Реферат: И департамент стратегия развития и научно-технической политики основные положения методики инфракрасной диагностики электрооборудования и вл рд 153-34. 0-20. 363-99

РОССИЙСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ «ЕЭС РОССИИ»


ДЕПАРТАМЕНТ СТРАТЕГИЯ РАЗВИТИЯ И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ


ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

МЕТОДИКИ ИНФРАКРАСНОЙ ДИАГНОСТИКИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И ВЛ


РД 153-34.0-20.363-99


УДК 621.311

Дата введения 2000-06-01


РАЗРАБОТАНО Открытым акционерным обществом "Фирма по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей ОРГРЭС"

Исполнители С.А. Бажанов, А.В. Кузьмин, М.А. Вихров


УТВЕРЖДЕНО Департаментом стратегии развития и научно-технической политики РАО "ЕЭС России" 14.12.99 г.

Первый заместитель начальника А.П. Берсенев


^ ВВЕДЕНО ВПЕРВЫЕ


Внедрение приборов инфракрасной техники (ИКТ) в энергетику является одним из основных направлений развития высокоэффективной системы технической диагностики, которая обеспечивает возможность контроля теплового состояния электрооборудования и электроустановок без вывода их из работы, выявления дефектов на ранней стадии их развития, сокращения затрат на техническое обслуживание за счет прогнозирования сроков и объемов ремонтных работ.

Тепловизионный контроль электрооборудования и воздушных линий электропередачи предусмотрен РД 34.45-51.300-97 "Объем и нормы испытаний электрооборудования".

Для обеспечения единых технических требований к условиям и порядку проведения ИК-диагностики электрооборудования и оценки результатов измерений ОАО "Фирма ОРГРЭС" разработаны Основные положения. При разработке настоящего РД учтены результаты работ по инфракрасной диагностике, проводившихся ОАО "Фирма ОРГРЭС" и рядом энергосистем, использованы информационные материалы фирм "Инфраметрикс" (США), "АГЕМА" (Швеция).

В Основных положениях рассмотрены погрешности при ИК-контроле и способы их устранения, конструктивные особенности электрооборудования, связанные с протеканием тепловых процессов при его работе, приведены нормы оценки теплового состояния токоведущих частей, термограммы характерных неисправностей электрооборудования, указаны основные принципы выбора приборов инфракрасной техники, способы метрологической поверки пирометров и др.

Настоящие РД рассчитаны на специализированный инженерно-технический персонал, обладающий необходимыми знаниями в области ИК-диагностики.

Предложения по совершенствованию РД просьба направлять в ОАО "Фирма ОРГРЭС" по адресу: 105023, Москва, Семеновский пер., д. 15.


^ 1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ


Принцип организации системы инфракрасной диагностики в общем виде представлен на рис.1-1 и включает в себя комплекс взаимосвязанных циклов, определяющих последовательность проведения операций и их информативность.

^ Система инфракрасной диагностики энергетического оборудования и технологических сооружений





Рис.1-1


Регламент проведения ИК-диагностики (1) включает в себя периодичность и объем измерений контролируемого объекта или совокупности объектов.

Периодичность ИК-диагностики электрооборудования РУ и ВЛ определена лабораторией ИКТ с учетом опыта его эксплуатации, режима работы, внешних и других факторов и отражена в соответствующих рекомендациях.

Операция по проведению ИК-диагностики (2) должна выполняться приборами ИКТ, обеспечивающими достаточную эффективность в определении дефекта на работающем оборудовании.

Выявление дефекта (3) должно осуществляться по возможности на ранней стадии развития, для чего прибор ИКТ должен обладать достаточной чувствительностью даже при воздействии ряда неблагоприятных факторов, могущих наблюдаться в эксплуатации (влияние отрицательных температур, запыленности, электромагнитных полей и т.п.). При анализе результатов ИК-диагностики (4) должна осуществляться оценка выявленного дефекта и прогнозирование возможностей его развития и сроков восстановления.

После устранения выявленного дефекта (5) необходимо провести повторное диагностирование (6) для суждения о качестве выполненного ремонта.

