42
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2(29),
июнь
2023
В
статье
приведены
технические
решения
проблемных
во
-
просов
тепловизионного
контроля
электрооборудования
,
расположенного
в
закрытых
распределительных
устрой
-
ствах
и
малодоступного
для
контроля
обычными
перенос
-
ными
тепловизорами
.
Опыт
применения
малогабаритного
тепловизионного
датчика
ТМЮ
-32
Вадим
АКСЕНОВ
,
инженер
ведущий
Службы
изоляции
и
защиты
от
пере
-
напряжений
филиала
АО
«
Россети
Тюмень
»
Нижневартовские
электрические
сети
Диагностика
и
мониторинг
Т
епловизионный
контроль
(
ТВК
)
электрообору
-
дования
подстанций
,
доступного
для
прямого
визуального
контакта
,
традиционно
проводится
переносными
тепловизорами
:
на
открытых
рас
-
пределительных
устройствах
(
РУ
) —
всего
оборудования
,
в
закрытых
РУ
—
щитов
собственных
нужд
.
В
соответствии
с
СТО
34.01-23.1-001-2017 [1] (
для
ПАО
«
Россети
»)
и
РД
34.45-51.300-97 [2] (
для
других
организаций
),
допускается
проводить
ТВК
оборудова
-
ния
при
наличии
тепловизионной
аппаратуры
и
прямой
видимости
для
обследования
.
Что
касается
теплови
-
зионной
аппаратуры
,
тепловизоры
уже
не
являются
сверхдорогой
сложной
технологией
,
ими
оснащены
,
как
правило
,
все
энергетические
предприятия
.
Кроме
того
,
в
соответствии
с
[1]
и
[2]
для
инфракрасного
контроля
электрооборудования
допускается
применение
пироме
-
трических
приборов
.
Съемка
объектов
тепловизором
,
по
сути
,
теперь
не
от
-
личается
от
обычной
видеосъемки
благодаря
автомати
-
ческим
настройкам
и
простому
интерфейсу
.
С
тепловизи
-
онной
техникой
могут
работать
специалисты
,
в
том
числе
не
имеющие
высшего
или
специального
технического
об
-
разования
.
Достаточно
иметь
опыт
работы
в
электроэнер
-
гетике
,
знать
конструкцию
электрооборудования
и
пройти
подготовку
по
специальным
методикам
.
Аттестация
спе
-
циалистов
неразрушающего
контроля
,
в
том
числе
и
по
тепловому
методу
,
распространяется
только
для
особо
опасных
объектов
и
регламентируется
системой
доку
-
ментов
неразрушающего
контроля
СДАНК
-02-2020 [3].
Согласно
статье
48.1 (
п
.1,
пп
.4)
Градостроительного
кодек
-
са
РФ
[4],
к
особо
опасным
и
технически
сложным
объ
-
ектам
относятся
линии
электропередачи
и
иные
объекты
электросетевого
хозяйства
напряжением
330
кВ
и
более
.
Таким
образом
,
для
проведения
ТВК
на
подстанциях
до
220
кВ
специалистам
не
требуется
аттестация
.
При
отсутствии
технической
возможности
в
части
на
-
личия
прямой
видимости
обследуемого
оборудования
(
а
это
оборудование
,
установленное
внутри
закрытых
РУ
и
комплектных
распределительных
устройств
наружной
установки
(
КРУН
)),
такую
техническую
возможность
мож
-
но
создавать
специальными
мероприятиями
:
1.
ТВК
втычных
подвижных
и
неподвижных
контактов
вы
-
катных
выключателей
6–10
кВ
проводится
через
смо
-
тровые
окна
на
панели
обслуживания
выключателя
.
Конструкция
крепления
стационарных
защитных
окон
из
оргалитового
стекла
модернизируется
в
виде
разъ
-
емного
соединения
,
позволяющего
опускать
стекло
на
один
болт
на
время
проведения
ТВК
.
