Для електричних підстанцій потрібен діагностичний підхід до обслуговування, оскільки відмова обладнання може бути дорогим як для енергопостачальної організації, так і для кінцевих користувачів у плані втрати продукції та виручки, що призводить до зниження доходів підприємств енергопостачання внаслідок ненадійного обслуговування.
Так як перегрів, як і аномально низькі робочі температури, може вказувати на погіршення стану електричних компонентів, тепловізори здатні надати можливості діагностики, необхідні обслуговування підстанцій і розподільчих пристроїв.
У галузях, що спеціалізуються на генерації та розподіл енергії, термін «підстанція» використовується в багатьох значеннях. Підстанціями називають різні зовнішні установки, від трансформаторних підстанцій на електростанціях до обладнання комунальних або промислових підприємств, що розподіляє або змінює напругу, частоту або інші характеристики електроенергії, що надходить на вході.
Діагностичне обслуговування, засноване на прогнозуванні, допомагає забезпечити якість електроенергії кінцевого користувача, підвищуючи надійність роботи підстанцій. Діагностичне обслуговування забезпечує підвищення надійності за допомогою контролю стану обладнання в часі з метою виявлення стану, що вказує на відмову, що наближається. Мета - визначити, чи потрібна коригуюча дія, і якщо так, то виконати цю дію до відмови обладнання.
До інструментів контролю стану обладнання підстанцій відносяться переносні тепловізори Fluke (рис. 1).
Рис. 1. Сучасні тепловізори легко використовувати, вони мають чудову якість зображення і є набагато міцнішими та надійнішими в порівнянні з раніше випущеними старими моделями. Менш помітні на перший погляд особливості, такі як можливість працювати однією рукою або можливість використовувати захисні рукавички для дотримання вимог безпеки, або можливість роботи у важких погодних умовах, можуть вплинути на вибір моделі.
Тепловізори дозволяють отримати двовимірне зображення поверхневих температур електричних компонентів та інших об'єктів (рис. 2).
Рис. 2. Провід від лінії електропередачі до трансформаторної підстанції. Слід зазначити, що вимірювання можна виконувати безпосередньо на видимому зображенні, оскільки у програмному забезпеченні обидва зображення ідеально поєднуються.
Тепловізори підтримують функцію IR-Fusion® (рис. 3, 5) - технологію, що поєднує зображення у видимому світлі з ІЧ-зображенням для покращення ідентифікації, аналізу та управління зображенням. Два зображення точно поєднуються на будь-якій відстані, підвищуючи деталізацію та спрощуючи виявлення проблем.
Рис. 5. Дефектне з'єднання на одній із фаз має перегрів 44,4 °С. Слід звернути увагу, що на цьому зображенні ІЧ зображення частково прозоре (накладання 75%), що дозволяє оператору чітко бачити компоненти з нижчими температурами.
Рис. 3. Дефектні з'єднання на фазах A і B. На цьому зображенні була встановлена колірна сигналізація для температур вище 50 °С, тому на видимому зображенні відображаються тільки температури вище встановленого порога. Ця нова функція робить обстеження більш простим та надійним для операторів, які мають невеликий досвід.
Рис. 4. Перегріви у місці підключення роз'єднувача та у місці з'єднання ножів. На видимому зображенні прямокутник означає ділянку, яка охоплює інфрачервоне зображення (кадр у кадрі). Для полегшення ідентифікації інфрачервоне зображення можна накласти на видиме із зміною прозорості від 0 до 100%.
Що і коли перевіряти?
Детальний опис обслуговування підстанцій та зв'язаних вузлів розподільних пристроїв див. у стандарті NFPA Standard 70B, «Рекомендована практика обслуговування електроустаткування», розділ 8: «Підстанції та вузли розподільних пристроїв». Даний стандарт пояснює, що при перетворенні первинної електроенергії підстанції, крім зміни напруги, можуть забезпечувати захист електричної системи, вимір коригування коефіцієнта потужності та розподіл електроенергії (рис. 6). Підстанції та розподільні пристрої працюють при високих напругах. Стандарт NFPA Standard 70E містить додаткові вказівки з техніки безпеки та засобів індивідуального захисту, необхідних під час проведення обстеження підстанцій. Фахівці з тепловізійного контролю, крім іншого обладнання, зазвичай перевіряють трансформатори, регулятори, перемикачі, пристрої відключення та конденсатори.
Рис. 6. Для перевірки та вимірювання величини коефіцієнта потужності, перехідних процесів, просадок напруги, гармонік та інших параметрів якості електроенергії, які можуть призвести до серйозних пошкоджень трансформаторів, а також іншого обладнання, важливо контролювати параметри якості електроенергії з використанням вимірювальних приладів відповідно до вимог міжнародних стандартів, наприклад IEC 61000-4-30.
Важливим чинником під час проведення тепловизионного обстеження устаткування підстанції є час доби. Показання, зняті тихим рано-вранці, дозволяють уникнути впливу відбитого сонячного випромінювання і вітру, які здатні спотворити показання температури. Вплив вітру на температури нагрітих дефектних компонентів може бути значним і необхідно уникати проведення обстежень при швидкості вітру понад 8 м/с. Однак найважливішим фактором, що впливає на перегрів компонента, є навантаження. Але в досвітній час навантаження зазвичай нижче, і проблеми складніше виявити. Чим більше навантаження, тим простіше виявити перегрів, а проведення обстежень при навантаженнях нижче 40% не рекомендується.