Базу данных (8) для ответственных объектов (трансформаторы, выключатели, разрядники) желательно закладывать в компьютер, с тем чтобы она отражала не только результаты ИК-диагностики, но и всю информацию о данном объекте, включая тип, срок службы, условия эксплуатации, режимы работы, объемы и виды ремонтных работ, результаты профилактических испытаний и измерений и другие сведения, позволяющие на основании рассмотрения всего комплекса факторов, заложенных в память компьютера, судить о техническом состоянии объекта.


^ 2 ПОГРЕШНОСТИ ПРИ ИНФРАКРАСНОМ КОНТРОЛЕ


Инфракрасный (ИК) контроль желательно проводить при отсутствии солнца (в облачную погоду или ночью), предпочтительно перед восходом солнца, при минимальном воздействии ветра в период максимальных токовых нагрузок, лучше весной - для уточнения объема ремонтных работ и (или) осенью - в целях оценки состояния электрооборудования перед зимним максимумом нагрузки. При проведении ИК-контроля должны учитываться следующие факторы:

- коэффициент излучения материала;

- солнечная радиация;

- скорость ветра;

- расстояние до объекта;

- значение токовой нагрузки;

- тепловое отражение и т.п.

При проведении инфракрасного обследования электрооборудования существенное значение имеет выявление и устранение систематических и случайных погрешностей, оказывающих влияние на результаты измерения.

Систематические погрешности заключены в конструкции измерительного прибора, а также зависят от его выбора в соответствии с требованиями к совершенству измерения (разрешающей способности, поля зрения и т.п.).

Случайными погрешностями, возникающими при проведении ИК-контроля, могут являться: воздействие солнечной радиации, выбор излучательной способности и др.

Ниже рассмотрены виды погрешностей, возникающие при ИК-контроле электрооборудования, и способы их устранения.


^ ВЛИЯНИЕ ИЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ

Коэффициент излучения материала в общем виде зависит от длины волны, угла наблюдения поверхности контролируемого объекта и температуры.

Для металлов в отличие от газообразных и жидких веществ спектральный коэффициент излучения изменяется весьма слабо (табл.2-1).


