или иным способом преобразовано в видимое изображение

Тепловидение – это научно-техническое направление, изучающее физические основы, методы и приборы (тепловизоры), обеспечивающие возможность наблюдения слабонагретых объектов. Все материальные тела с температурой выше -273 °C (0 °К), излучают электромагнитное излучение, которое в соответствии с формулой Планка можно представить в виде, показанном на рисунке2 (показаны зависимости эмиссии фотонов от длины волны при двух температурах абсолютно черного тела).

Рисунок 2 - Зависимость плотности потока квантов, испускаемых абсолютно черным телом при двух температурах, от длины волны.

При повышении температуры объектов увеличивается число испускаемых квантов излучения (ИК-излучение) при фиксированной длине волны. Испускаемые кванты света, в том числе невидимые (инфракрасные) с длиной волны > 1 мкм могут быть зарегистрированы датчиками инфракрасных излучений (полупроводниковые фотонные датчики).

Тепловое изображение объектов формируется специальным инфракрасным объективом и регистрируется с помощью фокальной матрицы, установленной в фокальной плоскости объектива.

Спектральный диапазон предлагаемой матрицы составляет 2,65- 3,05 мкм. С точки зрения разработчиков, для решения ряда термографических задач, это очень удобный спектральный диапазон. Это связано с тем, что для фотонных приемников отношение числа информационных падающих квантов излучения (например для Т=30 °С, некоторой температуры поверхности кожи человека) и паразитных фоновых квантов (температура окружающего фона Т=25 °С) увеличивается с уменьшением длины волны падающего излучения.

Так для спектрального диапазона 8,5-12 мкм, характерного для приемников на основе соединений ртуть-кадмий-теллур отношние составляет 1,08, для диапазона 7,5-8 мкм (приемник на основе сверхрешеток AlGaAs/GaAs) - 1,1, для диапазона 4,5-5 мкм (приемники на основе InSb и силицида платины) - 1,13, для диапазона 3,5-3,9 (приемники на основе InSb и силицида платины) - 1,23,

для диапазона 2,65-3,05 мкм (матрица на основе InAs матрицы) - 1,3 и для диапазона 1,4-1,8 мкм - 1,6. В целом это дает возможность матрицам в коротковолновой области легче регистрировать малые температурные контрасты на объектах. Кроме того, с уменьшением длины волны падающего излучения уменьшается паразитный поток комнатного фона, что упрощает схемы считывания сигналов.

Элементы фокальной матрицы преобразуют кванты света в электрические заряды, которые считываются кремниевым мультиплексором, усиливаются, предварительно обрабатываются электронной схемой и передаются в компьютер. После записи в памяти тепловизора информации о температурах точек объекта происходит создание изображения, в котором каждой точке с определенной температурой присваивается свой цвет: чем выше температура, тем ярче цвет. В результате на экране монитора получаем тепловизионное изображение объекта (термограмму).

При тепловизионном контроле электрооборудования следует применять тепловизоры с разрешающей способностью 0,1...0,2°С. Это означает, что две точки объекта с разностью температуры 0,1..0,2°С будут отличаться цветом.

Верхний предел температурного диапазона тепловизора должен быть не менее 200°С, нижний — около 0°С.

Оценка теплового состояния электрооборудования и токоведущих частей в зависимости от условий их работы и конструкции может осуществляться:

- по допустимым температурам нагрева;

- превышениям температуры;

- избыточной температуре.

- коэффициенту дефектности;

- динамике изменения температуры во времени;

- путем сравнения измеренных значений температуры объекта с другим, заведомо исправным оборудованием.

Превышение температуры - разность между измеренной температурой нагрева и температурой окружающего воздуха.

Наибольшие допустимые температуры нагрева

Θ

^доп и превышения температуры Δ

Θ

^доп для некоторого оборудования, его токоведущих частей, контактов и контактных соединений приведены в таблице 1.

Избыточная температура - превышение измеренной температуры контролируемого узла над температурой аналогичных узлов других фаз, находящихся в одинаковых условиях.