При
отсутствии
таких
окон
либо
если
через
окно
видны
не
все
фазы
,
то
вырезаются
дополнительные
смотровые
окна
.
2.
ТВК
кабельных
муфт
,
болтовых
контактных
соедине
-
ний
,
трансформаторов
тока
,
предохранителей
,
изо
-
ляторов
проводится
через
открытую
дверцу
,
распо
-
ложенную
с
обратной
стороны
ячейки
.
Открыв
дверцу
при
работающем
оборудовании
под
нагрузкой
(
что
разрешается
,
если
имеется
защитное
сетчатое
ограж
-
43
дение
),
можно
провести
ТВК
,
не
снимая
сетчатого
ограждения
(
рисунок
1).
Для
этого
необходимо
,
чтобы
размер
ячейки
сетки
был
не
менее
4
см
(
рисунок
2).
При
более
мелкой
сетке
,
например
рабице
(
рисунок
3),
тепловизионное
изображение
фокусируется
на
самой
сетке
.
3.
ТВК
в
непрерывном
режиме
проводится
при
необхо
-
димости
проведения
учащенного
контроля
с
примене
-
нием
стационарно
установленных
пирометрических
и
тепловизионных
датчиков
,
работающих
по
принципу
автоматизированных
систем
мониторинга
и
техниче
-
ского
диагностирования
(
АСМД
).
4.
В
качестве
альтернативы
ТВК
применяются
термо
-
индикаторные
наклейки
с
функцией
фиксации
макси
-
мального
значения
температуры
.
5.
При
составлении
технического
задания
предусматри
-
вается
максимальный
визуальный
доступ
к
оборудо
-
ванию
КРУН
под
рабочим
напряжением
без
вывода
из
работы
(
смотровым
окнам
,
дверцам
и
сетчатому
ограждению
с
обратной
стороны
).
Внутри
ячеек
уста
-
навливаются
лампы
освещения
,
камеры
видеонаблю
-
дения
.
Периодичность
проведения
ТВК
электрооборудова
-
ния
напряжением
до
35
кВ
,
согласно
[1, 2], —
один
раз
в
3
года
либо
после
стихийных
воздействий
.
Как
показала
практика
,
такой
периодичности
бывает
недостаточно
.
В
филиале
АО
«
Россети
Тюмень
»
Нижневартовские
электрические
сети
с
2014
года
по
2022
год
произошло
5
аварийных
отключений
выключателей
6–10
кВ
с
выкат
-
ными
элементами
типа
«
Ретро
».
Отключения
произошли
по
причине
неполного
соприкосновения
ламелей
подвиж
-
ных
контактов
с
неподвижным
контактом
и
их
оплавления
из
-
за
конструктивной
недоработки
завода
-
изготовителя
(
рисунок
4).
С
целью
определения
возможности
предупреждения
таких
повреждений
в
филиале
АО
«
Россети
Тюмень
»
Рис
. 1.
Термоизображение
(
термограмма
)
через
защитное
ограждение
с
обратной
стороны
ячейки
,
выполненное
из
сетки
с
ячейками
4
см
Рис
. 2.
Защитное
ограждение
с
обратной
стороны
ячейки
,
выпол
ненное
из
сетки
с
ячейками
4
см
Рис
. 3.
Защитное
ограждение
с
обратной
стороны
ячейки
,
выпол
ненное
из
сетки
-
рабицы
с
ячейками
2
см
Рис
. 4.
Оплавленные
контакты
выключателя
6
кВ
(
справа
)
44
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2(29),
июнь
2023
Нижневартовские
электрические
сети
с
июля
2022
года
в
опытно
-
промышленную
эксплуатацию
принят
малога
-
баритный
тепловизионный
датчик
Барьер
Термо
ТМЮ
-32
(
далее
—
датчик
ТМЮ
-32) (
рисунок
5).