Таблица 2-1


^ Коэффициенты излучения материалов


Вид материала

Состояние поверхности

Температура, °С

Коэффициент излучения, мкм

1

2

3

4

алюминий

анодированный

100

0,55




необработанная поверхность

20-50

0,06-0,07




окисленный

50-500

0,2-0,3




полированный

50-100

0,04-0,06

бронза

необработанная

50-100

0,55




полированная

50

0,1

железо

ржавое

20

0,61-0,85




необработанное

20

0,24




окисленное

100

0,74




оцинкованное

30

0,25




полированное

400-1000

0,14-0,38

латунь

окисленная

200-600

0,6




полированная

100

0,03

медь

полированная

20-100

0,02-0,05




с тонкой окисной пленкой

20

0,037




оксидированная

100-200

0,6-0,73




электролитическая, полированная

20-100

0,05




на токосъемниках, блестящая

20-100

0,3




на токосъемниках, матовая или оксидированная

20-100

0,5

свинец

блестящий

250

0,08




серый, окисленный

20

0,28

сталь

заржавленная

20

0,69




легированная

500

0,35




нержавеющая

20-700

0,16-0,45




оксидированная

200-600

0,8




оцинкованная

20

0,28




полированная

100

0,07

асбест

плиты шероховатые, серые

-

0,96




бумага

-

0,94




картон

20-700

0,74-0,88

асфальт

сыпучий

-

0,95




дорожное покрытие, укатанное

-

0,9

бетон

плиты гладкие

-

0,63




стены литые, необработанные

-

0,55

битум

кровельный, плоский

-

0,96




жидкий

-

1,0

бумага

белая

20

0,7-0,9




желтая

20

0,72




зеленая

20

0,85




красная

20

0,76




матовая

20

0,93




темно-синяя

20

0,84




черная

20

0,9

вода

гладкий лед

-10

0,95




дистиллированная

20

0,96




иней

-10

0,98




снег

-10

0,85

дерево

брус

20

0,8-0,9




доска

20

0,96

кожа

человеческая

32

0,98

каучук

твердый

20

0,95




мягкий

20

0,86

кирпич

красный

20

0,93




силикатный

20

0,66

краски масляные

матовая черная

100

0,98




разных цветов

100

0,92-0,94

стекло

-

20-100

0,91-0,94

графит

обработанный напильником

20

0,98

почва

влажная

20

0,95




сухая

20

0,9

фарфор

глазурованный

20

0,75-0,93




неглазурованный

20

0,9

цемент

-

-

0,54


Коэффициент излучения помимо вышесказанного зависит также от угла наблюдения. Для металлов коэффициенты излучения постоянны в интервале углов наблюдения (0-40) градусов, для диэлектриков - в интервале углов (0-60) градусов.

За пределами этих значений коэффициент излучения быстро уменьшается до нуля при направлении наблюдения по касательной.

Так, при длине волны излучения 10 мкм при наблюдении по нормали вода близка к абсолютно черному телу, а при наблюдении по касательной становится зеркалом Е = 0. В электроустановках различие в углах наблюдения может возникнуть при проведении ИК-контроля под углом токоведущей шины (рис.2-1).





На участках А и С наблюдение осуществляется по нормали к плоскости шины, на участке В будет превалировать отражательная способность материала, что будет искажать картину теплового изображения.

^ Рис.2-1. Влияние излучательной способности


Коэффициенты излучения металлов с ростом температуры обычно увеличиваются (см. табл.2-1).

Обычно коэффициент излучения зависит от состояния поверхности металла.

Поскольку токоведущий узел электрического аппарата или установки может включать в себя несколько компонентов из разнородных металлов, поверхности которых окрашены, имеют окисные пленки или разную степень обработки поверхности, т.е. различные коэффициенты излучения, при инфракрасном контроле могут возникнуть предположения о перегревах на участках с повышенными коэффициентами излучения.

В подобных случаях целесообразно провести пофазное сравнение результатов измерения, оценить состояние поверхности перегретого участка (точки) с помощью бинокля, выяснить объем ремонтных работ, проводившихся на данном токоведущем узле, и т.п. В том случае, если коэффициент излучения контролируемого объекта известен, его фактическая температура может быть определена по формуле

,

где Трад - радиационная температура, измеренная ИК-прибором;

Е - коэффициент излучения контролируемой поверхности.

В практике может возникнуть необходимость в определении коэффициента излучения контролируемого объекта или его узла.

Для этого на участок контролируемой поверхности наносится покрытие из матовой черной краски или наклеивается кусок ленты для фотошаблонов, коэффициенты излучения которых близки к единице.

После того как покрытие или лента приобретает температуру объекта, осуществляется измерение Тфакт.

Измерив температуру Трад неокрашенного участка, по приведенной выше формуле можно определить его коэффициент излучения (приложение 3).


^ СОЛНЕЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Солнечная радиация нагревает контролируемый объект, а также при наличии участков (узлов) с хорошей отражательной способностью создает впечатление о наличии высоких температур в местах измерения.

Эти явления особенно проявляются при использовании ИК-приборов со спектральным диапазоном 2-5 мкм.

Для исключения влияния солнечной радиации рекомендуется осуществлять ИК-контроль в ночное время суток (предпочтительно после полуночи) или в облачную погоду. При острой необходимости измерение в электроустановках при солнечной погоде рекомендуется производить для каждого объекта поочередно из нескольких диаметрально противоположных точек.


ВЕТЕР

Если ИК-контроль осуществляется на открытом воздухе, необходимо принимать во внимание возможность охлаждения ветром контролируемого объекта (контактного соединения). Так, превышение температуры, измеренное при скорости ветра 5 м/с, будет примерно в два раза ниже, нежели измеренное при скорости ветра 1 м/с. В диапазоне скоростей 1-7 м/с справедлива формула

,

где ^ Т1 - превышение температуры при скорости ветра V1;

Т2 - то же при скорости ветра V2.

Измерения при скорости ветра выше 8 м/с рекомендуется не проводить.

При пересчетах полученных значений превышения температуры можно помимо формулы пользоваться коэффициентами коррекции (табл.2-2).