Коэффициент дефектности - отношение измеренного превышения температуры контактного соединения к превышению температуры, измеренному на целом участке шины (провода), отстоящем от контактного соединения на расстоянии не менее 1 м.

Таблица 1 – Наибольшие допустимые температуры

Рассмотрим основные принципы тепловизионного контроля оборудования систем электроснабжения. Состояние контактов и контактных соединений оборудования оценивается по избыточной температуре при рабочих токах нагрузки:

В качестве норматива используется значение температуры, приведенное к 0,5Iном:

где ΔΘ0,5 – избыточная температура при токе 0,5Iном

ΔΘраб – избыточная температура при рабочем токе нагрузки.

Тепловизионный контроль при рабочих токах, меньших 0,3Iном, не способствует выявлению дефектов на ранней стадии их развития.

Степень неисправности контактов и контактных соединений оценивается следующим образом:

ΔΘ0,5 =5…10 ^оС – начальная степень неисправности, которую следует держать под контролем и принимать меры по ее устранению во время проведения ремонта;

ΔΘ0,5 =10…30 ^оС - резвившийся дефект; следует принять меры по устранению неисправности при ближайшем выводе электрооборудования из работы;

ΔΘ0,5 =>30 ^оС – аварийный дефект, требующий немедленного устранения.

Токоведущие части. При оценке теплового состояния токоведущих частей различают степени неисправности, исходя из следующих значений коэффициента дефектности:

до 1,2 - начальная степень неисправности, которую нужно держать под контролем;

1,2... 1,5 - развившийся дефект; следует принять меры по устранению неисправности при ближайшем выводе линии из работы;

более 1,5 - аврийный дефект; требуется немедленное устранение.

Силовые трансформаторы. Тепловизионный контроль трансформаторов напряжением 110 кВ и выше производится при решении вопроса о необходимости их капитального ремонта. Снимаются теплограммы поверхности бака трансформатора, элементов системы охлаждения, вводов и другие.

При анализе теплограмм:

- сравниваются между собой нагревы вводов разных фаз трансформатора;

- сравниваются нагревы исследуемого трансформатора с нагревами однотипных трансформаторов;

- проверяется динамика изменения нагревов во времени и в зависимости от нагрузки;

- определяются расположения мест локальных нагревов;

- сопоставляются места локальных нагревов с расположением элементов магнитопровода и обмоток;

- определяется эффективность работы систем охлаждения.

При тепловизионной съёмке силовых трансформаторов и АТ проверяются:

- вводы;

- баки;

- системы охлаждения (радиаторы, вентиляторы, маслонасосы);

- термосифонные фильтры (ТСФ);

- контактные соединения.

Тепловизионное обследование для силовых трансформаторов и автотрансформаторов является дополнительным видом диагностики к

основным методам испытаний. Однако, достаточно легко и точно можно обнаружить следующие дефекты:

- нагревы внутренних контактных соединений обмоток НН с выводами трансформатора;

- места болтового крепления колокола бака;

- определить уровень масла в расширительном баке, выхлопной трубе и во вводах;

- нарушение в работе систем охлаждения (вентиляторов, маслонасосов, циркуляции масла в радиаторах) и регенерации масла (термосифонных фильтров (ТСФ)). При использовании мелкозернистого силикагеля, шламообразования в фильтре, случайном закрытии шибера (задвижки) на трубопроводе фильтра, при работе трансформатора в режиме холостого хода или малой нагрузки трансформатора (менее 50%) циркуляция масла в фильтре будет незначительна или отсутствовать вообще.

Наиболее распространённым дефектом, который может встретиться на практике, является образование воздушных пробок, как в самих вводах трансформатора, так и в баках встроенных трансформаторов тока, образующихся по вине ремонтного персонала при замене вводов, а так же сливе и доливке масла. При осмотре силового трансформатора, необходимо так же обращать внимание на образование аномальных зон нагрева на поверхности бака. Эти и другие возможные дефекты показаны на соответствующих термограммах.

