Контроль нагрева контактных соединений

Содержание

Контроль нагрева контактных соединений

Контроль нагрева контактных соединений

С развитием техники инфракрасного излучения и камер, работающих по этому принципу, появляется уникальная возможность контролировать нагрев электрооборудования и его контактных соединений без прикосновения, а значит без снятия напряжения. Для сложных непрерывных технологических процессов, которые используются во многих отраслях, например, в металлургии, в цехах по непрерывной заготовке слитков (НЗС).

Здесь любая остановка даже самого, казалось бы, не основного оборудования. Может повлечь за собой остановку прокатного стана, а значит и раскатанная уже заготовка будет отправляться в брак или же на переправку. Таких особенностей непрерывных процессов очень много как в химической, так и в нефтяной промышленности. Да и для более бытовых применений контроль за нагревом элементов электроустановки может быть очень полезен.

Так как без отключения того или иного оборудования от сети, можно легко выявить самые сильно греющиеся участки.

Что же такое тепловизор и как он работает

Тепловизор — это электронный прибор для съемки изображения в инфракрасном диапазоне волн зачастую имеющий экран для видимого изображения исследуемого участка.

При нагреве любой объект выделяет свет в инфракрасном диапазоне, поэтому при помощи него можно производить тепловизионный контроль электрооборудования и обследование любой электроустановки даже с напряжением выше 1000 Вольт, без опасного прикосновения к токоведущим частям. Раньше электрики для этого применяли диэлектрическую штангу с прикреплённым на ней кусочком парафина. При прикосновении парафина к сильно греющемуся участку или элементу, находящемуся под напряжением, парафин плавился и это значило что температура была выше чем 60 °C.

Тепловизоры стали применяться во многих сферах деятельности человека где нужно увидеть излучаемый тепло объект, а именно в:

  • электроснабжении;
  • военной технике;
  • обследовании зданий и строительстве;
  • медицине;
  • при чрезвычайных ситуациях и стихийных бедствиях для поиска живых людей.

Все тепловизоры делятся на:

  1. Стационарные и портативные (переносные);
  2. Отличающиеся по диапазону измерительных температур (для электроустановок применяются с границей измерения до 350°С);
  3. Измерительные. Дают чёткую оценку температуре исследуемого объекта и рядом находящихся элементов, в частности, и воздуха;
  4. Наблюдательные. Организовывают только визуальную связь с периметром, на который он направлен. Очень удобен в военном деле, и для надёжной охраны.

Радиус действия аппарата в разных моделях и для различных направлений свой индивидуальный может достигать от 1 до 3000 метров.

Применение в электроустановках

Особенности дифференциальной защиты силового оборудования

Тепловизионное обследование электрооборудования предусматривает контроль за следующими его узлами:

  1. Нарушение контактных болтовых и касательных соединений силовых контактов;
  2. Соединение кабельной продукции;
  3. Контактные соединения ошиновки в местах где установлены входные или проходные изоляторы;
  4. Наличие трещин и повреждений изоляторов электрооборудования, в которых ток утечки вызывает тепловые аномалии;
  5. Элементами вращающихся частей двигателей, а также работающих на стадии сгорания катушек реле и контакторов.

То есть обнаружение узла, который нуждается в ревизии или ремонте происходит косвенным методом, путём измерения температурного режима поверхности дефектного узла.

В соответствии с тем какую температуру измерял прибором персонал электрослужбы можно отнести контролируемый объект к определённому классу неисправности. От этого обследования зачастую зависит решение — может ли оставаться в эксплуатации исследуемое оборудование, или же оно требует немедленного вывода из строя. Может появиться такая ситуация, что нужно снизить нагрузки на данный агрегат, так как с её снижением уменьшится ток, проходимый через исследуемый участок, а значит и снизится нагрев.

Очень важным моментом работы с тепловизионным прибором является фиксация контролируемого участка во встроенной памяти. Некоторые электроустановки контролируются дистанционно, это даёт возможность снизить и численность персонала, или же увеличить радиус его обслуживаемой территории. За счёт постоянного контроля и слежения за динамикой нагрева персонал обязан следовать уже местным инструкциям, которые направлены на особые условия производства, а также их климматизацию.

Для каждого типа и части электрооборудования существует предельная температура, при которой оно немедленно должно быть выведено из строя. Вот таблица основных таких допустимых величин.

Но и здесь есть небольшие отклонения различающая потому на сколько градусов температура превышает допустимую:

  • на 5–10 °С — Начальная степень неисправности. Следует держать на постоянном контроле, и отремонтировать в ближайший плановый ремонт.
  • на 10–30 °С. Развивающийся дефект неисправности. Необходимо устранять ближайшей остановке или принять меры как только появится возможность устранения дефекта;
  • более 30 °С. Аварийный дефект, здесь уже необходима немедленное устранение, так как может возникнуть пожар, или же произойти отгорание контактного соединения и выход со строя целого электрического узла.

Источник: https://1000eletric.com/kontrol-nagreva-kontaktnyh-soedineniy/

Тепловизионный контроль контактных соединений распределительных устройств и воздушных линий

Контроль нагрева контактных соединений

Подробности Категория: Подстанции

Как известно, в зависимости от конструкции, назначения, способа соединения материалов, области применения и других факторов различают болтовые, сварные, паяные и выполненные обжатием (спрессованные и скрученные) контактные соединения. К контактным соединениям можно отнести также дистанционные распорки проводов. Сварные контактные соединения.

