Діагностування трансформаторів з допомогою тепловізійного контролю забезпечує поряд із такими традиційними методами, як вимірювання ізоляційних характеристик, струму неробочого ходу, хроматографічного аналізу складу газів в оливі, одержання додаткової інформації про стан об'єкта.

Під час проведення інфрачервоної діагностики силових трансформаторів можна виявити такі  несправності:

– виникнення магнітних полів розсіювання в трансформаторі за рахунок порушення ізоляції окремих елементів магнітопроводу (консолі, шпильки тощо);

– порушення в роботі охолоджувальних систем (насосів оливи, фільтрів, вентиляторів тощо);

– зміна внутрішньої циркуляції оливи в баку трансформатора (утворення застійних зон) в результаті утворення шламу, конструктивних прорахунків, зміщення ізоляції обмоток (особливо в трансформаторів із значним терміном експлуатації);

– нагрівання внутрішніх контактних з’єднань НН із виводами трансформатора;

– витковое замикання в обмотках;

– погіршення контактної системи РПН деяких виконань.

За оцінкою внутрішнього стану трансформатора за допомогою тепловізора вимірюються значення температур на поверхні його бака. Тому необхідно зважати на характер теплопередачі магнітопроводу й обмоток. Крім того, джерелами тепла є:

– масивні металеві частини трансформатора, зокрема бак, пресуючи кільця, шпильки тощо, у яких тепло виділяється за рахунок додаткових втрат від вихрових струмів, що наводяться полями розсіювання;

– струмопровідні частини вводів, де тепло виділяється за рахунок втрат струмопровідної частини й у перехідному опорі з'єднувача відводу обмотки;

– контакти перемикачів РПН.

Відведення теплових втрат від магнітопроводу й обмоток до оливи, а потім від оливи до системи охолодження відбувається шляхом конвекції. Зони інтенсивного руху оливи є лише біля поверхні баку трансформатора, де й відбувається теплообмін. Решта оливи перебуває у відносному спокої і починає рухатися при зміні навантаження або температури навколишнього повітря.

Відповідно до п.5.3.13 ПТЭ температура верхніх шарів оливи при номінальному навантаженні повинна бути не вище:

– 75°С (охолодження ДЦ);

– 95°С (охолодження Д);

– 70°С (охолодження Ц).

У трансформаторах із системами охолодження М і Д різниця між максимальною й мінімальною температурами по висоті становить 20–35°С, із системами охолодження ДЦ і Ц -4–8°С.

Визначення внутрішніх дефектів обмоток зводиться до:

– виявлення локальних нагрівань у бака трансформатора, пов'язаних з місцевими перегрівами окремих котушок трансформатора;

– виявлення перегрівів контактних з’єднань відводів обмоток;

– виявлення зон застою оливи.

Насоси оливи. Температура нагрівання на поверхні корпуса насоса оливи та трубопроводів трансформатора повинна бути однакова. При появі несправності в насосі оливи (тертя крильчаток, виткове замикання в обмотці електродвигуна тощо) температура на поверхні корпуса насоса повинна підвищитися і перевищити температуру на поверхні оливопровода.

Вентилятори дуття. Оцінка теплового стану електродвигуна вентиляторів проводиться шляхом співставлення виміряних температур нагрівання. Причинами підвищення нагрівання можуть бути: несправність підшипників кочення, неправильно обраний кут атаки крильчатки, виткове замикання в обмотці електродвигуна та інші.

Термосифонні фільтри (ТФ). ТФ призначений для неперервної регенерації оливи в процесі роботи трансформатора. Рух оливи через фільтр із адсорбентом відбувається під дією тих самих сил, які забезпечують рух оливи через охолоджувальні радіатори, тобто під дією різниці густини гарячої і холодної оливи.

Фільтр під’єднаний паралельно до труб радіатора системи охолодження, і тому у працюючого фільтра температури на вході й виході повинні відрізнятися між собою. У налагодженому фільтрі буде плавне підвищення температури по його висоті. Температура на вході й виході фільтра буде практично однакова при:

– використанні дрібнозернистого селікагелю;

– утворенні шламу у фільтрі;

– випадковому закритті засувки на трубопроводі;

– при роботі трансформатора в режимі холостого ходу.

Радіатори. Несправність крана радіатора або його помилкове закриття призводить до перекриття протікання оливи через радіатор. У цьому випадку температура труб радіаторів суттєво нижча, ніж у працюючого радіатора. З часом, поверхні труб радіаторів іржавіють, на них осідають продукти розкладання оливи і паперу, що призводить до зменшення протікання оливи або повного його припинення. Такі труби холодніші від інших.