Характерными дефектами для вводов являются увлажнение, образование проводящих отложений на внутренней поверхности фарфоровой покрышки ввода, снижение уровня масла. Развитие таких дефектов приводит к изменению tg угла диэлектрических потерь основной изоляции. По мере развития дефекта появляются частичные разряды (ЧР) и в дальнейшем электрический пробой.

Маслонаполненные вводы. Состояние ввода оценивается по распределению температуры по высоте ввода. На рисунке 3 показан характер распределения температуры по высоте маслонаполненного ввода при нормальном его состоянии и некоторых дефектах.

нормальное распределение температуры (А); распределение температуры при наличии короткозамкнутого контура в маслорасширителе (Б); при перегреве внутренних контактных

соединений (В); при понижении уровня масла (Г); при нарушении циркуляции масла (разбухание бумажного остова на токоведущем стержне, шламообразование и т.п.) (Д).

Рисунок 3- Характер распределения температуры по высоте маслонаполненного ввода.

Измерительные трансформаторы. Для оценки состояния внутренней изоляции измеряются температуры нагрева поверхностей фарфоровых покрышек, которые не должны иметь локальных нагревов, а значения температуры, измеренные в одинаковых зонах покрышек трех фаз, не должны отличаться между собой более чем на 0,3°С.

Аппараты защиты от перенапряжений. Признаками исправного состояния вентильного разрядника являются:

- одинаковый нагрев во всех фазах верхних элементов в местах расположения шунтирующих резисторов;

- практически одинаковое распределение температуры по элементам одной фазы разрядника; отличия температур должны находиться в пределах 0,5-5°С в зависимости от количества элементов в разряднике.

Оценка состояния нелинейных ограничителей перенапряжений осуществляется путем пофазного сравнения температур, измеренных по высоте и периметру покрышки ограничителя. На покрышке не должно быть зон локального нагрева.

Конденсаторы. Температуры нагрева корпусов конденсаторов одинаковой мощности при одинаковой загрузке не должны отличаться между собой более чем в 1,2 раза.

Силовые кабели. Температура нагрева токоведущих жил кабелей, измеренная в местах их подсоединения к аппаратам, не должна превышать допустимого значения.

Воздушные линии электропередачи. Оценка состояния контактных соединений алюминиевых и сталеалюминиевых проводов проводится по коэффициенту дефектности. Нормами устанавливаются следующие степени дефектов в зависимости от величины коэффициента дефектности:

- до 1,2 - начальная степень неисправности, которую нужно держать под контролем;

- 1,2... 1,5 - развившийся дефект; следует принять меры по устранению неисправности при ближайшем выводе линии из работы;

- более 1,5 - аврийный дефект; требуется немедленное устранение.

При проведении тепловизионного обследования, имеется возможность оценить состояние подвесной фарфоровой изоляции ЛЭП (контроль подвесной изоляции на подстанции не требуется), а так же опорных и проходных изоляторов ОРУ и ячеек КРУН подстанции.

Гирлянда подвесной линейной изоляции состоит из тарельчатых изоляторов, наибольшую температуру в которой имеют изоляторы, расположенные у фазного провода, а наименьшую - в зоне металлической заземлённой траверсы. Они могут быть - исправные, нулевые и изоляторы с

изменяющимися диэлектрическими свойствами т.е у которых значение температуры зависит от поверхностных токов утечки, состояния цементной армировки, наличием механических повреждений фарфора и т.д. Пробой изолятора в гирлянде приводит к увеличению напряжения на исправных изоляторах, что ведёт к повышению их температуры, а на пробитых температура снижается до температуры окружающей среды т.к напряжение равно нулю (пробитые изоляторы выглядят более тёмными на термограммах).

Кроме того, повышенные нагревы изоляторов в гирлянде могут быть вызваны их загрязнением выбросами промышленных предприятий. При малом числе изоляторов в гирлянде или большом числе пробитых эффективность тепловизионного контроля существенно возрастает.