При эксплуатации в контактных соединениях, выполненных сваркой, причинами возникновения дефектов могут являться: отклонения от заданных параметров, подрезы, пузыри, каверны, непровары, наплывы, трещины, шлаковые и газовые включения (раковины), незаделанные кратеры, пережог проволок жилы, несоосность соединенных проводников, неправильный выбор наконечников, отсутствие защитных покрытий на соединениях и т.п. Технология термической сварки не обеспечивала надежную работу сварных соединителей проводов больших сечений (240 мм2 и более).

Это связано с тем, что из-за недостаточного разогрева в процессе сварки соединяемых проводов и неравномерного сближения их концов происходит пережог наружных повивов, непровар, в месте сварки появляются усадочные раковины и шлаки. В результате снижается механическая прочность сварного соединения, приводящая при механических нагрузках, менее расчетных, к обрыву (перегоранию) провода в петле анкерной опоры. Дефекты сварки в петлях анкерных опор приводили к аварийным отключениям BЛ при малом сроке их эксплуатации.

Если в сварном соединении происходит обрыв отдельных проводников, то это приводит к повышению переходного сопротивления контакта и его температуры. Скорость развития дефекта в этом случае будет существенно зависеть от ряда факторов: значения тока нагрузки, тяжения провода, ветровых и вибрационных воздействий и т.п.

На основании проведенных экспериментов было установлено, что: уменьшение активного сечения провода на 20 — 25 % за счет обрыва отдельных проводников может быть не выявлено при проведении тепловизионного контроля с вертолета, что связано с малым коэффициентом излучения провода, удаленностью тепловизора от трассы на 50 — 80 м, влиянием ветра, солнечной радиацией и другими факторами; при отбраковке дефектных контактных соединений, выполненных сваркой, с помощью тепловизора или пирометра необходимо иметь в виду, что скорость развития дефекта у этих соединений намного выше, чем у болтовых контактных соединений с нажатием; дефекты контактных соединений, выполненных сваркой при избыточной температуре около 5 выявленные тепловизором при обследовании с вертолета BJI, необходимо классифицировать как опасные;

стальные втулки, не удаленные со сварного участка проводов, могут создавать ложное впечатление о возможном нагреве, за счет высокого коэффициента излучения отожженной поверхности.

Спрессованные контактные соединения.

В контактных соединениях, выполненных опрессовкой, наблюдается неправильный подбор наконечников или гильз, неполный ввод жилы в наконечник, недостаточная степень опрессовки, смещение стального сердечника в соединителе провода и т.п. Как известно, одним из способов контроля спрессованных соединителей является измерение их сопротивления постоянному току. Критерием минимального контактного соединения служит сопротивление эквивалентного участка целого провода.

Спрессованный соединитель считается пригодным к эксплуатации, если его сопротивление не более чем в 1,2 раза превышает эквивалентный участок целого провода. При опрессовании соединителя, его сопротивление резко падает, но с увеличением давления оно стабилизируется и изменяется незначительно. Сопротивление соединителя весьма чувствительно к состоянию контактной поверхности прессуемых проводов. Появление оксида алюминия на контактных поверхностях ведет к резкому увеличению контактного сопротивления соединителя и повышенному тепловыделению.

Незначительные изменения переходного сопротивления контактного соединения в процессе опрессования, а также связанное с этим малое тепловыделение в нем показывает на недостаточную эффективность выявления в них дефектов непосредственно после монтажа с помощью приборов инфракрасной техники. В процессе эксплуатации спрессованных контактных соединений, наличие в них дефектов будет способствовать более интенсивному образованию оксидных пленок с повышением переходного сопротивления и появлению локальных перегревов.

Поэтому можно считать, что ИК-контроль новых спрессованных контактных соединений не позволяет выявлять дефекты опрессовки и должен проводиться для соединителей, проработавших в эксплуатации определенный срок (1 год и более).

Основными характеристиками спрессованных соединителей являются степень опрессовки и механическая прочность. С увеличением механической прочности соединителя его контактное сопротивление уменьшается. Максимум механической прочности соединителя соответствует минимуму электрического контактного сопротивления.

Читайте также  Признаки неисправности штепсельного соединения узла вилка розетка

Болтовые контактные соединения.

Контактные соединители, выполненные с помощью болтов, чаще всего имеют дефекты из-за отсутствия шайб при соединении медной жилы с плоским выводом из меди или сплава алюминия, отсутствия тарельчатых пружин, из-за непосредственного подсоединения алюминиевого наконечника к медным выводам оборудования в помещениях с агрессивной или влажной средой, в результате недостаточного усилия затяжки болтов и др. Болтовые контактные соединения алюминиевых шин на большие токи (3000 А и выше) имеют недостаточную стабильность в эксплуатации.

Если контактные соединения на токи до 1500 А требуют подтяжки болтов один раз в 1 — 2 года, то аналогичные соединения на токи 3000 А и выше нуждаются в ежегодной переборке, с непременной зачисткой контактных поверхностей. Необходимость в такой операции связана с тем, что в шинопроводах на большие токи (сборные шины электростанций и т.п.), выполненных из алюминия, более интенсивно протекает процесс образования оксидных пленок на поверхности контактных соединений.