Таблица 2-2


Скорость ветра, м/с

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

Коэффициент коррекции

1,0

1,36

1,64

1,86

2,0

2,23

2,4

2,5


Следует отметить, что зачастую сила ветра при ИК-диагностике бывает переменной, поэтому указанный пересчет может привести к дополнительным погрешностям.


НАГРУЗКА

Температура токоведущего узла (контактного соединения) зависит от нагрузки и прямо пропорциональна квадрату тока, проходящего через контролируемый участок:

,

где ^ T1 - превышение температуры при токе I1;

T2 - то же при токе I2.

При необходимости пересчет желательно проводить от более высокой нагрузки к более низкой и при близких значениях токов (отличия на 20-30%).


^ ТЕПЛОВАЯ ИНЕРЦИЯ

При переменной токовой нагрузке приходится считаться с тепловой инерцией контролируемого объекта.

Так, тепловая постоянная времени для контактных узлов аппаратов составляет порядка 20-30 мин, поэтому при определении тока нагрузки по амперметру контролируемого присоединения не следует учитывать кратковременные "броски" тока, связанные с коммутационными процессами или режимом работы потребителя. Тепловая постоянная для вентильных разрядников составляет порядка 6-8 ч, поэтому результаты измерения тепловизором только что поставленного под напряжение разрядника могут оказаться ошибочными.


^ ДОЖДЬ И СНЕГ

Дождь, туман, мокрый снег в значительной степени охлаждают поверхность объекта, измеряемого с помощью ИК-прибора, и в определенной мере рассеивают инфракрасное излучение каплями воды; ИК-контроль допускается проводить при небольшом снегопаде с сухим снегом или легком моросящем дождике.


^ МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ

При работе с ИК-приборами вблизи шин генераторного напряжения, реакторов и вообще в электроустановках с большими рабочими токами приходится сталкиваться с проблемой защиты ИК-прибора от влияния магнитного поля.

Последнее вызывает искажение картины теплового поля объекта на кинескопе тепловизора или нарушает работу радиационного пирометра. При наличии магнитных полей при проведении ИК-контроля рекомендуется:

а) если токоведущие шины находятся над головой оператора с тепловизором или пирометром или вблизи него, постараться, перемещаясь около контролируемого объекта, выбрать местоположение с минимальным влиянием магнитного поля;

б) использовать объектив с меньшим углом наблюдения (например, 7x7°), что позволит осуществлять контроль за объектом с удаленного расстояния;

в) при контроле с помощью тепловизора с оптико-механическим сканированием можно сканер расположить вблизи объекта, ВКУ с кинескопом, используя длинный кабель от сканера, вынести за пределы зоны влияния магнитного поля.


^ ТЕПЛОВОЕ ОТРАЖЕНИЕ

В ряде случаев, особенно при ИК-контроле токоведущих частей, расположенных в небольших замкнутых объемах (например, в КРУ или КРУН), приходится сталкиваться с возможностью получения ошибочных результатов из-за теплового отражения от нагревательных элементов, ламп освещения, соседних фаз и др. (рис.2-2).





^ Рис.2-2. Влияние теплового отражения


Последнее проявляется при контроле токоведущей части с малым коэффициентом излучения, обладающей хорошей отражательной способностью.

В результате термографическая съемка может показать горячую точку (пятно), хотя в действительности это просто тепловое отражение.

Поэтому рекомендуется в подобных случаях производить ИК-обследование объекта под различными углами зрения и изменением местоположения оператора с ИК-прибором. При необходимости на время измерения отключается освещение объекта и т.п.


^ НАГРЕВ ИНДУКЦИОННЫМИ ТОКАМИ

В токоведущих частях электроустановок, обтекаемых значительными токами (например, шины генераторного напряжения), зачастую наблюдаются нагревы, обусловленные индукционными токами, циркулирующими в магнитных материалах. В качестве последних в токоведущих шинах могут быть пластины шинодержателей, крепежные болты, близко расположенные металлоконструкции и т.п. Нагревы от индукционных токов, если они расположены вблизи контактных соединений, могут создавать ложное впечатление о перегреве последних.





Съемка осуществлялась тепловизором со спектральным диапазоном 2-5 мкм. На термограмме виден очаг нагрева ножа разъединителя дальней фазы и тепловое отражение на поверхности фарфорового изолятора средней фазы.