У проходных изоляторов, при появлении дефекта, через него начинает протекать ток, что вызывает нагрев. У опорных изоляторов разъединителей и шинных мостов основным дефектом является нарушение технологии запечки изоляторов, приводящее к продольным трещинам и пробою. На практике можно встретить увлажнение цементной армировки изолятора. В результате увеличивается ток утечки, протекающего через неё и "разогрев" армировки с повышением температуры. При исправном изоляторе, температуры фланца и фарфора почти одинаковы и превышают температуру окружающего воздуха не более чем на 0,5-0,7 град. Перегрев загрязнённого изолятора может достигать 2 град. Чаще всего повреждения изоляторов происходит в межсезонье, когда в течение суток могут наблюдаться значительные перепады температуры с плюса на минус.

Тепловизионный контроль производится в рабочем состоянии оборудования, то есть под нагрузкой и напряжением. Результаты обследования в таком состоянии являются более достоверными, чем результаты обследований после снятия нагрузки или напряжения. Так, например, для гирлянды изоляторов нагрузкой является не только напряжение, но и тяжение провода. Замеченное тепловизором повреждение изолятора гирлянды может оказаться незамеченным при осмотре гирлянды после снятия с опоры.

Тепловизионный контроль проводится без отключения оборудования и в любое время. Поэтому тепловизионное обследование оборудования не мешает предприятию выполнять свою основную задачу по передаче и распределению электроэнергии.

Поскольку повреждения выявляются на работающем оборудовании, то имеется запас времени для подготовки вывода дефектного оборудования в ремонт, не отключая электроустановку и сокращая время ремонта до минимума.

Наряду с другими видами современной диагностики, в частности с хроматографическим анализом трансформаторного масла, тепловизионный контроль позволяет:

- предупредить возникновение аварийных ситуаций в электрооборудовании и тем самым повысить надёжность электроснабжения потребителей;

- значительно снизить затраты на ремонты, поскольку повреждения выявляются на ранних стадиях;

- оценить действительное состояние электрооборудования с определением запаса его работоспособности, что особенно актуально для оборудования, отработавшего 15 лет и более.

Рисунок 4. Обычное изображение элестроподстанции

Рисунок 5. ИК-изображение элестроподстанции

Как известно, в зависимости от конструкции, назначения, способа соединения материалов, области применения и других факторов различают

болтовые, сварные, паяные и выполненные обжатием (спрессованные и скрученные) контактные соединения.

При эксплуатации в контактных соединениях, выполненных сваркой, причинами возникновения дефектов могут являться: отклонения от заданных параметров, подрезы, пузыри, каверны, непровары, наплывы, трещины, шлаковые и газовые включения (раковины), незаделанные кратеры, пережог проволок жилы, несоосность соединенных проводников, неправильный выбор наконечников, отсутствие защитных покрытий на соединениях и т.п.

Технология термической сварки не обеспечивала надежную работу сварных соединителей проводов больших сечений (240 мм2 и более). Это связано с тем, что из-за недостаточного разогрева в процессе сварки соединяемых проводов и неравномерного сближения их концов происходит пережог наружных повивов, непровар, в месте сварки появляются усадочные раковины и шлаки. В результате снижается механическая прочность сварного соединения, приводящая при механических нагрузках, менее расчетных, к обрыву (перегоранию) провода в петле анкерной опоры.

Дефекты сварки в петлях анкерных опор приводили к аварийным отключениям BЛ при малом сроке их эксплуатации. Если в сварном соединении происходит обрыв отдельных проводников, то это приводит к повышению переходного сопротивления контакта и его температуры. Скорость развития дефекта в этом случае будет существенно зависеть от ряда факторов:

значения тока нагрузки, тяжения провода, ветровых и вибрационных воздействий и т.п.

