Інфрачервоне діагностування розрядників - Тепловізійна діагностика багатоелементного розрядника при розгерметизації

Розглянемо діагностику багатоелементного розрядника при розгерметизації елемента, що призвела до його зволоження, для чого звернемося до рис. 1а. Як видно з нього, в нормальному режимі роботи розрядника, через послідовно з'єднані робітники (Rp) та шунтуючі (Rui) опору елемента протікає струм витоку 1у. Цей струм викликає в них Джоулеві втрати, які нагрівають опір:
Рр = (Iy) 2 * Rp; Рш = (Iy) 2 * Rni. (1)
Оскільки Rp Rui, то Рр Рш, отже, помітний нагрівання поверхні елемента буде тільки в районі розташування шунтуючих опорів, які навішуються на блоки іскрових проміжків (рис. 1б).
При аналізі різних дефектів елемента розрядника зручно розглядати вид температурних профілів (термопрофілограм), що обгинають, поверхні елемента. Огибающая термопрофилограммы найближче відбиває тепловий стан внутрішніх частин елемента розрядника, т. до. відбиває температури западин між ребрами порцелянової покришки елемента, а ці западини найближче перебувають до внутрішніх частин елемента; крім того, огинаюча термопрофілограма ігнорує "хвилястість" температурного профілю поверхні елемента через наявність ребер на фарфоровій покришці.
В даному випадку, огинаюча поверхні термопрофілограми по поздовжній осі справного елемента розрядника зображена на рис. 1в потовщеною лінією. Очевидно, що найбільша температура поверхні елемента є в місці розташування центру блоку іскрових проміжків і в міру переміщення до країв елемента, вона наближатися до температури навколишнього середовища, порівнюючись з нею біля його країв.
При втраті елементом герметичності відбувається зволоження та окислення його внутрішніх деталей (опорів, іскрових проміжків, внутрішньої поверхні порцелянової покришки). Плівка вологи та оксидів у тій чи іншій мірі шунтує елемент, при цьому струм через шунтуючі опори Rui значно зменшується (велика частина струму проходить через плівку вологи та оксидів), внаслідок чого нагрівання поверхні елемента теж зменшується, наближаючись в межі до температури навколишнього середовища та огинає температурного профілю поверхні по поздовжній осі вирівнюється (тонка лінія на рис. 1в). При цьому виконується співвідношення:
ДТн » ДТд, (2)
де: ДТн = Тн - Токр. - максимальне перевищення температури поверхні справного елемента в місці розташування блоку іскрових проміжків по відношенню до температури навколишнього повітря; ЛТд = Тд - Токр. — максимальне перевищення температури поверхні дефектного елемента в місці розташування блоку іскрових проміжків щодо температури навколишнього повітря.

Таким чином, теплові картини справного та зволоженого елементів значно відрізнятимуться і, відповідно до виразу (2), можуть бути діагностичною ознакою для виявлення зволоженого елемента.
Крім того, при внутрішньому зволоженні одного або декількох елементів однієї і тієї ж фази розрядника, струм через справні елементи (з'єднані послідовно з зволоженим) цієї фази пропорційно збільшиться. Внаслідок цього, нагрівання справних елементів дефектної фази буде більшим, ніж нагрівання елементів сусідньої "здорової" фази. Наприклад, якщо у фазі "В" розрядника є зволожений елемент, а у фазі "А* всі елементи справні, виконуватиметься співвідношення:
ДТнв > ДТіА, (3)
де: ДТнв - максимальне перевищення температури по відношенню до температури навколишнього середовища поверхні справних елементів дефектної фази "В";
ДТнА - максимальне перевищення температури по відношенню до температури навколишнього середовища поверхні справних елементів "здорової" фази "А".
Таким чином, на підставі співвідношення (3) можна виявити дефектну фазу, а потім, користуючись виразом (2), уточнити місцезнаходження зволоженого елемента.

Насправді виявлення зволоженого елемента найчастіше значно спрощується, т.к. він помітно виділяється під час розгляду теплової картини фази в целом.
Як приклад наведемо реальний випадок виявлення зволоженого елемента в розряднику РВМ-330, що захищає автотрансформаторну групу. На рис. 2а б наведені термограми фази розрядника в цілому і елементів 6, 7 і 8 (більше), при цьому для зручності прив'язки, на тому ж малюнку наведена схема розташування елементів у фазі і результати обробки термограм. На них чітко видно холодніший (на термограмах темніший) елемент 7, вище і нижче якого розташовані тепліші (світлі) елементи 6 і 8. Для порівняння, на рис. 51а, б наведена термограма та результати її обробки для "здорової" фази цього ж розрядника. З розгляду та аналізу рис. 2а, б можна зробити такі висновки:

1. максимальне перевищення температури поверхні елементів у "здорової" фазі розрядника спостерігається в центрі розташування блоку іскрових проміжків (шунтуючих опорів). Воно коливається в межах від 15% до 27% температури навколишнього середовища; максимальне перегрів справних елементів дефектної фази при цьому коливається в межах від 31% до 42% температури навколишнього середовища, тобто виконується співвідношення (14-10);
2. максимальне перевищення температури поверхні елемента з передбачуваним зволоженням (в даному випадку воно дорівнює 0% від температури навколишнього середовища) значно нижче, ніж максимальне перегрів поверхні будь-якого зі справних елементів у цій же фазі, тобто виконується співвідношення (1).

Після тепловізійного контролю розрядник був виведений з роботи для проведення позачергових випробувань, які показали (див. таблицю 2) значне зниження опору ізоляції елемента 7 та збільшення струму його витоку вище допустимих норм. Розбирання елемента показало широке зволоження та корозію внутрішніх деталей його конструкції.

Таблиця 2. Результати випробувань та огляду під час ревізії розрядника РВМГ-330, забракованого за результатами термографічного обстеження (див. рис. 1)

а) термограма фази розрядника б) термограма елементів 6, 7 та 8

в) схема розташування елементів з результатами обробки термограм
Рис. 2. Результати діагностики розрядника РВМГ-330 (фаза із дефектним елементом)

б) схема розташування елементів з результатами обробки термограм
Рис. 3. Результати діагностики розрядника РВМГ-330 (фаза зі справними елементами)