Датчик
ТМЮ
-32
установлен
на
ПС
110/6
кВ
«
КНС
-5»
в
неотапливаемом
КРУН
-6
кВ
у
края
ячейки
фидера
№
5.
Видоискатель
датчика
ТМЮ
-32
направлен
с
по
-
мощью
шарнирного
кронштейна
в
сторону
верхних
втычных
контактов
выключателя
6
кВ
(
рисунки
6–8).
Основные
параметры
датчика
ТМЮ
-32
указаны
в
таб
-
лице
1.
Рис
. 5.
Датчик
ТМЮ
-32
Рис
. 6.
Видоискатель
датчика
ТМЮ
-32
направлен
внутрь
ячейки
выключателя
6
кВ
Рис
. 7.
Место
установки
датчика
ТМЮ
-32
Рис
. 8.
Верхние
контакты
выключателя
6
кВ
в
рабочем
положении
(
вид
со
стороны
датчика
ТМЮ
-32)
Диагностика
и
мониторинг
45
Измеряемые
в
автоматическом
режиме
датчиком
ТМЮ
-32
температуры
:
–
максимальная
температура
в
кадре
;
–
минимальная
температура
в
кадре
;
–
температура
в
центре
кадра
;
–
средняя
температура
в
кадре
;
–
максимальная
температура
в
выбранной
области
кадра
;
–
минимальная
температура
в
выбранной
области
кадра
;
–
средняя
температура
в
выбранной
области
кадра
;
–
температура
датчика
.
Питание
датчика
ТМЮ
-32
на
месте
установки
обеспе
-
чивается
постоянным
напряжением
12
В
.
Передача
циф
-
рового
сигнала
осуществляется
по
двухжильному
кабелю
длиной
25
метров
в
ячейку
связи
КРУН
.
С
помощью
специализированной
программы
-
утилиты
TMU32Utility,
установленной
на
ноутбуке
,
производится
настройка
параметров
измерения
:
цветовая
схема
термо
-
граммы
,
коэффициент
эмиссии
,
поправки
сдвига
темпе
-
ратур
и
другие
параметры
.
Обладая
скромными
характеристиками
в
части
изо
-
бражения
с
разрешением
матрицы
32×24,
датчик
ТМЮ
-32
имеет
угол
обзора
55°×35°,
что
является
преимуществом
по
сравнению
с
профессиональными
переносными
тепло
-
визорами
с
углом
обзора
32°×24° (
в
стандартной
комплек
-
тации
объектива
тепловизора
).
В
обзор
объектива
одного
датчика
ТМЮ
-32
попадают
контакты
всех
трех
верхних
фаз
выключателя
(
рисунок
9).
Качество
термограммы
в
данном
случае
не
играет
роли
,
так
как
на
верхний
уровень
управления
в
опера
-
тивно
-
информационный
комплекс
«
Диспетчер
» (
ОИК
«
Диспетчер
»)
по
интерфейсу
RS-485
автоматически
передаются
цифровые
значения
.
Из
перечня
возможных
параметров
мы
выбрали
наиболее
важные
:
максималь
-
ную
и
минимальную
температуры
в
кадре
и
температу
-
ру
датчика
(
рисунок
10).
Термоизображение
от
датчика
ТМЮ
-32
понадобится
только
при
настройке
направления
обзора
датчика
.
Набор
передаваемых
параметров
может
выбираться
пользователем
.
Температура
нагрева
кон
-
тактов
,
измеренная
датчиком
ТМЮ
-32
без
подстройки
ко
-
эффициента
излучения
на
те
-
пловизоре
и
датчике
ТМЮ
-32,
отличается
всего
на
4,4°
С
.
Мак
-
симальная
температура
в
ка
-
дре
,
зафиксированная
датчиком
ТМЮ
-32,
равна
+34,1°
С
;
зафик
-
сированная
тепловизором
(
тип
InfRec R500 EX-Pro-D),
равна
+38,5°
С
(
рисунок
11).
