4. Выполнение диагностирования при нагрузках, отличных от номинальной. Приведение результатов измерений температуры к нормированным нагрузкам. Особенности диагностирования трехфазных систем с несимметричной нагрузкой.
На практике редко бывает возможность выполнить обследование при номинальной нагрузке без выполнения специальных мероприятий по изменению режима работы электроустановки, что не всегда приемлемо. В этих случаях, обследование выполняется при существующей на данный момент нагрузке (с учетом указаний п. 3 в части режима работы), а измеренные температурные параметры пересчитываются к номинальной нагрузке (определяются прогнозируемые температурные параметры при номинальной нагрузке).
Обследование контактов и болтовых контактных соединений и оценку их теплового состояния следует выполнять при токах нагрузки не менее (0,5—1,0) Iном. При этом перерасчет измеренного значения температуры и превышения температуры к номинальному току следует производить исходя из соотношений:
(4) где:
(5)
Тном. — прогнозируемая температура при токе через контактные соединения (контакты) или токоведущую часть, равном Iном ;
Тизм. — измеренная температура при токе через контактные соединения (контакты) или токоведущую часть, равном Iизм.;
^Тном — прогнозируемое превышение температуры диагностируемого контактного соединения (контакта) или токоведущей части, на момент съемки при протекании через них тока через них, равного Iном ;
^Тизм — превышение температуры диагностируемого контактного соединения (контакта) или токоведущей части, на момент съемки, при протекании через них тока через них, равного Iвим.;
Iном. — номинальный ток цепи содержащей диагностируемый контактное соединение (контакт) или токоведущую часть;
Iизм. — ток, измеренный в цепи диагностируемого контактного соединения (контакта) или токоведущей части, на момент съемки.
Примеры:
- Исходные данные: Тизм = 12°С; Iном = 100А; 1изм = 60А Определить: прогнозируемую температуру контактного соединения (контакта) при номинальном токе через него.
- Исходные данные: АТНЗМ = 15°С; Iном = 60А; 1изм = 30А
Определить: прогнозируемое превышение температуры контактного
соединения (контакта) при номинальном токе через него.
При обследовании контактов и болтовых контактных соединений с токами нагрузки (0,3-0,5) Iном, оценку их теплового состояния следует выполнять по избыточной температуре, и коэффициенту дефектности, при этом в качестве норматива используется значение температуры, перерасчитанное к току 0,5 Iном, а перерасчет следует производить, исходя из соотношений:
(6)
где:
(7)
Кд — коэффициент дефектности контактных соединений (контактов);
5Т0 5 — прогнозируемое значение избыточной температуры контактного соединения (контакта) при токе, равном 0,5 Iном (превышение прогнозируемой температуры диагностируемого контактного соединения (контакта) или токоведущей части над температурой аналогичных контактных соединений (контактов) или токоведущих частей других фаз (с наименьшей прогнозируемой температурой), находящихся в одинаковых условиях;
<5Твим. — значение избыточной температуры контактных соединений (контактов) при токе Iизм (превышение измеренной температуры диагностируемого контактного соединения (контакта) или токоведущей части над температурой аналогичных контактных соединений (контактов)
или токоведущих частей других фаз (с наименьшей температурой), находящихся в одинаковых условиях — <5ТИЗМ = Тизм - Тизм мин-);
Iном. — номинальный ток в цепи, содержащей диагностируемое контактное соединение (контакт) или токоведущую часть;
IИЗМ. — ток, измеренный в цепи диагностируемого контактного соединения (контакта) или токоведущей части на момент съемки;
ТИЗм. макс. — максимальная температура диагностируемого контактного соединения (контакта);
Тш макс — максимальная температура целого участка провода (шины), отстоящем от диагностируемого контактного соединения (контакта) на расстоянии не менее 1 м.
Пример:
Исходные данные: 8ТИЗМ = 20°С; Iном = 100А; 1изм = 40А Определить: прогнозируемую избыточную температуру контактных соединений (контактов) при половине номинального тока через контактные соединения (контакты).
Обследование сварных и опрессованых соединений и оценку их теплового состояния следует выполнять по избыточной температуре и коэффициенту дефектности.
При токах через контактные соединения (контакты) менее (0,25— 0,3) IИЗМ точность оценки его состояния существенно снижается, ибо даже сравнительно небольшая погрешность определения температуры даст при пересчете к нормированной нагрузке большую ошибку определения прогнозируемой температуры.
Следует отметить, что все вышеуказанные формулы приведения, при всей их теоретической безукоризненности с точки зрения теории электрических цепей, на практике дают завышенный результат. Это происходит потому, что в них не учитывается естественный отвод тепла (теплопроводностью, конвекцией и излучением) от нагретой токоведущей части, контакта или контактные соединения (теплообмен с окружающей средой), а также нелинейность переходного сопротивления (для контактов и контактные соединения).
В литературе убедительно показано, что эта погрешность может достигать 100% и более, причем она резко растет при снижении нагрузки, при которой получены измеренные температурные параметры.
В качестве примера, на рис. 9 показаны результаты приведения превышения температуры провода к номинальному току традиционным способом и по специальной программе, учитывающей теплообмен с окружающей средой. Как видно из рисунка, расчеты, выполненные по специальной программе, практически совпадают с экспериментальными данными даже при выполнении измерений температуры провода при нагрузке, равной 9% от номинальной, а перерасчет традиционным методом (по соотношениям 12—4-:-12—6) дает весьма значительную погрешность, особенно при приведении измеренной температуры провода к нагрузке, составляющей 100%.
Таким образом, при приведении измеренных температурных параметров к нормированным условиям (50% и 100% от номинальных), термографист может действовать по двум сценариям:
Рис. 9. Зависимости превышения температуры провода от нагрузки (нагрузка изменяется в диапазоне 0,09—20А, Тнавк = 20°С, скорость ветра равна нулю):
1 — экспериментальные данные; 2 — приведение измеренного превышения температуры к номинальной нагрузке (20А) от нагрузки, составляющей 9% от номинальной по соотношению (12—4); 3 — приведение измеренного превышения температуры к номинальной нагрузке (20А) от нагрузки, составляющей 9% от номинальной по специальной программе, учитывающей теплообмен с окружающей средой.
- при отсутствии специальной методики (программы) приведения измеренных температурных параметров, формулы (12—4+12—6) следует применять осторожно, помня, что они завышают результат приведения температур и что для получения наиболее их точных прогнозируемых значений, обследование следует проводить при токах нагрузки, близких к нормируемым;
- при наличии специальной методики (программы) приведения, обследования можно выполнять при любой нагрузке, начиная с 3-5% от номинальной, при этом погрешность приведения измеренных температурных параметров (температур, превышений температур и избыточных температур) к нормированным условиям будет незначительной.
При обследовании трехфазных систем, следует убедиться в симметричности нагрузки, либо путем анализа характера потребителей, питающихся от обследуемого присоединения (трансформатора, аппарата и т. п.), либо прямым измерением токов по фазам и в нулевом проводе. Если нагрузка несимметрична, то приведение измеренных температурных параметров к нормированным, следует выполнить для каждой фазы отдельно.