Процессу образования оксидных пленок на поверхности болтовых контактных соединений способствуют различные температурные коэффициенты линейного расширения стальных болтов и алюминиевой шины. При прохождении по шинопроводу тока КЗ или переменной токовой нагрузки возникает вибрация, особенно при большой протяженности шинопровода и происходит деформация (уплотнение) контактной поверхности алюминиевой шины. В этом случае усилие, стягивающее две контактные поверхности ошиновки, ослабевает, имевшийся между ними слой смазки испаряется.

В результате образования оксидных пленок площадь соприкосновения контактов, т.е. число и величина контактных площадок (точек), через которые проходит ток, уменьшается, и вместе с тем увеличивается плотность тока в них. Она может достигать тысяч ампер на квадратный сантиметр, вследствие чего сильно растет нагрев этих точек. Температура последней точки достигает температуры плавления материалов контакта и между контактными поверхностями образуется капля жидкого металла.

Температура капли, повышаясь, доходит до кипения, пространство вокруг контактного соединения ионизируется, может образоваться многофазное замыкание в РУ. Под действием магнитных сил дуга может перемещаться вдоль шин РУ со всеми вытекающими отсюда последствиями. Опыт эксплуатации показывает, что наряду с шинопроводами на большие токи недостаточной надежностью обладают одноболтовые контактные соединения. Последние, в соответствии с ГОСТ 21242-75, допускаются к применению на номинальный ток до 1000 А, однако повреждаются уже при токах 400 — 630 А.

Повышение надежности одноболтовых контактных соединений требует ряда технических мероприятий по стабилизации их электрического сопротивления. Процесс развития дефекта в болтовом контактном соединении, как правило, протекает достаточно длительно и зависит от ряда факторов: тока нагрузки, режима работы (стабильная нагрузка или переменная), воздействия химических реагентов, ветровых нагрузок, усилий затяжки болтов, наличия стабилизации давления контактов и др.

Постепенное повышение переходного сопротивления контактного соединения происходит до определенного момента времени, после чего происходит резкое ухудшение контактной поверхности с интенсивным тепловыделением, характеризующим аварийное состояние контактного соединения*.

*Бойченко В. И., Дзекцер Н. Н. Контактные соединения токоведущих шин. — М.: Энергия, 1988.

Аналогичные результаты были получены специалистами фирмы «Инфраметрикс» (США) при тепловых испытаниях болтовых контактных соединений. Повышение температуры нагрева в процессе испытаний носило постепенный характер в течение года, а затем наступал период резкого повышения тепловыделения.

Контактные соединения, выполненные скруткой.

Отказы контактных соединений, выполненных скруткой, возникают, в основном, из-за дефектов монтажа. Неполная скрутка проводов в овальных соединителях (менее 4,5 витков) приводит к вытягиванию провода из соединителя и его обрыву. Неочищенные провода создают высокое переходное сопротивление, в результате чего происходит перегрев провода в соединителе с его возможным выгоранием. Отмечались случаи неоднократного выдергивания грозозащитного троса типа АЖС-70/39 из овального соединителя марки СО- АС-95-3 воздушных линий 220 кВ, скрученного на меньшее количество оборотов.

Дистанционные распорки.

Неудовлетворительная конструкция некоторых исполнений дистанционных распорок, воздействие вибрационных усилий и другие факторы могут приводить к перетиранию проводников провода или их излому. В этом случае через дистанционную распорку будет протекать ток, значение которого будет определяться характером и степенью развития дефекта.

Источник: https://leg.co.ua/info/podstancii/teplovizionnyy-kontrol-kontaktnyh-soedineniy-raspredelitelnyh-ustroystv-i-vozdushnyh-liniy.html

Новости Электротехники №5(77) | Коммутационное оборудование

Контроль нагрева контактных соединений

Современные методы диагностики электрооборудования призваны решить задачу предотвращения аварий. Зачастую промышленные предприятия несут серьезные финансовые потери не столько из-за повреждения самого электрооборудования или затрат на восстановление электроснабжения, сколько вследствие простоя основных технологических цепочек.
Контроль температуры главных контактов – шаг вперед в направлении мониторинга текущего состояния автоматических выключателей, основного элемента распределительных устройств напряжением 0,4 кВ, обеспечивающих питание более 90% нагрузки на любом промышленном предприятии.

Алексей Пищур, к.т.н., генеральный директор Сергей Ефимовых, инженер
ООО «АЗБУКА ЭЛЕКТРИЧЕСТВА», г. Москва

Методы контроля температуры главных контактов выключателей

Главные токоведущие проводники электрооборудования, в том числе выключателей, могут перегреваться в любой электроустановке, особенно в местах контактных соединений. Эта ситуация требует особого внимания как с точки зрения пожаробезопасности и сохранности оборудования, так и с точки зрения безопасности обслуживающего персонала.

ПРИЧИНЫ ПЕРЕГРЕВА КОНТАКТОВ

Среди основных причин перегрева можно выделить повышенное переходное сопротивление вследствие плохого контактного соединения. Точки нагрева могут возникнуть из-за неплотного соединения, окисления или коррозии, неисправности компонентов. Такими точками чаще всего являются разъемные и неразъемные контактные соединения, зажимы в токопроводе, главные токоведущие контакты в коммутационных электроаппаратах, точки болтового присоединения главных шин к выключателю.