Данное
от
-
личие
несущественно
благодаря
тому
,
что
производится
непре
-
рывное
измерение
температур
и
отслеживается
динамика
из
-
менения
параметров
.
Датчик
ТМЮ
-32
служит
средством
из
-
Табл
. 1.
Основные
параметры
датчика
ТМЮ
-32
Параметр
Значение
Диапазон
измерений
температуры
–40…+300°
С
Погрешность
измерений
в
диапазоне
+35…+40°
С
±1°
С
Погрешность
измерения
в
диапазоне
–40…+300°
С
±3°
С
или
±3%
(
что
больше
)
Угол
поля
зрения
по
горизонтали
×
вертикали
55°×35°
Частота
кадров
1
Гц
Напряжение
питания
5..30
В
Потребляемая
мощность
0,2
Вт
Рабочая
температура
–40…+65°
С
Температура
хранения
–40…+85°
С
Степень
защиты
IP
41
Габаритные
размеры
85×25×25
мм
Масса
0,1
кг
Интерфейс
RS-485
Протоколы
RAW,
Modbus
Разрешение
матрицы
32×24
Рис
. 9.
Экран
программы
-
утилиты
TMU32Utility
с
термографическим
изображением
контактов
выключателя
,
полученных
датчиком
ТМЮ
-32
46
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2(29),
июнь
2023
мерения
индикаторного
типа
,
и
поверка
его
не
требуется
,
как
и
другим
датчикам
систем
АСМД
.
Измерения
датчиком
ТМЮ
-32
производятся
в
непре
-
рывном
режиме
с
частотой
1
Гц
.
Частота
опроса
может
из
-
меняться
пользователем
.
Все
настройки
датчика
ТМЮ
-32—
коэффициенты
,
ча
-
стоту
опроса
и
,
что
самое
важное
,
направление
области
контроля
(
по
термограмме
) —
можно
сделать
без
выво
-
да
оборудования
из
работы
,
подключив
к
датчику
ноутбук
с
программой
управления
(
рисунок
12).
В
ОИК
«
Диспетчер
»
заданы
максимальные
порого
-
вые
значения
температуры
,
при
превышении
которых
на
мнемосхеме
зеленый
цвет
индикатора
состояния
датчика
ТМЮ
-32
изменится
на
красный
(
применяется
система
из
-
вещения
состояния
типа
«
светофор
»:
зеленый
—
норма
,
желтый
—
повышенное
внимание
,
красный
—
превыше
-
ние
порога
).
Через
ОИК
«
Диспетчер
»
также
можно
выгру
-
зить
графики
контролируемых
температур
за
любой
от
-
резок
времени
(
рисунок
13).
За
время
эксплуатации
в
условиях
необогреваемого
КРУН
датчик
ТМЮ
-32
успешно
прошел
испытания
при
температуре
воздуха
от
–30°
С
до
+ 30°
С
и
работает
без
единого
сбоя
по
настоящее
время
.
При
этом
не
потребо
-
Рис
. 10.
Показания
датчика
ТМЮ
-32
в
ОИК
«
Диспетчер
»
Рис
. 11.
Термограмма
верхних
контактов
выключателя
фаз
В
и
С
,
снятая
тепловизором
InfRec R500 EX-Pro-D
Рис
. 12.
Подключение
ноутбука
к
датчику
ТМЮ
-32
в
ячейке
связи
КРУН
валось
никакого
технического
обслуживания
.
Изображе
-
ние
термограммы
не
изменилось
,
поверхность
линзы
не
запылилась
.