Рис. 7. Дефекти ізоляторів розрядників, що виявляються за рахунок струму витоку на землю. У подібних випадках навіть незначні різниці температур величиною 3-5 ° С вже можуть вказувати на наявність серйозних проблем із ізоляцією розрядника від землі, що впливає на його роботу та безпеку всієї підстанції.
Навчання та досвід спеціаліста також здатні вплинути при виконанні тепловізійних обстежень на вулиці.
Що шукати?
Рис. 8. Шини та роз'єднувачі у підстанції у приміщенні мають перегріви у місцях з'єднання шин. Роз'єднувачі праворуч мають перегрів на фазі B, проте при подальшому ремонті необхідно всі фази. Іноді фази з низькою температурою виправляються, після чого неможливо розірвати контакт.
Наслідуючи повний перелік обладнання підстанції, потрібно просканувати кожен метр підстанції, зберігаючи зображення всіх можливих аномалій. p align="justify"> Особливу увагу слід звернути на схожі елементи обладнання з аналогічними навантаженнями, робоча температура яких за результатами обстеження відрізняється.
При обстеженні підстанцій зазвичай починають із провідників від ліній електропостачання, а потім продовжують обстеження компонентів на тій же фазі до трансформатора (рис. 3, 4, 5), не забуваючи перевіряти критично важливі для безпеки підстанції елементи, такі як грозові розрядники (рис. 7). А закінчують компонентами в приміщенні, такими як шини, роз'єднувачі, кабельні з'єднання і т.д. (Рис. 8).
Хороший термогафічний підхід до обслуговування підстанції полягає у створенні маршрутів обстеження, що включають усі підстанції, що належать організації. Слід зберегти на комп'ютері термограми всього обладнання підстанції та відстежувати динаміку вимірювання температури в часі. Це дозволяє отримати опорні зображення, з якими порівнюватимуться наступні дані. Такий підхід допоможе визначити, чи рівні температури від звичайних, а після виконання коригуючих дій визначити, чи було обслуговування успішним.
Що таке аварійний дефект?
Стан обладнання, що становить загрозу безпеці, повинен мати максимальний пріоритет з точки зору ремонту. Крім того, у вказівках NETA (InterNational Electrical Testing Association, Міжнародна електротехнічна асоціація) говориться, що коли різниця температур (ДП) між аналогічними елементами при аналогічних навантаженнях перевищує 15 °C, негайно має бути виконаний ремонт. NETA також рекомендує аналогічні дії у разі перевищення показника ДП, різниці температури елемента та навколишнього повітря, 40 °C.
Виходячи з цих міркувань, один із способів класифікації завдань обслуговування та вибору обладнання, що вимагає негайного ремонту, - це виконання обладнання підстанції контролю перевищення температури на задану кількість градусів над заданими опорними значеннями. Технічно грамотний
персонал, який відповідає за безпеку та обслуговування, може визначити відповідні пороги в діапазоні від «продовжити контроль» до «виправити негайно» поряд з іншими проміжними рівнями дій, наприклад «запланувати обслуговування» або «відремонтувати якнайшвидше».
Даний підхід може бути ще успішнішим, якщо при виборі опорних значень враховувати відмінності між обстеженнями видимих елементів (наприклад, контактів метал-метал розподільного обладнання) та невидимими ділянками (наприклад, внутрішніми елементами трансформаторів), де тепло розсіюється або приховано від прямого погляду спеціаліста та тепловізора . При скануванні невидимих ділянок фактична робоча температура помітно перевищуватиме показання тепловізора, тому пороги, які повідомляють про необхідність виконання коригуючих дій, повинні бути набагато нижчими. Крім того, слід контролювати як аномально гарячі, так і аномально холодні елементи (рис. 9).
Якою є можлива вартість відмови?
Витрати, пов'язані з електричною підстанцією, що відмовила, залежать від багатьох факторів, включаючи кількість і типи споживачів, яких торкнеться аварія. Згідно з даними джерела в мережі Інтернет*, середня погодинна вартість простою по всіх галузях оцінюється приблизно 950 000 дол.
*Стратегії вимірювання та управління ІТ-продуктивністю: кількісне визначення показників та втрат, Meta Group, жовтень 2000; Fibre Channel Industry Association, інформація з веб-сайту "Association of Contingency Planners, Washington State Chapter": www. acp-wa-state.org.
Рис. 9. За допомогою термографії також можна перевірити рівні та циркуляцію масла в трансформаторах. Перевіряйте всі системи охолодження, щоб забезпечити правильну роботу. На цьому зображенні можна побачити засмічення трубок, що охолоджують. При підвищенні температури обладнання перегрів може швидко призвести до виходу з ладу.
Контроль виконання
У разі виявлення проблеми за допомогою тепловізора Fluke, необхідно використовувати програмне SmartView, що входить до комплекту, для документування отриманих даних у вигляді звіту, що включає цифрове зображення обладнання у видимому світлі та відповідне ІЧ-зображення. Це оптимальний спосіб повідомити про будь-які виявлені проблеми та запропонувати способи їх виправлення. Після виправлення, щоб оцінити ефективність ремонту, а також використовувані матеріали та методи, можна використовувати нове ІЧ-зображення. Отримані відомості дозволять покращити програму обслуговування підстанцій.