Влияние перечисленных факторов на нагрев токоведущих частей можно оценить, рассмотрев процесс нагрева токопровода с точки зрения параметра превышения температуры токопровода ΔT: , (1)

где P – мощность тепловых потерь в токопроводе;
КТ – коэффициент теплоотдачи токопровода;
S0 – поверхность охлаждения;
с – удельная теплоемкость материала токопровода;
m – масса токопровода;
t – время от начала процесса нагрева (от момента, когда температура токопровода равна температуре среды);
T0 – превышение температуры токопровода к началу процесса нагрева.

В свою очередь мощность тепловых потерь в токопроводе определяется формулой: , (2)

где I2 – ток, протекающий по проводнику; ρ – удельное сопротивление материала проводника;

l – длина проводника;

q – сечение проводника;
КД – коэффициент дополнительных потерь, учитывающий явление поверхностного эффекта и эффекта близости.

Из (2) следует, что большое влияние на мощность тепловых потерь оказывает активное сопротивление, которое выражено через соотношение удельного сопротивления, длины и сечения R= ρ · l / q.

Нужно учитывать, что величина параметра q значительно уменьшается в случае неплотного прилегания контактных поверхностей из-за недостаточного усилия затяжки или наличия пленки окисла в месте соединения. Это объясняется тем, что поверхности контактного соединения не идеально ровные и ток проходит через множество точек (рис. 1). Зависимость активного сопротивления такого контактного соединения можно выразить следующим образом: , (3)

где a – радиус контактной площадки;
n – количество контактных площадок.

Рис. 1. Точечные контакты на поверхности контактного соединения

Количество и площадь контактных площадок зависят от усилия нажатия одной поверхности на другую и от отсутствия на них окислов, мешающих прохождению тока.

Вернувшись к (1) и проанализировав влияние качества контакта токопроводящих поверхностей на его активное сопротивление, мы увидим, что ΔT зависит от выделяемой активной мощности, а мощность в свою очередь – от активного сопротивления контактного соединения и квадрата силы тока, протекающего в этом соединении.

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ИЗОЛЯЦИЮ

Одна из важнейших причин, по которым требуется постоянный контроль температуры токоведущих частей электроаппарата, – старение изоляционных материалов под воздействием повышенной температуры.

Соответствие изоляционного материала классу нагревостойкости (нормируется ГОСТ 10518-88) обеспечивает сохранение его свойств, а значит, защиту персонала от поражения током и безаварийную работу электрооборудования. Превышение допустимой рабочей температуры изоляционного материала неизбежно приводит к ускоренной потере его изоляционных свойств.

Зависимость гарантированного срока сохранения свойств изоляционных материалов от температуры характеризуют графики термического старения (ГОСТ 10518-88, Приложение 3). Например, у изоляции класса В (130 °С) превышение температуры всего на 10 °С сокращает изоляционный ресурс работы на 8000 часов.

Существуют нормы допустимого превышения температуры главных токоведущих цепей. Так, для главных выводов электроаппаратов превышение температуры не может составлять более 80 °С (ГОСТ 50030.2-99, п. 7.2.2.1), а сама температура не должна превышать максимально допустимую рабочую по классу нагревостойкости изоляционных материалов, находящихся в непосредственном контакте или близости с этими токоведущими частями.

Ненадежное контактное соединение может стать причиной серьезной аварии. Например, секция низковольтного распределительного устройства может выгореть полностью из-за плохого контакта болтового соединения токоведущей шины с главным выводом выключателя (рис. 2). В данной ситуации локальный перегрев болтового соединения привел к нагреву всей токоведущей части, разрушению фазной изоляции и в определенный момент к межфазному короткому замыканию (КЗ).

Рис. 2. Выключатель, поврежденный в результате длительного перегрева

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ГЛАВНЫЕ КОНТАКТЫ

Локальный перегрев контактного соединения в главных цепях приводит не только к старению изоляции, но и к передаче тепла к главным контактам коммутационного аппарата. Контактная система современных аппаратов, сосредоточенная в замкнутом пространстве, более всего подвержена воздействию температуры. В то же время она является основным узлом, которому угрожает опасность выхода из строя вследствие перегрева.

При этом защитные функции коммутационных аппаратов зачастую ограничиваются контролем тока главной цепи и на основе этого параметра осуществляют защиту от перегрева. В некоторых случаях такой защиты недостаточно.

Читайте также  Соединение гибкого и жесткого провода

Например, нагрузка на главные токоведущие шины может не превышать 70% номинальной, но при неплотном контактном соединении даже такой ток будет вызывать локальный перегрев. Если данный узел находится вблизи защитного коммутационного аппарата, то тепло будет передаваться по шинам к его главным контактам. Такой перегрев не может быть зафиксирован типовым воздушным автоматическим выключателем со встроенными токовыми датчиками, с помощью которых электронные блоки защиты анализируют параметры тока.

Как правило, локальный перегрев носит длительный характер, что со временем может привести к повреждению аппарата и распространению аварии на соседние ячейки и оборудование.

