Для подстанций требуется диагностический подход к обслуживанию, поскольку отказ оборудования может быть довольно дорогостоящим для конечных пользователей в плане потери продукции и выручки, приводя к снижению доходов предприятий энергоснабжения в результате ненадежного обслуживания.
Так как перегрев, как и аномально низкие рабочие температуры, может сообщать об ухудшении состояния электрических компонентов, тепловизоры способны предоставить возможности диагностики, необходимые для обслуживания подстанций и распределительных устройств.

В отраслях, специализирующихся на генерации и распределении энергии, термин «подстанция» используется во многих значениях. Подстанциями называют различные наружные установки, от трансформаторных подстанций на электростанциях до оборудования коммунальных или промышленных предприятий, распределяющего или изменяющего напряжение, частоту или другие характеристики первичного источника электропитания.
Диагностическое обслуживание, основанное на прогнозировании, помогает обеспечить качество электроэнергии для конечного пользователя, повышая надежность подстанций. Диагностическое обслуживание обеспечивает повышение надежности посредством контроля состояния оборудования во времени с целью устранения причин приближающегося отказа.
Цель – определить, требуется ли корректирующее действие, и если да, то выполнить это действие до отказа оборудования.
К инструментам для контроля состояния оборудования подстанций относятся переносные тепловизоры Fluke. Тепловизоры снимают двумерное изображение температур видимых поверхностей электрических компонентов и других объектов. Тепловизоры поддерживают IR-Fusion®* – технологию, объединяющую изображение в видимом свете с ИК-изображением для улучшения идентификации, анализа и управления изображением.
Два изображения точно совмещаются на любом расстоянии, повышая детализацию и упрощая обнаружение проблем.

*Fluke Ti20 поставляется с программным обеспечением для анализа и составления отчетов InSideIR™, предусматривающим бесплатные обновления в течение срока службы продукта.

Что и когда проверять? Подробное описание обслуживания подстанций и связанных узлов распределяющих устройств см. в стандарте NFPA Standard 70B, «Рекомендуемая практика обслуживания электрооборудования», глава 8: «Подстанции и узлы распределяющих устройств». Стандарт объясняет, что при преобразовании первичной электроэнергии подстанции, помимо изменения напряжения, могут обеспечивать защиту электрической системы, измерение корректировки коэффициента мощности и распределение электроэнергии. Подстанции и распределяющие устройства работают при высоких напряжениях. Стандарт NFPA Standard 70E содержит дополнительные указания по технике безопасности и используемым средствам индивидуальной защиты, необходимым во время проведения обследования подстанций. Специалисты по тепловизионному контролю, помимо другого оборудования, обычно проверяют трансформаторы, регуляторы, переключатели, устройства отключения и конденсаторы.

Важным фактором при проведении тепловизионного обследования оборудования подстанции является время суток. Показания, снятые тихим ранним утром, позволяют избежать влияния отраженного солнечного излучения и ветра, которые способны исказить показания температуры. Но в предрассветные часы нагрузки обычно ниже, и проблемы сложнее обнаружить. Обучение и опыт специалиста также способны оказать влияние при выполнении наружных тепловизионных обследований.

Что искать? Следуя полному перечню оборудования подстанции, нужно просканировать каждый метр подстанции, сохраняя изображения всех возможных аномалий. Особое внимание следует обратить на похожие элементы оборудования с аналогичными нагрузками, которые по результатам измерений работают с различными температурами. Хороший тепловизионный подход к обслуживанию подстанции состоит в создании маршрутов обследования, включающих все подстанции, принадлежащие организации. Следует сохранить на компьютере термограммы всего оборудования подстанции и отслеживать динамику измерений температуры во времени. Это позволяет получить опорные изображения, с которыми будут сравниваться последующие данные. Такой подход поможет определить, отличаются ли уровни температуры от обычных, а после выполнения корректирующих действий определить, было ли обслуживание успешным. Что такое «красная тревога»? Состояние оборудования, представляющее угрозу безопасности, должно получать максимальный приоритет с точки зрения ремонта. Кроме того, в указаниях NETA (InterNational Electrical Testing Association, Международная электротехническая ассоциация) говорится, что, когда разница температур (дельта T) между аналогичными элементами при аналогичных нагрузках превышает 15°C, незамедлительно должен быть выполнен ремонт. NETA также рекомендует аналогичные действия в случае превышения показателем дельта T, между элементом и окружающим воздухом, 40°C.

Данный подход может быть еще успешнее, если для опорных точек учитывать различия между обследованиями видимых элементов (например, контактов металл – металл распределительного оборудования) и невидимыми участками (например, внутренними элементами трансформаторов), где тепло рассеивается или скрыто от прямого взгляда специалиста и тепловизора. При сканировании невидимых участков фактическая рабочая температура будет заметно превышать показания тепловизора, поэтому пороги, сообщающие о необходимости выполнения корректирующих действий, должны быть намного ниже. Кроме того, следует контролировать как аномально горячие, так и аномально холодные элементы.

Рекомендации по созданию изображений

Лучше выполнять контрольное тепловизионное обследование подстанций в зимний период и ранней весной, а не летом, когда нагрузки на оборудование максимальны. В летний период обслуживающему персоналу гораздо сложнее получить разрешение на остановку оборудования для ремонта. Но именно во время летних пиковых нагрузок выше вероятность отказа систем. Ремонтные работы, выполняемые зимой и весной, обеспечат приведение оборудования в хорошее состояние, соответствующее требованиям летнего периода.

Какова возможная стоимость отказа?

Расходы, связанные с отказавшей электрической подстанцией, зависят от многих факторов, включая количество и типы заказчиков, которых затронет авария. Согласно данным источника в сети Интернет*, средняя почасовая стоимость простоя по всем отраслям оценивается приблизительно в 950 000 долл.

Контроль исполнения

В случае обнаружения проблемы с помощью тепловизора, необходимо использовать соответствующее программное обеспечение для документирования полученных данных в виде отчета, включающего цифровое изображение оборудования в видимом свете и соответствующее ИК-изображение. Это оптимальный способ сообщить о любых обнаруженных проблемах и предложить способы их исправления.
После исправляющего действия, чтобы оценить эффективность ремонта, а также используемые материалы и методы, можно использовать новое ИК-изображение. Полученные сведения позволят улучшить программу обслуживания подстанций.

*Стратегии измерения и управления ИТ-производительностью: количественное определение показателей и потерь, Meta Group, октябрь 2000; Fibre Channel Industry Association, информация с веб-сайта Association of Contingency Planners, Washington State Chapter: www. acp-wa-state.org.