СРАВНЕНИЕ
ТЕПЛОВИЗИОННОГО
ДАТЧИКА
ТМЮ
-32
С
ПИРОМЕТРИЧЕСКИМИ
ДАТЧИКАМИ
ТИПА
ДТП
-300
В
филиале
АО
«
Россети
Тюмень
»
Нижневартовские
электрические
сети
с
декабря
2022
года
находится
в
эксплуатации
КРУН
с
ячейками
,
оборудованными
сис
-
темами
бесконтактного
температурного
контроля
типа
«
Зной
»
с
пирометрическими
температурными
датчиками
ДТП
-300.
Видоискатели
датчиков
ДТП
-300
постоянно
на
-
правлены
на
трансформаторы
тока
,
места
присоедине
-
ния
кабелей
и
болтовые
контактные
соединения
секции
шин
в
каждой
ячейке
для
получения
информации
о
тепло
-
вом
поле
объектов
в
режиме
реального
времени
.
В
отличие
от
тепловизионных
датчиков
,
в
объектив
которых
попадают
все
контакты
области
обзора
55°×35°,
пирометрический
датчик
ДТП
-300
в
зависимости
от
типа
исполнения
(
с
оптическим
соотношением
3:1
или
8:1)
кон
-
тролирует
область
диаметром
10
см
или
4,2
см
на
рассто
-
Диагностика
и
мониторинг
47
Рис
. 13.
График
максимальной
температуры
в
ячейке
выключателя
,
измеренной
датчиком
ТМЮ
-32
за
период
с
13
августа
2022
по
13
февраля
2023
янии
30
см
от
датчика
(18°
или
8°
соответственно
) [3].
При
монтаже
пирометрических
датчиков
нужно
точно
выстав
-
лять
направление
области
контроля
,
так
как
после
ввода
в
работу
оборудования
проверить
,
куда
направлен
пиро
-
метрический
датчик
,
невозможно
.
В
этом
основной
недо
-
статок
пирометрических
датчиков
.
Минус
еще
и
в
том
,
что
на
каждый
контролируемый
контакт
каждой
фазы
нужен
отдельный
датчик
,
что
услож
няет
систему
и
увеличивает
стоимость
.
Интересным
является
техническое
решение
управления
27
пирометрическими
датчиками
одним
модулем
контроля
«
Зной
». 10
модулей
контроля
«
Зной
»
помещены
в
один
шкаф
системы
мониторинга
,
и
далее
показания
всех
270
датчиков
выводятся
на
один
экран
ОИК
«
Диспетчер
» (
рисунок
14).
Рис
. 14.
Показания
270
пирометрических
датчиков
температуры
ДТП
-300
в
ОИК
«
Диспетчер
»
48
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2(29),
июнь
2023
Данное
решение
можно
применять
в
случае
комплексно
-
го
тепловизионного
контроля
множеством
тепловизионных
датчиков
всего
электрооборудования
подстанции
,
установ
-
ленного
как
в
закрытых
РУ
,
КРУН
,
так
и
на
открытых
РУ
.
АНАЛОГ
ТЕПЛОВИЗИОННОГО
ДАТЧИКА
ТМЮ
-32
Датчик
марки
IRT (
рисунок
15),
предназначенный
для
реги
-
страции
и
анализа
температурных
режимов
работы
сухих
трансформаторов
,
аналогичный
датчику
ТМЮ
-32,
был
пред
-
ставлен
в
феврале
2023
года
на
ежегодной
диагностической
конференции
в
городе
Перми
.
Датчик
IRT
используется
в
сис
-
теме
мониторинга
TDM-10S
для
дистанционного
контроля
распределения
температуры
обмоток
и
сердечника
транс
-
форматора
.
По
своим
функциям
датчик
IRT
представляет
собой
тепловизор
с
разрешением
матрицы
36×24 —
этого
вполне
достаточно
для
определения
и
локализации
наиболее
нагретой
точки
обмоток
и
сердечника
контролируемого
транс
-
форматора
(
рисунок
16).
Линейные
размеры
элементарных
зон
контроля
температуры
обмоток
определяются
удалением
датчика
от
трансформатора
,
так
как
стандартный
угол
изме
-
рения
для
этого
датчика
составляет
110° [4].
