Тепловизионный датчик температуры ТВД‑450 для контроля перегрева электротехнического оборудования

Тепловизионный датчик температуры ТВД‑450 позволяет обнаруживать перегрев электротехнического оборудования в системах электроснабжения и распределения электроэнергии. Прибор предназначен для подключения к многоканальной системе мониторинга «Зной». В статье приведены характеристики нового датчика и указаны его особенности по сравнению с предыдущей моделью – пирометрическим датчиком ДТП‑300.

Основное направление деятельности научно-производственного предприятия «ТестЭлектро» – разработка и производство электронных устройств для электроэнергетики, таких как приборы контроля и диагностики высоковольтных выключателей, блоки управления высоковольтными выключателями, модули индикации мнемосхем, испытательные системы. В настоящее время НПП «ТестЭлектро» является одной из ведущих компаний, занимающихся разработкой и изготовлением электроники для электроэнергетики и электротехнической продукции. Также предприятие осуществляет проекты по переоборудованию, модернизации и автоматизации производства.

Система «Зной» для бесконтактного температурного контроля

Многие годы флагманским продуктом НПП «ТестЭлектро» остается система многоканального бесконтактного температурного контроля «Зной» с пирометрическими датчиками температуры. Читатели журнала «ИСУП» хорошо знакомы с этим решением [1]. Система «Зной» завоевала признание не только в нашей стране, но и за рубежом (экспорт в Китай, Южную Корею и другие страны), поскольку обеспечивает непрерывный дистанционный температурный контроль любых труднодоступных областей на объектах, где мониторинг температуры имеет большое значение. Однако изначально целью разработки системы «Зной» был мониторинг температуры специального оборудования в системах электроснабжения и распределения электроэнергии, в частности, в электрических распределительных шкафах, работающих в трехфазной се­ти с классами напряжений 0,4, 6, 10, 20 и 35 кВ. Заметим, что по статистике 60 % аварий в электросетевом хозяйстве происходит из-за неисправностей контактных соединений [2]. Более то­го, экономический эффект от контроля стационарными датчиками нужно оценивать не по сокращению персонала с переносными приборами измерений, а по ущербу после аварии, которую можно бы­ло бы предотвратить с помощью внепланового технического обслуживания или ремонта.

Если для примера взять контактные группы высоковольтного оборудования, то мониторинг их текущего состояния должен учитывать несколько температурных показателей. Во‑первых, это температура окружающей среды. Во‑вторых, рабочая температура контактной группы, которая зависит от физических свойств, допустимого эксплуатационного состояния контактного соединения и в принципе может различаться да­же у соседних контактов. В‑третьих (и это наиболее важная характеристика), происходит изменение рабочей температуры во времени. Обычно предполагают, что превышение наибольшей допустимой температуры нагрева частей аппаратов (ГОСТ 8024‑90) на 5…10 °C свидетельствует о незначительном нарушении температурного режима и о необходимости внепланового техобслуживания или ремонта, превышение на 20...30 °C говорит о необходимости немедленного техобслуживания или ремонта, а свыше 30 °C – это аварийная ситуация, требующая немедленного прекращения эксплуатации. Кстати, разница между рабочей температурой и температурой окружающей среды отлично демонстрирует текущее состояние теплоотвода.

К сожалению, многие системы контроля температуры контактных групп электрооборудования, как их предшественник из «каменного ве­ка» электроснабжения – кусочек парафина на диэлектрической штанге, плавление которого определяло температуру от 65 до 90 °C в зависимости от состава, регистрируют только аварийную температуру с немедленным отключением. Это касается в том числе и вполне современных систем, например с газогенерирующими клеевыми этикетками и газоанализатором. Навесные датчики, устанавливаемые на токоведущую ши­ну, начинают работать только при определенном то­ке, передают показания температуры по радиоканалу или оптоволокну и в значительной степени влияют на изоляционное расстояние. После их установки требуются обязательные типовые испытания на грозовой импульс и стойкость при сквозных токах короткого замыкания от 20/50 кА. И только стационарные бесконтактные датчики температуры с цифровой регистрацией способны отследить все три критические температуры состояния контактной группы, не имея физического контакта с токоведущими шинами и частями электроустановок.