Нагрев контакта ножа разъединителя 110 кВ


^ ВЛИЯНИЕ ДАЛЬНОСТИ ИК-КОНТРОЛЯ

Существенное значение при ИК-контроле имеет расстояние до контролируемого объекта ввиду рассеяния и поглощения ИК-излучения в атмосфере за счет тумана, снега и других факторов.

Особенно это влияние сказывается при использовании тепловизоров, работающих в спектральном диапазоне 2-5 мкм.

При использовании пирометров необходимо, чтобы площадь наблюдения по возможности соответствовала площади контролируемого объекта. В противном случае на результаты измерения будет оказывать влияние температура окружающей среды.


^ 3 МЕТОДИКА ИК-ДИАГНОСТИКИ ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ


Порядок проведения ИК-диагностики, оценка результатов измерения и их достоверность во многом определяются учетом конструктивных особенностей выполнения контролируемого электрооборудования и его основных элементов, рассматриваемых ниже (табл.3-1).


Генераторы

Таблица 3-1


Контролируемый узел при ИК-контроле

Применяемые приборы

Объем получаемой информации

Испытание стали статора

Тепловизор

Определение зоны повреждения в стали статора, распределение и значение температур, глубины залегания дефекта

Испытание на нагрев

То же

Определение теплового поля генератора, эффективность систем охлаждения, значения температур, их распределение, выявление аномальных зон нагрева

Проверка паек лобовых частей обмотки статора

Тепловизоры или пирометр

Определение температур нагрева поверхности изоляции паек лобовых частей

Проверка работы щеточного аппарата

Пирометр (1:60)

Определение температур нагрева щеток, поводков и других элементов щеточного аппарата

Система тиристорного возбуждения

Тепловизор

Обследование теплового состояния устройств системы возбуждения


^ ИСПЫТАНИЕ СТАЛИ СТАТОРА

Испытание стали статора турбо- и гидрогенераторов производят в соответствии с требованиями Норм испытания электрооборудования (Л.1), ОСТ 16.0.800.343-76 (Л.2) и других нормативных документов.

Испытания проводят при вынутом роторе и наложенных на его статор намагничивающей и контрольной обмоток.

У гидрогенераторов испытания возможно проводить как при вынутом роторе, так и без его выемки (Л.3).

Как известно, превышение температуры, измеренное тепловизором при испытаниях, будет являться функцией интенсивности радиации с поверхности расточки и ее излучательной способности. Поэтому перед проведением ИК-контроля необходимо тщательно обследовать поверхность расточки статора. Поверхность расточки статора обычно окрашивается и имеет коэффициент излучения порядка 0,94 независимо от цвета пигментации.

Если с поверхности удалена краска и имеется ржавчина, то коэффициент излучения достигает 0,8 и фактический нагрев в 10 °С будет измерен как 12,5 °С.

В процессе испытания стали статора периодически снимаются термограммы зубцов и всей поверхности сердечника. Первая термограмма снимается до подачи напряжения в намагничивающую обмотку, затем при прогреве статора через 20 и 45 мин и через 15, 30 и 45 мин при остывании. Термограммы снимаются при обесточенной намагничивающей обмотке. ОСТ (Л.2) установлена методика оценки состояния стали статора по результатам ИК-контроля. В частности, отмечается, что локальные тепловыделения в стали статора могут отличаться по следующим признакам: яркости пятна, форме, характеру изменения яркости пятна во времени при остывании сердечника после отключения обмотки нагрева (табл.3-2).