Также
предус
-
мотрена
передача
измеренных
параметров
по
интерфейсу
RS-485
на
верхний
уровень
контроля
.
ВЫВОДЫ
Потребность
в
дистанционном
измерении
температур
под
-
толкнула
развитие
технологии
изготовления
инфракрасной
техники
.
В
настоящее
время
на
интернет
-
площадках
пред
-
лагается
множество
недорогих
вариантов
тепловизионных
датчиков
,
обладающих
достаточной
точностью
измерений
и
большим
углом
обзора
.
Разместив
датчик
в
надежный
кор
-
пус
и
доработав
программное
обеспечение
,
можно
создать
тепловизионный
комплекс
для
диагностики
любого
электро
-
оборудования
.
Успешные
результаты
опытно
-
промышленной
эксплуа
-
тации
датчика
ТМЮ
-32
в
филиале
АО
«
Россети
Тюмень
»
Нижневартовские
электрические
сети
показали
не
только
возможность
удаленного
непрерывного
контроля
темпера
-
туры
нагрева
контактов
выключателя
6
кВ
,
расположенного
внутри
ячейки
КРУН
,
но
и
в
перспективе
—
возможность
применения
тепловизионных
датчиков
для
организации
ТВК
в
режиме
online
при
построении
подстанций
с
высо
-
ким
уровнем
автоматизации
.
По
своему
функционалу
такая
сис
тема
может
рассматриваться
как
прогрессивная
новин
-
ка
в
области
диагностики
электрооборудования
—
тепло
-
визионная
АСМД
.
На
сегодняшний
день
имеется
необходимость
раз
-
работки
отраслевых
стандартов
«
Методические
ука
-
зания
по
контролю
состояния
контактов
и
контактных
соединений
,
электрооборудования
с
использованием
пи
-
рометрических
и
тепловизионных
датчиков
»
и
«
Техниче
-
ские
требования
по
оснащению
электрооборудования
пи
-
рометрическими
и
тепло
визионными
датчиками
контроля
и
АСМД
».
Диагностика
и
мониторинг
Рис
. 15.
Датчик
IRT
Рис
. 16.
Термограмма
трансформатора
,
полученная
датчиком
IRT
ЛИТЕРАТУРА
1.
СТО
34.01-23.1-001-2017.
Объем
и
нормы
испытаний
элек
-
трооборудования
.
Стандарт
организации
ПАО
«
Россети
».
Дата
введения
29.05.2017.
М
.:
ПАО
«
Россети
». 262
с
.
2.
РД
34.45-51.300-97.
Объем
и
нормы
испытаний
элек
-
трооборудования
.
М
.:
Изд
-
во
НЦ
ЭНАС
, 2004. 256
с
.
3.
СДАНК
-02-2020.
Правила
аттес
тации
персонала
в
об
-
ласти
неразрушающего
контроля
(
приняты
Решением
Наблюдательного
совета
Единой
системы
оценки
со
-
ответствия
в
области
промышленной
,
экологической
безопасности
,
безопасности
в
энергетике
и
строи
-
тельстве
от
29.12.2020
№
99-
БНС
). URL: https://tk-
expert.ru/uploads/files/ntd/ntd-832-20210223-170358.pdf.
4.
Градостроительный
кодекс
РФ
от
29.12.2004
№
190-
ФЗ
(
ред
.
от
19.12.2022) (
с
изм
.
и
доп
.,
вступ
.
в
силу
с
03.02.2023). URL: https://www.con-sultant.ru/document/
cons_doc_law_51040/.
Оригинал статьи: Опыт применения малогабаритного тепловизионного датчика ТМЮ-32
В статье приведены технические решения проблемных вопросов тепловизионного контроля электрооборудования, расположенного в закрытых распределительных устройствах и малодоступного для контроля обычными переносными тепловизорами.
