Современные методы диагностики тяговых трансформаторов железных дорог и построение экспертной системы для обработки результатов тепловизионной диагностики тяговых трансформаторов ВСЖД (стр. 9 из 25)
После устранения выявленного дефекта необходимо провести повторное диагностирование для суждения о качестве выполненного ремонта.
База данных для ответственных объектов (трансформаторы, выключатели, разрядники) должна содержать результаты ТВО и необходимую техническую информацию о диагностируемом объекте:
1) срок службы и условия эксплуатации;
2)объемы и виды ремонтных работ;
3)результаты профилактических испытаний и измерений.
На основании рассмотрения всего комплекса имеющихся факторов можно объективно оценивать техническое состояние объекта.
Рисунок 13 - Система тепловизионного диагностирования электрооборудования тяговых подстанций
2.3 Факторы, влияющие на эффективность тепловизионного обследования
Инфракрасное излучение (ИИ) испускается всеми телами при любой температуре, отличной от абсолютного нуля. Как и другое излучение, оно может поглощаться телами, помещенными на их пути, и превращаются в теплоту. ИИ является частью оптического излучения и занимает в спектре электромагнитных колебаний диапазон от 0.76 до 1000 мкм. Спектр излучения твердых тел характеризуется непрерывным распределением излучения по всему диапазону с единственным максимумом, положение которого зависит от температуры тела и определяется законом смещения Вина, согласно которому длина волны максимального излучения
обратно пропорциональна абсолютной температуре 
,Где:
b – постоянная Вина, равная 0.2898 см∙град.
Инфракрасную область спектра принято делить на четыре части: ближнюю, среднюю, дальнюю и очень далекую. Такое деление связано с особенностями прохождения инфракрасного излучения через атмосферу, которая в значительной степени ослабляет излучение определенных частей спектра за счет рассеяния и поглощения его молекулами водяного пара, углекислого газа и озона. Участки спектра ИИ, на которых инфракрасные лучи проходят через атмосферу с незначительным ослаблением, называют атмосферными окнами.
Важно заметить также, что земная атмосфера пропускает через атмосферные окна до 65 % солнечного излучения в инфракрасной области спектра. Исходя из расчетов спектральной плотности излучения реальных объектов при температуре, близкой к 300 кельвинам (27 °С), а, также учитывая пропускание атмосферы, установлено, что оптимальным является окно 8…13 мкм, что и используют при конструировании тепловизионных приборов. В этом окне для расстояний, с которых производится выявление дефектов высоковольтного оборудования, атмосфера практически не ослабляет интенсивности инфракрасного излучения. Начиная с 14 мкм, поглощение ИИ компонентами атмосферы становится настолько сильным, что в спектральном диапазоне 14…200 мкм атмосфера практически непрозрачна для инфракрасных лучей.
При оценке интенсивности инфракрасного излучения большое влияние на результаты оказывает угол между нормалями к поверхности излучения и осью оптической системы приемника. Чем больше этот угол, тем меньшая часть потока ИИ попадает на площадку приемника. Это обстоятельство необходимо учитывать при выборе точки расположения тепловизионных приборов, стараясь расположить оптическую ось приемника по возможности перпендикулярно излучающей поверхности.
Тепловизионное обследование желательно проводить при отсутствии солнца (в облачную погоду или ночью), при минимальном воздействии ветра и в период максимальных токовых нагрузок.
При проведении инфракрасного контроля должны учитываться следующие факторы [10]:
1) коэффициент излучения материала;
2)солнечная радиация;
3)скорость ветра;
4)расстояние до объекта;
5)значение токовой нагрузки;
6)тепловое отражение и тому подобное.
Рассмотренные свойства и особенности инфракрасного излучения определяют следующие методические рекомендации при выявлении дефектов высоковольтного оборудования:
1) измерение необходимо проводить при отсутствии прямого солнечного излучения, тумана или дождя;
2)необходимо учитывать коэффициент излучения поверхности обследуемого объекта, а также угол между осью тепловизионного приемника и нормалью к излучающей поверхности.
При проведении ТВО электрооборудования необходимо максимально устранять погрешности, оказывающие влияние на результаты измерения. Погрешности при проведении ТВО могут возникать от воздействия солнечной радиации, из-за неправильного выбора коэффициента излучательной способности и других факторов.