Таблица 3-2


Яркость пятна

Место обнаружения локального нагрева

Временные характеристики

Описание локального нагрева

1. Слабая

Область головки зубца

Быстро возникает и быстро затухает

Поверхностное несильное замыкание листов или их "заглаживание" при ударе

2. Сильная

То же

Быстро возникает, но характеризуется длительным послесвечением

1. Поверхностное, сильное повреждение листов

2. Сильное повреждение листов на шейке зубца

3. Слабая

Область головки зубца

Быстро возникает и быстро затухает

Не очень сильное повреждение листов в районе шейки зубца

4. Слабая

То же

Медленно возникает и медленно затухает

Не очень сильное повреждение листов в глубине паза

5. Слабая и сильная

Соседние зубцы пакета (в пределах сегмента)

Медленно возникает и затухает

Повреждение в области дна паза

6. Слабая и сильная, переменная с усилением в отдельных точках

Соседние зубцы паза, сплошь или с разрывами, часто два параллельных зубца

Быстро возникает, затухает с разной скоростью

Повреждение клином шейки зубцов

7. Чаще слабая

Пятно, захватывающее группу головок зубцов

Медленно возникает и медленно затухает

Глубинные зоны нагрева, в том числе неоднородности, плотности опрессовки и т.п.


Оценка состояния стали статора производится исходя из месторасположения локального тепловыделения. Поверхностные тепловыделения создают легко обнаруживаемые интенсивные очаги нагрева. Оценка их допустимости определяется предельной разностью нагрева между максимальными (Тмакс) и минимальными (Тмин) превышениями температуры зубцов в конце испытаний, составляющей не более 10 °С.

Кроме того, наибольшие превышения температуры Тмакс в конце испытаний не должны превышать значений, указанных в таблице 3-3.


Таблица 3-3


Марка стали

Э41, Э42

(1511) (1512)

Э43, Э44

(1513) (1514)

Э310, Э320, Э330

(3411) (3412) (3413)

вдоль проката

поперек проката

Наибольшее превышение температуры, °С (DТмакс)

22

17

18

25


Глубинные локальные тепловыделения создают слабый нагрев на поверхности, которая удовлетворяет нормам по значению превышения температуры. Поэтому допустимость глубинных локальных тепловыделений определяется по значению расчетной мощности нагрева исходя из следующих соображений.

По известным в процессе проведения испытаний стали статора значениям:

t1 - суммарное время нагрева, ч;

t2 - время от момента отключения питания намагничивающей обмотки до момента термографической съемки, ч;

^ T0 - превышение температуры в локальном тепловыделении сразу после отключения нагрева, °С;

T2 - превышение температуры в локальном тепловыделении в момент съемки, т.е. через время t2 после отключения питания намагничивающей обмотки, °С - определяется глубина залегания дефекта и мощность тепловыделения в очаге нагрева.

Для этого вычисляется отношение .

Для найденного значения отношения и времени t2 по кривым рис.3-1 определяют ориентировочную глубину залегания дефекта, выбирая кривую, с которой наиболее точно совпадает точка пересечения координат.





^ Рис.3-1. График определения глубины залегания очага нагрева


По значению t1 и найденному значению глубины залегания дефекта rx определяют параметр т (рис.3-2). Тогда мощность тепловыделения в дефекте определяется как: Вт. Найденное значение Рх не должно превышать 100 Вт.





Рис.3-2. График определения параметра т




Температура в точках: 1 - 53,9 °С;

в исправной зоне стали статора - 45,2 °С.

Тепловизионная съемка производилась при испытании стали статора, при временно отключенной намагничивающей обмотке. Оператор с тепловизором при съемке находился на верхней кромке статора. Температура окружающего воздуха - 25 °С.

^ Фрагмент термограммы нагрева стали статора гидрогенератора (при вынутом роторе)





Температура в точках: 1 - 50,0 °С, 2 - 46,5 °С.

Температура окружающего воздуха - 25 °С.

Тепловизионная съемка зубцов стали статора турбогенератора производилась при вынутом роторе, при наложенной на статор намагничивающей обмотке как со стороны возбудителя, так и со стороны турбины.

^ Термограмма зубцовой части стали статора турбогенератора типа ТВМ-300 в процессе тепловых испытаний





Ввиду небольшой мощности генератора контроль осуществляется без применения специальных устройств, путем просмотра тепловизором поверхности стали статора со стороны возбудителя и со стороны турбины.

^ Контроль тепловизором теплового состояния стали статора турбогенератора при вынутом роторе





^ Термограмма участка стали статора с выявленным аномальным нагревом

(по данным фирмы АГЕМА)


Следует отметить, что приведенная выше методика оценки состояния стали статора разработана применительно к инфракрасной камере с погрешностью 0,5 °С. Применение современных тепловизионных систем с компьютерной обработкой результатов измерения позволяет повысить точность определения дефекта с выявлением его на более ранней стадии развития.