Датчики температуры для системы «Зной»

До настоящего времени система «Зной» комплектовалась датчиками ДТП‑300. Аббревиатура ДТП означает «датчик температуры пирометрический». Слово пирометр произошло от греческого словосочетания pyros meter – «измерение огня», то есть датчик служит для измерения высоких температур: приблизительно говоря, вы­ше верхнего предела ртутных термометров. Но недавно компания «ТестЭлектро» анонсировала новый датчик для системы «Зной»: ТВД‑450. Аббревиатура ТВД означает «тепловизионный датчик». Технические характеристики приборов представлены в табл. 1 и 2, внешний вид системы – на рис. 1.

Рис. 1. Система «Зной» с датчиками ДТП‑300 и ТВД‑450

Таблица 1. Характеристики пирометрического датчика температуры ДТП‑300

Таблица 2. Характеристики тепловизионного датчика ТВД‑450

Датчик ДТП‑300 (рис. 2) предназначен для безопасного, бесконтактного измерения температуры поверхности оборудования, поэтому он незаменим в системах контроля, когда невозможно физическое контактное взаимодействие с измеряемым объектом из-за повышенных температур, высокого напряжения или расположения в труднодоступных местах. Основное предназначение: локальный контроль контактов и соединений фаз высоковольтного оборудования.

Рис. 2. Датчики температуры пирометрические ДТП‑300

Датчик ТВД-450 (рис. 3) предназначен для поверхностно-объемного мониторинга температуры, обнаружения перегрева электротехнического оборудования и фактически охватывает всю трехфазную область элементов КРУ (рис. 4).

Рис. 3. Тепловизионные датчики ТВД‑450

Главное преимущество ТВД‑450 – способность контролировать не отдельное контактное соединение, а объем отсека КРУ. Датчик имеет угол обзора 92 × 92 градуса, поэтому ему не требуется четкое позиционирование. Хо­тя его и устанавливают напротив объекта контроля, но, да­же находясь в одной из крайних точек, он охватывает область площадью в 1 квадратный метр и, таким образом, практически полностью контролирует поверхность оборудования (рис. 4). Картинка 32 × 32 пикселя на сегодня является одной из лучших для сравнимых вариантов исполнения. Более то­го, в релейный шкаф устанавливается модуль «Зной» с тремя релейными каналами, и к одной ши­не можно подключить до 10 датчиков ТВД‑450.

Рис. 4. Зона контроля температуры: а – пирометрическим датчиком; б – тепловизионным датчиком

Возможные области контроля электротехнического оборудования: отсек высоковольтного выключателя, область сборных шин, кабельные муфты, выключатель нагрузки, трансформаторы то­ка, линии высоковольтного присоединения, контакты токоведущих частей. Также датчики ТВД‑450 можно применять на производстве в качестве теплолокаторов, позволяющих определить, когда необходимо включать вентиляторы охлаждения.

Преимущества тепловизионного датчика ТВД‑450:
- с его помощью можно выполнять мониторинг контактных соединений всех фаз (A, B, C) одновременно;
- термокадр датчика обновляется менее чем за три секунды;
- температура всех точек кадра (32 × 32) измеряется в непрерывном режиме;
- как и датчики ДТП‑300, тепловизионные датчики ТВД‑450 оснащены портом RS‑485 с поддержкой протокола Modbus RTU, что позволяет обеспечить совместную работу нескольких устройств и передавать данные сразу о нескольких объектах в контроллер системы «Зной».

Сейчас специалисты «ТестЭлектро» ведут разработку программного обеспечения для нового датчика с предварительным названием TestSoft. Планируется подключение к системе «Зной» из приложения на компьютере (верхний уровень управления), чтобы непрерывно получать измерительную информацию от 10 датчиков ТВД‑450, а также считывать записанные данные за прошедшие 24 часа. Также разрабатывается мобильное приложение для операционной системы Android, позволяющее по протоколу Bluetooth связаться с системой «Зной» и получить из нее все зарегистрированные данные.

Литература

1. Новые средства пирометрии от НПП «ТестЭлектро» // ИСУП. 2022. № 5.
2. Высогорец С. П., Лесив А. В. Мониторинг состояния контактной системы электрооборудования в сетях 0,4–10 кВ системой «ТермоСенсор» // Проектирование, монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования. Информационный сборник. Ассоциация «Росэлектромонтаж». 2018.

Статья опубликована в журнале «ИСУП»

Статья на сайте журнала >>