Солнечная радиация нагревает поверхность контролируемого объекта. При наличии участков с хорошей отражательной способностью создается впечатление о наличие высоких температур в местах измерения. Эти явления проявляются при использовании инфракрасных приборов со спектральным диапазоном 2…5 мкм. Для исключения влияния солнечной радиации рекомендуется осуществлять инфракрасный контроль в ночное время суток или в облачную погоду. Для того чтобы облегчить проведение инфракрасного контроля при безоблачном небе и при солнечном отражении можно использовать солнечный рефлекторный фильтр. Измерения в электроустановках при солнечной погоде рекомендуется производить для каждого объекта из нескольких диаметрально противоположных точек.
Если инфракрасный контроль осуществляется на открытом воздухе, необходимо принимать во внимание возможность охлаждения ветром контролируемого объекта. Превышение температуры, измеренное при скорости ветра пять метров в секунду, будет примерно в два раза ниже, чем при скорости ветра один метр в секунду. Температура токоведущего узла зависит от нагрузки и прямо пропорционально квадрату тока, проходящего через контролируемый участок.
Дождь, туман, мокрый снег в значительной степени охлаждают поверхность объекта и рассеивают инфракрасное излучение каплями воды. Инфракрасный контроль допускается проводить при небольшом снегопаде с сухим снегом или легком моросящем дожде.
При работе с инфракрасными приборами в электроустановках с большими рабочими токами, к которым относятся тяговые подстанции, приходится сталкиваться с проблемой защиты инфракрасного прибора от влияния магнитного поля. Последнее вызывает искажение картины теплового поля объекта на кинескопе тепловизора. При наличии магнитных полей при проведении инфракрасного контроля рекомендуется:
1) если многоамперные токоведущие шины находятся вблизи оператора с тепловизором необходимо выбрать место для измерения с минимальным влиянием магнитного поля;
2) использовать объектив с меньшим углом наблюдения, что позволит осуществлять ТВО с удаленного расстояния.
При ТВО электрооборудования, расположенного в закрытых распределительных устройствах (РУ) ТП, приходится сталкиваться с возможностью получения ошибочных результатов в результате теплового отражения от нагревательных элементов, ламп освещения, соседних фаз и других элементов. Этот фактор особенно сильно проявляется при ТВО объектов с малым коэффициентом излучения, обладающих хорошей отражательной способностью. В результате термограмма может показать горячую точку (пятно), хотя в действительности это просто тепловое отражение. Рекомендуется в подобных случаях производить инфракрасное обследование объекта под различными углами.
Существенное значение при ТВО играет расстояние до контролируемого объекта ввиду рассеяния и поглощения инфракрасного излучения в атмосфере за счет тумана, снега и других факторов. Особенно это влияние сказывается при использовании тепловизоров, работающих в спектральном диапазоне 3…5 мкм.
В тех случаях, когда контролируемый объект находится на значительном расстоянии или размеры его малы, может возникнуть ситуация, при которой в зону измерения попадает участок внешней среды (воздух и тому подобные факторы) с иной температурой. Температура внешней среды в этом случае может внести существенную погрешность в результаты. При необходимости осуществления контроля температуры контактных соединений, расположенных внутри комплектных ячеек распределительных устройств, имеющих смотровые застекленные проемы, следует учитывать, что большинство стекол не пропускает излучение с длинами волн более 2.7 мкм.
2.4 Методика ТВО электрооборудования
При ТВО используются следующие понятия:
-
-превышение температуры, определяемое как разность между измеренной температурой нагрева и температурой окружающего воздуха;-
избыточная температура, определяемая как превышение измеренной температуры контролируемого узла над температурой аналогичных узлов других фаз, находящихся в одинаковых условиях;-
- коэффициент дефектности, представляющий собой отношение измеренного превышения температуры контактного соединения к превышению температуры, измеренному на целом участке шины (провода), отстоящем от контактного соединения на расстоянии не менее одного метра.Оценка теплового состояния электрооборудования и токоведущих частей ТП в зависимости от условий их работы и конструкции может осуществляться:
1) по нормированным температурам нагрева (превышениям температуры);
2) по избыточной температуре;
3) по коэффициенту дефектности;
4) на основе анализа динамики изменения температуры во времени;