^ ИСПЫТАНИЕ НА НАГРЕВ

Испытание генераторов на нагревание проводится в соответствии с Методическими указаниями, разработанными ВНИИЭ (Л.4).

Определение картины теплового поля генератора, выявление температурных аномалий на поверхности статора, оценка эффективности работы газоохладителей и теплообменников, охлаждения подшипников и др. с выдачей термограмм позволяет получить дополнительный информационный материал.


^ ПРОВЕРКА ПАЕК ЛОБОВЫХ ЧАСТЕЙ ОБМОТКИ СТАТОРА

Проверка качества паек согласно (Л.1) проводится у генераторов, пайки лобовых частей обмотки статора которых выполнены оловянистыми припоями. ИК-контроль паек рекомендуется осуществлять при питании обмотки статора постоянным током, при снятых торцевых щитах у турбогенераторов.

В качестве источников постоянного тока следует использовать установки, применяемые при сушке генераторов, методом потерь в меди обмоток.

Значение тока, протекающего по обмотке статора, не должно превышать 0,5-0,7Iном.

Измерение температуры осуществляется с помощью пирометра с лазерной наводкой.

В качестве репера используется поверхность изолирующей коробочки паяного контактного соединения стержня, который имеет термопару на меди.

В процессе ИК-контроля составляется теплокарта с температурами на поверхности коробочек паяных контактных соединений.

Снятие коробочек с паяных контактных соединений и ревизию последних начинают с паек, имевших максимальные значения температур.


^ ПРОВЕРКА РАБОТЫ ЩЕТОЧНОГО АППАРАТА

Контроль температуры щеток с помощью инфракрасного пирометра, лучше с лазерной наводкой, обеспечивает возможность своевременного принятия мер по регулировке их нажатия, выравниванию токов в параллельно работающих щетках, более точно выбрать уставки по температуре в щеточных аппаратах с непрерывным автоматическим контролем.

Согласно (Л.5) отношение уровней токов максимально и минимально нагруженных параллельно щеток 4:1 считается достаточным. Таким же следует принять и разброс по температуре щеток. Предельно допустимое превышение температуры для щеточного аппарата составляет 60 °С.


^ СИСТЕМА ТИРИСТОРНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Проверяется тепловое состояние контактных соединений токоведущих проводников, тиристоров, резисторов, устройств АГП, коммутационных аппаратов и др. Температура нагрева контактных соединений токоведущих проводников не должна превышать 75 °С (или <35 °С).

Измеренные значения температур нагрева тиристоров системы возбуждения не должны отличаться более чем на 30%.

При ИК-контроле обращается внимание на равномерность нагрева тиристоров параллельных ветвей.


^ Силовые трансформаторы*

________________

* Под термином "Силовые трансформаторы" понимаются силовые трансформаторы, автотрансформаторы, масляные реакторы.


Таблица 3-4


Операция при ИК-контроле

Применяемые приборы

Объем получаемой информации

Измерение аномальных перегревов на поверхности бака трансформатора

Тепловизор

Определение зоны и места возможного дефекта в магнитопроводе трансформатора

Определение работоспособности:

-термосифонного фильтра;

- маслонасосов и вентиляторов системы охлаждения

Пирометр

Определение температуры на поверхности контролируемых узлов трансформатора

Определение нагрева контактора РПН

Тепловизор

Определение места нагрева с измерением температуры на поверхности контактора

Определение проходимости труб радиаторов системы охлаждения

Тепловизор

По значению и характеру изменения температуры определяется внутреннее состояние труб радиаторов

Измерение температуры внешних контактных соединений

См. раздел 4 настоящих Методических указаний


Опыт проведения ИК-диагностики силовых трансформаторов показал, что можно выявить с ее помощью следующие неисправности:

- возникновение магнитных полей рассеяния в трансформаторе за счет нарушения изоляции отдельных элементов магнитопровода (консоли, шпильки и т.п.);

- нарушение в работе охлаждающих систем (маслонасосы, фильтры, вентиляторы и т.п.) и оценка их эффективности;

- изменение внутренней циркуляции масла в баке трансформатора (образование застойных зон) в результате шламообразования, конструктивных просчетов, разбухания или смещения изоляции обмоток (особенно у трансформаторов с большим сроком службы);

- нагревы внутренних контактных соединений обмоток НН с выводами трансформатора;

- витковое замыкание в обмотках встроенных трансформаторов тока;

- ухудшение контактной системы некоторых исполнений РПН и т.п.