ВНЕШНИЙ КОНТРОЛЬ

Многие производители решают проблему перегрева оборудования с помощью периодического мониторинга с использованием внешних устройств: инфракрасных датчиков и тепловизоров (рис. 3). Данный контроль является периодическим и требует привлечения дополнительного персонала (в противном случае есть риск получить недостаточно объективные данные).

Рис. 3. Изображение экрана тепловизора

Тепловизоры относятся к оптико-электронным приборам пассивного типа. В них невидимое глазом человека излучение переходит в электрический сигнал, который подвергается усилению, автоматической обработке и преобразованию в видимое изображение теплового поля объекта для его визуальной и количественной оценки.

Инфракрасное излучение концентрируется с помощью системы специальных линз и попадает на фотоприемник, который избирательно чувствителен к определенной длине волны инфракрасного спектра. Попадающее на него излучение приводит к изменению электрических свойств фотоприемника, что регистрируется и усиливается электронной схемой.

Основой всех тепловизоров являются два элемента – матрица фотоприемников и объектив. Современные тепловизоры делятся на два основных вида – с охлаждаемой матрицей (стационарные) и с неохлаждаемой (портативные).

Матрица фотоприемников представляет собой набор чувствительных к излучению тепла элементов. Чтобы обеспечить точность показаний тепловизора, температура датчиков матрицы должна быть постоянной. Для сохранения температуры матрицы применяют громоздкие системы охлаждения, по- этому высокоточные аппараты являются стационарными. Они обладают высокой точностью восприятия и применяются на крупных объектах, где необходимы широкий диапазон и малая погрешность, например, на военных кораблях или в научно-исследовательских центрах.

В портативных тепловизорах используют неохлаждаемую матрицу, что значительно снижает не только вес и габариты прибора, но и его чувствительность.

Положительная сторона применения портативного тепловизора заключается в том, что один прибор можно использовать для обследования нескольких аппаратов, требующих наблюдения.

Одним из недостатков этого метода является невозможность оценить фактическое значение температуры контактного узла, находящегося внутри корпуса автоматического выключателя. Температура на поверхности корпуса контролируемого аппарата может быть ниже фактического значения температуры узла, выделяющего тепло.

Кроме того, при применении портативного тепловизора сложно осуществлять непрерывный контроль, ведь измерение выполняет специалист, который не может круглосуточно контролировать температуру одного аппарата.

Обращает на себя внимание цена портативного тепловизора. Сейчас 45% стоимости всего прибора составляет стоимость матрицы, еще 45% – стоимость объектива. Традиционное стекло абсолютно непрозрачно для инфракрасного излучения с длиной волны 8–12 микрон (именно в этом диапазоне работают тепловизоры с неохлаждаемой матрицей). Поэтому для изготовления тепловизионных объективов применяется дорогостоящий материал – чистый германий. Рыночная цена оптического германия – $1300–1800 за килограмм. Чтобы изготовить одну линзу весом 100 г, требуется 200-граммовая германиевая заготовка.

ВНУТРЕННИЙ КОНТРОЛЬ

Эффективно решить проблему перегрева позволяет неразрушающий постоянный контроль температуры контактных точек главных контактов выключателя. Один из возможных вариантов решения предложили специалисты компании Terasaki. Они разработали и реализовали в воздушных автоматических выключателях серии TemPower2 АСВ систему контроля температуры главных контактов с возможностью сигнализации и автоматического отключения.

Рекомендуемая температура токоведущих частей выключателя не должна превышать 155 °С (класс нагревостойкости изоляции F). Функция внутреннего контроля температуры главных контактов позволяет измерять температуру в постоянном режиме и с постоянной индикацией на протяжении всего срока службы выключателя.

Встроенные температурные датчики (термопары) измеряют температуру всех главных контактов выключателя сверху и снизу и передают данные измерения напрямую в электронный расцепитель (блок контроля и защит) (рис. 4). При этом не используются внешние дополнительные устройства, а показатели состояния выводятся на ЖК-дисплей расцепителя и в систему диспетчеризации, обеспечивая непрерывный мониторинг температуры контактов аппарата.

Рис. 4. Контроль температуры главных контактов автоматического выключателя с помощью встроенных датчиков

Основные достоинства этого метода: компактность измерительных органов, непрерывность процесса, непосредственный контроль узла, выделяющего тепло. Кроме того, нет необходимости привлекать дополнительный персонал для наблюдения, так как электронный блок защиты может быть настроен так, чтобы при приближении температуры к недопустимому значению срабатывала сигнализация, а затем, если перегрев достигнет недопустимой температуры, выполнялось защитное отключение.

Сигнализация может быть основана на простейшем замыкании контактов микропереключателя или на передаче данных по цифровому каналу связи.

Недостатком этого метода контроля можно считать то, что для каждого выключателя система контроля температуры индивидуальна. В то же время именно непрерывный контроль каждого автоматического выключателя минимизирует риск его повреждения.

Данное решение позволяет сохранить дорогостоящее энергетическое оборудование, обеспечить безопасность обслуживающего персонала и непрерывную работу важнейших технологических процессов.

