Контроль нагрева контактных соединений

Опыт эксплуатации показывает, что срок службы устройств электроснабжения, ди­агностика состояния которых затруднена, значительно короче нормативного. Одно из сла­бых мест диагностики и контроля устройств электроснабжения — это точки необоснован­ного повышенного нагрева, в частности, контактные соединения.

Для контроля температуры токоведущих частей и соединений используют цветовые, отпадающие и плавящиеся указатели, термоиндикаторные краски, а также инфракрасные дефектоскопы.

Цветовые указатели изготавливают в виде пленки, которую нарезают полосками и наклеивают на места контрольных точек клеем БФ-2. В нормальных условиях пленка имеет красный цвет, при температуре 70° С он изменяется на бордовый, при 75—80° С пленка приобретает коричневый, а выше 80° С — черный цвет. После снижения температу­ры до 70° С красный цвет пленки восстанавливается.

Отпадающий указатель представляет собой 2 металлических кружочка, окрашенных в контрастный (по сравнению с оборудованием) яркий цвет. Кружочки спаи­вают между собой легкоплавким припоем, состоящим из 52,5 % висмута, 32 % свинца и 15,5 % олова, и приклеивают (зажимают) к контролируемому контакту. При повышении температуры контакта до 95—100° С припой размягчается и неприклеенный кружочек под действием силы тяжести падает или зависает на подвесе. Для контроля более низких темпе­ратур (55—60 °С) используют парафиновые кружочки на листе бумаги, который приклеи­вают клеем БФ-2 или бакелитовым лаком к контактному соединению.

Кроме постоянных указателей (цветных и отпадающих) нагрев контактных соедине­ний в доступных местах можно определить с помощью термосвечей, изготовленных из воска и парафина и плавящихся при заданных температурах. При проверке такую термо­свечу с помощью изолирующей штанги кратковременно прикладывают к контакту и по ее состоянию судят о температуре.

Для контроля температуры вентилей, расположенных в помещении тяговой подстан­ции, используют термоиндикаторную краску (ТИ-краска) № 32 на 85—95° С, имеющую исходный розовый цвет. Метки ТИ-краской наносят на корпуса холодных вентилей, выпря­митель включают только после полного высыхания краски. Первую проверку проводят через сутки после нанесения меток и, в случае изменения цвета с розового на голубой, про­веряют тепловое сопротивление этих вентилей прибором ИТСВ. В первые 3 месяца конт­роль проводится ежемесячно, а затем — при проведении осмотров, согласно Инструкции [6]. По истечению одного года ТИ-метки удаляют и наносят новые.

В районах контактной сети для определения качества контактных соединений исполь­зуются инфракрасные дефектоскопы ИКД-10М, с помощью которых сравнивают показания нагрева контактного соединения (И_К) и нагрева цельного отрезка контактного провода, удаленного (по проводу) от контактного соединения (зажима) не менее чем на 1 м (И_П). Частное от их деления называют коэффициентом дефектности:

К_Д = И_К / И_П

Контактное соединение считается годным, если К_Д не превышает 1. Измерения таким дефектоскопом производят дистанционно, с поверхности земли, не прикасаясь к измерямому соединению и соблюдая следующие условия:

— расстояние от прибора до измеряемого объекта должно быть не больше 14м;

— угол наклона прибора по отношению к вертикальной оси контролируемого зажимом не должен превышать 30°, изображение соединения (контакта) должно быть больше входного отверстия приемника излучения — «зрачка», при невыполнении этого условия
следует приблизиться к измеряемому объекту;

—для повышения точности измерений снимают несколько значений и фиксируют мак­симальное.

Используют также приборы ИКТ, измерения которыми производятся так же, как и дефектоскопом ИКД-10М. Однако при замерах с расстояния более 8 м его показания кор­ректируются поправочным коэффициентом (из паспорта прибора). Для повышения точнос­ти измерений прибором ИКТ необходимо находиться на минимально возможном расстоянии от измеряемого объекта. При этом устанавливать прибор против солнца и проводить изме­рения при дожде, тумане, снеге запрещается.

Измерения обоими приборами производятся только при максимальной электричес­кой нагрузке в летний период при высокой температуре воздуха и невозможны при соеди­нении проводов термитной или аргонодуговой сваркой, а также при соединении многопро­волочных проводов в виде петли, шунтирущей стыковое соединение.

Проверка прибора ИКД перед работой сводится к включению тумблера и нажатию кнопки контроля питания. Если стрелка индикатора отклонится за контрольную отметку «100», то аккумуляторы заряжены и прибор готов к работе. Исправность прибора ИКТ проверяется замером какого-либо объекта с заранее известной температурой.