Возможности ИК-диагностики применительно к трансформаторам недостаточно изучены.

Сложности заключаются в том, что:

- во-первых, тепловыделения при возникновении локальных дефектов в трансформаторе "заглушаются" естественными тепловыми потоками от обмоток и магнитопровода;

- во-вторых, работа охлаждающих устройств, способствующая ускоренной циркуляции масла, как бы сглаживает температуры, возникающие в месте дефекта.

При проведении анализа результатов ИК-диагностики необходимо учитывать конструкции трансформаторов, способ охлаждения обмоток и магнитопровода, условия и продолжительность эксплуатации, технологию изготовления и ряд других факторов.

Поскольку оценка внутреннего состояния трансформатора тепловизором осуществляется путем измерения значений температур на поверхности его бака, необходимо считаться с характером теплопередачи магнитопровода и обмоток.

Кроме того, источниками тепла являются:

- массивные металлические части трансформатора, в том числе бак, прессующие кольца, экраны, шпильки и т.п., в которых тепло выделяется за счет добавочных потерь от вихревых токов, наводимых полями рассеяния;

- токоведущие части вводов, где тепло выделяется за счет потерь в токоведущей части и в переходном сопротивлении соединителя отвода обмотки;

- контакты переключателей РПН.

Условия теплопередачи, характер распределения температур в трансформаторах различного конструктивного исполнения весьма подробно освещены в технической литературе.

Применительно к наиболее распространенной конструкции трансформаторов с естественной циркуляцией масла (системы охлаждения М и Д) характер изменения температуры по высоте трансформатора и в горизонтальном сечении приведен на рис.3-3 (Л.6).





^ Рис.3-3. Изменение температуры по высоте трансформатора и в горизонтальном направлении:

а - изменения температуры по высоте; б - распределение температуры в горизонтальном сечении;

1 - температура масла; 2 - температура стенок бака; 3 - температура обмотки; 4 - температура магнитопровода; 5 - магнитопровод; 6 - обмотка НН; 7 - обмотка ВН; 8 - стенка бака; 9 - масло; 10 - воздух





^ Системы охлаждения трансформатора:

а - типа М; б - типа Д; в - типа ДЦ;

1 - выемная часть; 2 - бак; 3 - охлаждающая поверхность; 4 - коллектор; 5 - трубки радиаторов; 6 - бессальниковый насос; 7 - радиаторы, 8 - электровентиляторы


Отвод тепловых потерь от магнитопровода и обмоток к маслу и от последнего к системе охлаждения осуществляется путем конвекции.

Зоны интенсивного движения масла имеются только у поверхностей бака трансформатора, где происходит теплообмен.

Остальное масло в баке трансформатора находится в относительном покое и приходит в движение при изменении нагрузки или температуры охлаждающего воздуха.

В соответствии с п.5.3.12 ПТЭ (Л.7) температура верхних слоев масла при номинальной нагрузке должна быть не выше:

- у трансформаторов и реакторов с охлаждением ДЦ - 75 °С;

- с естественным масляным охлаждением М и охлаждением Д - 95 °С;

- у трансформаторов с охлаждением Ц - 70 °С (на входе в маслоохладитель).

Согласно (Л.8) в трансформаторах с системами охлаждения М и Д разность между максимальной и минимальной температурами по высоте трансформатора составляет 20-35 °С. Перепад температур масла по высоте бака в трансформаторах с системами охлаждения ДЦ и Ц находится в пределах 4-8 °С.

Однако, несмотря на такое выравнивание температур масла по высоте бака, теплоотдача от обмоток все же осуществляется путем естественной конвекции масла.

Это означает, что температура катушек в верхней