Зачастую, при приобретении комплектных распределительных устройств, ячеек или отдельных аппаратов для защиты электросети, потребитель ограничивается стандартным набором защит (от КЗ, перегрузки по току и замыкания на землю) и не учитывает важность влияния тепловых процессов, протекающих в электрооборудовании.

В связи с этим необходимо отметить, что стоимость мониторинга главных контактов защитного аппарата составляет в среднем всего 2% от стоимости приобретаемых НКУ.

Вложение средств в современные технологии защиты финансово оправдано, так как повышает надежность энергоснабжения, безопасность персонала и оборудования, сокращает простои производства, а также положительно влияет на имидж компании.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Таев И.С. Электрические контакты и дугогасительные устройства аппаратов низкого напряжения. М.: Энергия, 1973.
  2. Stewart S. Distribution switchgear / The Institution of Electrical Engineers. London, 2004.
  3. Anderson P. Design and retrofitting of low voltage air circuit breakers. Glasgow, 2010.

Источник: http://www.news.elteh.ru/arh/2012/77/09.php

Тепловизионное обследование контактов

Контроль нагрева контактных соединений

Токоведущие части любого электромеханического прибора, которые размыкают или замыкают электрическую цепь, образуют собой электрический контакт или просто – КОНТАКТ. Электрические контакты бывают: болтовые, сварные, опрессованные или, так называемая, «скрутка» – скрученные между собой проводники. Все, без исключения, контакты требуют периодического смотра и подтяжки в целях профилактики повреждений. К примеру, болтовые соединения, рассчитанные на токи до 1500А, требуют подтяжки с периодичностью раз в два года. Такие же контакты, работающие с токами в 3000А, требуют обязательной подтяжки и зачистки контактных площадок ежегодно. 

Практика…

Плохой контакт приводит к наличию тепловых потерь и других повреждений в электрических цепях. Причиной плохого контакта является нарушения технологического процесса при ремонте или при выполнении электрического монтажа оборудования. Чаще всего, дефекты встречаются при монтаже болтовых электрических соединений или при обжиме контактов. Например, качество последнего типа (прессованные контакты) зависит от точности подбора наконечников или гильз и аккуратности при монтаже оборудования.

Неполный ввод жилы кабеля, недостаточная степень прессовки наконечников и другие подобные причины приводят к появлению неплотного электрического контакта в месте соединения проводников, тепловым и электрическим потерям, последующему разрушению проводников. Небольшой надежностью обладают и болтовые соединения. В соответствии с нормативными документами (ГОСТ 21242-75), болтовые соединения можно использовать в электрических цепях при токовой нагрузке до 1000А.

Однако, повреждения таких соединений наблюдаются уже при величине электрического тока 400-600 А. Процесс проявления дефекта растянут во времени – условно его можно разделить на три временных промежутка. Первый временной промежуток – это начальная степень проявления повреждения, второй временной промежуток – сильно развитый дефект и третья, завершающая стадия развития повреждения – аварийное состояние.

Предупредить развитие дефекта до третьей, завершающей стадии и появление  аварийной ситуации поможет, как уже было сказано, профилактика и своевременное диагностирование проблемы. Одним из способов диагностики является применение ИК – излучения – измерение температуры в месте электрического соединения c помощью тепловизоров, пирометров и других подобных приборов.

Такие устройства позволяют обслуживающему персоналу безопасно, на расстоянии обследовать оборудование и выявить очаги высокой температуры, которые свидетельствуют о наличии начальной стадии повреждения.    

Ниже приведены термограммы, на которых видны различные степень дефектов электрооборудования.

Термограммы

Повышенная температурана вводе силового трансформатора Повышение температурыболтового соединения. Повышение температурыболтового соединения ишпильки трансформаторноговвода.
Нагрев болтовсверху и снизу аппарата. Нагрев болтовсверху и снизу аппарата. Обрыв проволоки,нагрев бандажа.
Повышенная температура зажимов Повышенная температураболтовых соединений ЛР Нагрев в месте контакташины и проходного изолятора
Нагрев болтовых контактов Повышенная температурав месте контакта шиныи проходного изолятора. Повреждениев местеконтактов предохранителей
Повышенная температурав месте «скрутки» проводов Высокая температура бандажа Нагрев прессовки в местеаппаратного зажима между заградителем и шиной
Нагрев верхнего контакта(болтовое соединение) Повышение температуры в месте болтового контакта между шиной и изолятором Нагрев болтового контакташлейфа и головки ввода
Повышение температуры в месте болтового соединения зажима и полуножей Повышеннаятемпература болтовых соединений Нагрев контактного соединения (губки-нож)
Нагрев болтового соединения аппаратного зажима с головкой ввода Повышение температуры в месте сварного контакта. Нагрев прессованного контакташлейфа с ЛР
Нагрев болтового соединения ввода 10 кВ Повышение температуры в месте болтового контакта трансформаторного ввода 10 кВ Нагрев болтового соединения в месте крепления поддона с колоколом трансформатора.
Нагрев в болтовом контакте верхнего вывода Нагрев в месте контактного соединения полуножей разъединителя Повышение температуры болтового соединения в аппаратном зажиме шлейфа
Нагрев контактов(болтовые соединения)рубильника 0,4 кВ Нагрев болтового соединения в месте крепления поддона и колокола трансформатора Нагрев болтового соединения в месте контакта шины и проходного изолятора
Читайте также  Шлейфовое соединение розеток

Метки материала: контроль, подстанция, термограмма, электрооборудование

Источник: https://teplovizo.ru/teplovizionnoe-obsledovanie-kontaktov.htm

Профессиональная энергетика (0.4 – 35 кв)

Контроль нагрева контактных соединений

02 февраля 2019.