В 90-х годах XX века для поиска мест повышенного нагрева устройств электро­снабжения начали использовать тепловизионные системы, в частности, систему, состоя­щую из персональной ЭВМ типа PC/AT (notebook), отечественной камеры ТВ-ОЗК и теп­ловизора «Пировидикон», возможность применения которой исследовались Дорожной элек­тротехнической лабораторией совместно со Службой электроснабжения Горьковской же­лезной дороги.

Однако результаты исследований показали, что предложенные тепловизионные си­стемы могут найти лишь ограниченное применение для диагностики устройств электро­снабжения, т.к. они, во-первых, имеют недостаточную разрешающую способность; во-вто­рых, не могут использоваться в полевых условиях при диагностике, например, контактной сети (система с ЭВМ) и, в-третьих, дают только качественную (а не количественную) оцен­ку температуры и черно-белую яркостную градацию теплового поля, что не позволяет объек­тивно оценить характеристики измеряемого соединения (тепловизор «Пировидикон»). Кро­ме специалистов-железнодорожников тепловым обследованием занимаются работники энер­гетики. Например, на Иртышской районной подстанции проведено тепловое обследование мест, где возможен перегрев контактных частей (вводы, разъединители, выключатели, элек­трооборудование напряжением до 1000 Вит. д.) с помощью шведской камеры V поколения «Termovision 550». Подобные же исследования проводились работниками «Татэнерго» на контактной сети Юдинской дистанции электроснабжения Горьковской железной дороги с использованием камеры четвертого поколения «Television 470». Причем для исключения влияния на термограммы солнечного излучения измерения проводились в ночное время с учетом также температуры воздуха, излучающей способности объекта, расстояния до него, а также скорости ветра и влажности воздуха.

В отчете о проделанной работе, помимо цветных термограмм, приложены цветные фотографии обследуемых объектов с указанием цифровых значений температуры контак­тных соединений. На полученных цветных термограммах видно распределение температу­ры по поверхности оборудования и наиболее нагретые места. Такие обследования позво­ляют проводить достоверную диагностику и своевременно принимать решения о необхо­димости проведения профилактических мероприятий.

Полученные в ходе тестирования данные других различных тепловизионных систем показали возможность применения средств инфракрасной диагностики шведской фирмы FST (ранее называвшейся «Agema» Infrared Sistem) — пирометров «Thermopoint 90» моде­ли LR для оперативного контроля электрооборудования и своевременного выявления опас­но нагретых мест и тепловизоров «Agema 550» или «Agema 570» для испытаний контакт-

ной сети вагоном-лабораторией, выборочного контроля измерений, проводимых работни­ками дистанций, и анализа наиболее сложных случаев необоснованного нагрева и выходов из строя устройств.

Технические характеристики «Thermopoint 90»

Оптическое разрешение.......................................................... 120:1

Диапазон измеряемых температур, °С................................... -30... + 1200

Рабочая температура среды, °С.............................................. О—50

Габариты, мм.......................................................................... 244x257x71

Прибор «Agema 550» выполняет следующие функции:

— автоматически отсчитывает температуру в центре визирного перекрытия;

— выстраивает профиль температуры вдоль горизонтальной линии в режиме реально­го времени или стоп-кадра с подвижным указателем температуры в точке;

— выделяет участки выше, ниже или в интервале заданных температур;

— выделяет прямоугольную рамку или окружность в центре изображения;

— автоматически указывает наибольшую, наименьшую или среднюю температуру выделенного участка, а также разность температур по отношению к заданному значению;

— непрерывно записывает изображения на диск (что позволяет наблюдать динамику
развития процесса в реальном масштабе времени, например при испытаниях контактной сети вагоном-лабораторией);

— считывает ранее записанные изображения с полным сохранением возможностей измерения;

— записывает речевую аннотацию к каждому изображению (до 30 с);

— выполняет плавное электронное масштабирование с увеличением от 1 до 4 раз в реальном времени;

— измеряет расстояние до объекта, фоновую температуру, температуру воздуха, относительную влажность;

— дистанционно управляет всеми функциями системы.

Возможности тепловизора «Agema 570» практически те же, за исключением спект­ральной чувствительности: она составляет 7,5—13 мкм (вместо 3,6—5 мкм у «Agema 550»). Это позволяет получать качественные термограммы в условиях плохой погоды, задымлен-ности, запыленности и др.