Перемикаючі пристрої вбудовуються в трансформатори і складаються з перемикача, реактора та контактора. Контактор перемикаючого пристрою розташовується в окремому корпусі на стінці бака. При перегріві контактів контактора через невеликий об'єм залитої в нього оливи на стінах бака контактора виникають локальні перегрівання. Контроль стану контактів перемикача, через його глибинне розташування в баку трансформатора, досить проблематичний.

Датчик температури. Практично єдиним критерієм оцінки ефективності роботи системи охолодження є температура верхніх шарів оливи. Виміряється за допомогою термометрів, термометричних сигналізаторів з електроконтактним манометром або дистанційних термометрів опору, встановлюваних у гільзах кришки бака. Контроль температури оливи в цих випадках пов'язаний з істотними похибками, які обумовлені інструментальною точністю вимірів, розміщенням гільзи та іншими факторами. Тому при термографічному обстеженні трансформатора необхідно порівнювати значення температур на кришці бака, виміряних тепловізором, з даними датчиками температури.

Поверхня бака трансформатора. Зняття температурних профілів бака трансформатора в горизонтальному і вертикальному напрямках, співставлення їх з конструктивними особливостями трансформатора (розташування обмоток, відводів, елементів охолодження тощо), пофазне порівняння отриманих даних дає змогу отримати додаткову інформацію про характер протікання теплових процесів у баку трансформатора. При обстеженні трансформатора необхідно оцінювати як значення температур, так і їхній розподіл по фазах.

Оливорозширювачі. При зміні теплового стану трансформатора відбувається обмін оливи між баком й оливорозширювачем. При стабілізації теплового стану теплообмін між цими об'ємами оливи відбувається переважно за рахунок теплопередачі. При обстеженні за допомогою тепловізора вихлопної труби трансформатора видно рівень оливи і характер зміни температури по висоті труби. Можна спостерігати й спад температури на поверхні оливопроводу за газовим реле.

Порядок обстеження.

Термографічному обстеженню трансформатора повинне передувати:

– ознайомлення з конструкцією виконання обмоток, системою охолодження, результатами роботи трансформатора, обсягом і характером ремонтних робіт, що виконувалися;

– тривалістю експлуатації, результатами експлуатаційних випробувань і вимірів.

Поверхні баків трансформаторів, фільтрів, систем охолодження повинні бути оглянуті, з них необхідно видалити бруд, сліди оливи. Тобто треба створити умови для забезпечення однакової випромінювальної здатності поверхонь трансформаторів.

Обстеження бажано проводити в вечірній або нічний час, при відімкненому штучному освітленні трансформатора, у безвітряну і не дощову погоду, при максимальному можливому навантаженні й у режимі неробочого ходу. Тепловізор бажано розташувати на штативі, якнайближче до трансформатора на осі середньої фази, з використанням об'єктива 7–12° і забезпечувати можливість як відео– так і аудіозапису.

Після налаштування постійного температурного режиму запису тепловізора проводиться покадрове реєстрування термозображення, починаючи з верхньої частини крайньої фази (А) у напрямі до іншої крайньої фази (С) з накладанням кадрів один на один приблизно 10% розміру кадру. Досягнувши бака крайньої фази (С), об'єктив опускається нижче, і далі покадрове знімання триває у протилежному напрямку. Таким чином, процес знімання проводиться, поки не буде записана уся поверхня бака, у тому числі розташовані під його дном насоси оливи, оливопроводи та інші вузли.

Термографічне оцінювання проводиться для усієї доступної поверхні. Тепловізор в усіх точках зйомки, повинен перебувати на однаковій відстані від трансформатора. Мінімальна кількість точок зйомки – чотири, максимальна залежить від розташування й типу системи охолодження. Так, при установці виносної системи охолодження кількість точок зйомки збільшується до шести. Термографическая зйомка супроводжується мовними коментарями, записуваними на звукову доріжку касети відеомагнітофону. У коментарях повинні відбиватися режим роботи трансформатора, хід ведення обстеження, опис явищ, що фіксуються тепловізором та інші події. Опісля, результати зйомки покадрово сполучають в єдиний розгорнутий «тепловий» план. Аномальні температури нагрівання ділянок плану повинні співставлятись із даними технічної документації на трансформатор, у яких зазначене конструктивне розташування відводів обмотки, котушок, зон циркуляції оливи, магнітопровода та його елементів тощо. При цьому фіксується робота системи охолодження, оцінюється зона циркуляції оливи, створювана кожною з них.

За матерілами Всеукраїнської галузевої газети "Електротема"

www.eltema.com.ua