ВРУ, ГРЩ, ЩПТ, КРУ, КСО, РМ-6 и т.п.

Одной из наиболее распространенных причин аварий на электросетевых участках являются перегрев контактных соединений и/или контактов, а также токопроводящих кабелей, периодически сопровождающихся пожарами.

Технология ТермоСенсор позволяет обеспечить непрерывный мониторинг перегрева контактных соединений (контактов).

Как это работает:

    1. На контактные соединения (контакт) наклеиваются ТГН и в ячейке распределительного устройства устанавливается датчик СГД
    2. При нагревании до пороговой температуры (80, 100 или 130 0С в зависимости от типа наклейки) происходит необратимое изменение окраски термоиндикаторных точек.

    3. После достижения пороговой температуры происходит выделение сигнального газа, который фиксируется датчиком СГД.

В зависимости от исполнения системы информация о перегреве отображается в виде тревожного сигнала (световой индикации) на лицевой панели защищаемого электрооборудования, или по протоколу MODBUS RS485 транслируется на КПУ «ТермоСенсор» в виде световой или звуковой индикации на панели КПУ или передается в систему АСУ ТП.

Технические решения по установке системы ТермоСенсор:

По запросу мы можем предоставить руководство по эксплуатации, руководство по проектированию и монтажу , программу методики испытаний системы ТермоСенсор в распределительном оборудовании, протоколы испытаний системы на различного типа электрооборудовании. Система ТермоСенсор прошла испытания на объектах следующих компаний: ПАО «Россети» (МОЭСК, Янтарьэнерго, МРСК «Северо-Запада», ФСК ЕЭС, Кубаньэнерго, МРСК «Юга», Ленэнерго), ОЭК, РусГидро, ЛОЭСК, РЖД.

Преимущества системы ТермоСенсор

Деятельность современной российской электроэнергетики осложнена наличием значительного парка оборудования, имеющего сверхнормативный срок эксплуатации. С учетом данного аспекта, а также при решении задач автоматического мониторинга технического состояния электрооборудования, переходу на ремонтно-эксплуатационное обслуживание по реальному техническому состоянию классическая система диагностирования приобретает значительные недостатки по сравнению с инновационными решениями, с учетом развития технического прогресса.

Преимущества системы ТермоСенсор над классическим диагностированием электрооборудования представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Проблема классического диагностирования

Преимущества автоматического обнаружения перегрева элементов распределительных устройств системой ТермоСенсор

1.

В обслуживании находится значительный парк ячеек комплектных РУВН и РУНН. Старение парка оборудования ведет к росту потребности в проведении повсеместного тепловизионного контроля (далее ТВК), что требует значительного количества специально подготовленного и оснащенного специализированной техникой персонала для проведения классического ТВК – это ведет к росту операционных расходов.

Система ТермоСенсор позволяет отказаться от классического ТВК в ячейках комплектных РУВН и РУНН Соответственно не допускается рост операционных расходов.

2.

Для реализации эффективного классического ТВК требуется наличие достаточной нагрузки на объект контроля. Так при нагрузке менее 30% от номинала ТВК считается не эффективным [РД 153-34.0-20.363-99]. Требуется создание специальных режимов в сети.

Система ТермоСенсор проводит контроль нагрева контактных соединений перманентно в режиме реального времени при всех возможных режимах сети. Соответственно не допускается излишняя коммутация для создания специальных режимов в сети, повышается точность и оперативность диагностирования.

3.

Период между реальным диагностированием и временем устранения дефекта увеличивается на срок оформления и передачи результатов измерений из одного подразделения в другое, что приводит, в ряде случаев, к повреждению оборудования до момента устранения дефекта.

Система ТермоСенсор позволяет организовать быструю передачу данных об аварийных нагревах на пульт диспетчера (рабочее место оператора), что повышает оперативность при организации работ по устранению дефектов. Также возможна отработка системы автоматического оповещения ремонтного персонала, например через SMS-уведомления, о необходимости выполнения работ по ремонту указанного участка сети.

4.

В ряде случаев результаты диагностирования по необъективным причинам не поступают заказчику (ремонтному персоналу и т.д.), что может быть связано с ручным вводом динамических данных, например в журнал дефектов.

Система ТермоСенсор позволяет организовать автоматическую передачу данных о выявленных дефектах в электронные системы регистрации сведений о техническом состоянии объекта (в систему управления производственными активами энергокомпаний).

5.

Предусмотренная нормативно-техническими документами периодичность классического диагностирования обеспечивает относительную надежность своевременного обнаружения дефектов в ЭО в рамках его нормативного срока эксплуатации. Процессы развития дефектов в изношенном ЭО протекают значительно быстрее, что требует учащенного планового диагностирования, а в ряде случаев уменьшения межремонтного периода. Вышесказанное ведет к росту операционных расходов.