На основании проведенных экспериментов было установлено, что:

 уменьшение активного сечения провода на 20 - 25 % за счет обрыва отдельных проводников может быть не выявлено при проведении тепловизионного контроля с вертолета, что связано с малым коэффициентом излучения провода, удаленностью тепловизора от трассы на 50 - 80 м, влиянием ветра, солнечной радиацией и другими факторами;

 при отбраковке дефектных контактных соединений, выполненных сваркой, с помощью тепловизора или пирометра необходимо иметь в виду, что скорость развития дефекта у этих соединений намного выше, чем у болтовых контактных соединений с нажатием;

 дефекты контактных соединений, выполненных сваркой при избыточной температуре около 5 выявленные тепловизором при обследовании с вертолета, необходимо классифицировать как опасные;

 стальные втулки, не удаленные со сварного участка проводов, могут создавать ложное впечатление о возможном нагреве, за счет высокого коэффициента излучения отожженной поверхности.

В контактных соединениях, выполненных опрессовкой (рисунок 6), наблюдается неправильный подбор наконечников или гильз, неполный ввод жилы в наконечник, недостаточная степень опрессовки, смещение стального сердечника в соединителе провода и т.п. Как известно, одним из способов

контроля спрессованных соединителей является измерение их сопротивления постоянному току.

Рисунок 6 – ИК изображение контактных соединений, выполненных опрессовкой

Критерием минимального контактного соединения служит сопротивление эквивалентного участка целого провода. Спрессованный соединитель считается пригодным к эксплуатации, если его сопротивление не более чем в 1,2 раза превышает эквивалентный участок целого провода.

При опрессовании соединителя, его сопротивление резко падает, но с увеличением давления оно стабилизируется и изменяется незначительно.

Сопротивление соединителя весьма чувствительно к состоянию контактной поверхности прессуемых проводов. Появление оксида алюминия на контактных поверхностях ведет к резкому увеличению контактного сопротивления соединителя и повышенному тепловыделению.

Незначительные изменения переходного сопротивления контактного соединения в процессе опрессования, а также связанное с этим малое тепловыделение в нем показывает на недостаточную эффективность выявления в них дефектов непосредственно после монтажа с помощью приборов инфракрасной техники.

В процессе эксплуатации спрессованных контактных соединений, наличие в них дефектов будет способствовать более интенсивному образованию оксидных пленок с повышением переходного сопротивления и появлению локальных перегревов. Поэтому можно считать, что ИК-контроль новых спрессованных контактных соединений не позволяет выявлять дефекты

опрессовки и должен проводиться для соединителей, проработавших в эксплуатации определенный срок (1 год и более).

Основными характеристиками спрессованных соединителей являются степень опрессовки и механическая прочность. С увеличением механической прочности соединителя его контактное сопротивление уменьшается. Максимум механической прочности соединителя соответствует минимуму электрического контактного сопротивления.

Контактные соединители, выполненные с помощью болтов (рисунок 7), чаще всего имеют дефекты из-за отсутствия шайб при соединении медной жилы с плоским выводом из меди или сплава алюминия, отсутствия тарельчатых пружин, из-за непосредственного подсоединения алюминиевого наконечника к медным выводам оборудования в помещениях с агрессивной или влажной средой, в результате недостаточного усилия затяжки болтов и др.

Болтовые контактные соединения алюминиевых шин на большие токи (3000 А и выше) имеют недостаточную стабильность в эксплуатации. Если контактные соединения на токи до 1500 А требуют подтяжки болтов один раз в 1 — 2 года, то аналогичные соединения на токи 3000 А и выше нуждаются в ежегодной переборке, с непременной зачисткой контактных поверхностей. Необходимость в такой операции связана с тем, что в шинопроводах на большие токи (сборные шины электростанций и т.п.), выполненных из алюминия, более интенсивно протекает процесс образования оксидных пленок на поверхности контактных соединений.

Рисунок 7. Обычное и ИК-изображение контактных соединений, выполненных с помощью болтов

Процессу образования оксидных пленок на поверхности болтовых контактных соединений способствуют различные температурные коэффициенты линейного расширения стальных болтов и алюминиевой шины.

При прохождении по шинопроводу тока КЗ или переменной токовой нагрузки возникает вибрация, особенно при большой протяженности шинопровода и происходит деформация (уплотнение) контактной поверхности алюминиевой шины. В этом случае усилие, стягивающее две контактные поверхности ошиновки, ослабевает, имевшийся между ними слой смазки испаряется. В