Система ТермоСенсор позволяет вести контроль нагрева КС в режиме реального времени с организацией своевременного автоматического оповещения персонала о возникновении дефекта (аварийного нагрева), что исключает необходимость учащенного планового диагностирования, уменьшения межремонтного периода. Соответственно, появление в системе эксплуатации автоматических систем диагностирования обеспечивает переход на систему ТОиР по техническому состоянию и/или смешанную систему ремонтов, что ведет к недопущению роста операционных расходов в условиях эксплуатации ЭО со сверхнормативным сроком эксплуатации.

6.

Конструкция ряда ячеек РУВН не позволяет проводить ТВК (отсутствие защитных кожухов высоковольтных отсеков). Проведение ТВК в этом случае сопряжено с большим риском для жизни персонала.

Система ТермоСенсор применима для ячеек КРУ(Н), КСО. Ее реализация безопасна для персонала.

В части удаленного обнаружения перегрева КС в НКУ 0,4 кВ Система ТермоСенсор уникальна.

7.

Применяемые методы контроля КС, такие как измерение переходного сопротивления, контроль нагрева пирометрами, обеспечивают оценку технического состояния КС на момент и при условиях проведения измерений. Прогноз технического состояния КС на основе вышеуказанных измерений не возможен. При этом достоверный прогноз надежности состаренного оборудования составляет сложную научно-техническую задачу

Система ТермоСенсор позволяет обеспечить контроль состояния КС в режиме реального времени в течение всего жизненного цикла оборудования.

8.

В ряде КТП отсутствует конструктивная возможность контроля нагрева некоторых КС – недостаточные габариты отсека для работы оператора ТВК.

Система ТермоСенсор позволяет обеспечить контроль КС независимо от их места расположения, не имеет ограничений по монтажу в привязке к типу КС. Также система ТермоСенсор проста в монтаже и не требует обслуживания в течение установленного периода времени.

9.

Классический ТВК не применим для взрывозащищенных объектов.

10.

Существующая классическая система контроля/диагностирования оборудования распределительной сети (КРУ(Н), КТП, НКУ) не позволяет интегрировать действующие сети в систему «Цифровой сети».

Система ТермоСенсор позволяет обеспечить наблюдаемость за элементами сети, может быть отнесена к элементам системы самодиагностики сети в части технического состояния контактной системы. Развитие системы передачи динамических данных в непосредственную систему управления сетью энергокомпании позволит перейти к системе интеллектуальной адаптации режимов работы сети в зависимости от ее технического состояния, например, реализовать функцию запрета перевода нагрузки на ячейки, в которых зафиксировано наличие аварийных нагревов до момента их устранения.

11.

Существующая система диагностирования не позволяет обеспечить эффективный анализ качества ремонтной кампании, обеспечить достоверную систему оценки технического износа ячеек комплектных РУВН и РУНН

Технические решения системы ТермоСенсор позволяют интегрировать систему передачи данных в систему управления производственными активами, что повысит точность расчета реального индекса технического состояния. Развитие система сбора и анализа результатов срабатывания ТГН позволит оценивать эффективность/качество ремонтной кампании: применяемых материалов и технологий, непосредственное качество работы ремонтных бригад; а также оценивать технический износ элементов распределительной сети.

Таким образом, внедрение системы ТермоСенсор позволит эффективно управлять надежностью электрооборудования с учетом выявленных недостатков классической системы диагностирования, что повлияет как на снижение роста аварийности в электрических сетях, так и на эффективность эксплуатации в целом.

Технические решения при реализации системы ТермоСенсор укладываются в концепцию Цифровизации сетей и полностью соответствуют целям создания Цифровой сети:

  • повышение надежности сети: обеспечение контроля состояния контактной системы оборудования распределительной сети в режиме реального времени, автоматическое оповещение об аварийных нагревах;
  • повышение экономической эффективности: возможность перехода на ремонт по реальному техническому состоянию, снижение аварийности, ущерба;
  • снижение человеческого фактора и ресурсов: повышение достоверности, качества и оперативности диагностирования; автоматическая/автоматизированная передача данных о выявленных дефектах на пульт диспетчера (рабочее место оператора), в электронные базы, систему управления производственными активами;
  • снижение затрат: снижение затрат на аварийно-восстановительные ремонты, проведение ТОиР оборудования со сверхнормативным сроком эксплуатации.

Система ТермоСенсор не противоречит целевой технологической модели цифровой сети: «Получая обратную связь через разветвленную систему датчиков «ТермоСенсор» об аварийных нагревах КС в режиме on-line, интеллектуальная сеть может автоматически принимать решения об ограничении роста нагрузки на участок сети с обнаруженным дефектом до его устранения, для предотвращения аварий и осуществления энергоснабжения с максимальной надежностью и экономической эффективностью, а также автоматически оповещать ремонтный персонал, например через SMS уведомления, о необходимости обеспечения работ по ремонту указанного участка сети и/или автоматически вносить сведения об обнаруженных дефектах в электронный «Журнал дефектов»/СУПА».

Система ТермоСенсор позволяет обеспечить удаленный контроль элементов распределительных устройств 0,4 – 35 кВ с последующим автоматическим направлением сигнала/уведомления об обнаруженном локальном аварийном нагреве на пульт диспетчера, в штатную систему телеметрии.

Источник: http://www.thermoelectrika.com/professionalnaya-energetika