Измерить истинную температуру нагретого тела с помощью тепловизора сложно. Практически измеряет не истинную (Т), а так называемую радиационную (ТΣ) температуру – температуру абсолютно черного тела, при которой его энергетическая светимость Ме равна энергетической светимости нечерного излучателя с коэффициентом теплового излучения e(Т). Кроме того, измеряемое тепловизором излучение зависит не только от температуры, но и от излучательной способности объекта.
Изучение также исходит от окружающей среды и отражается объектом. Кроме того, на излучение объекта и на отраженное излучение будет оказывать воздействие поглощение в атмосфере.
Поэтому для точного измерения температуры надо компенсировать эффекты нескольких различных источников излучения. Современными тепловизорами (инфракрасными камерами или просто камерами) это
осуществляется в реальном времени автоматически, для чего в камеру необходимо ввести следующие параметры объекта:
- коэффициент теплового излучения объекта (КТИ);
- температуру окружающей среды;
- расстояние между объектом и камерой;
- значение относительной влажности.
Самым важным параметром является КТИ, который является мерой излучения данного объекта по сравнению с излучением АЧТ. Обычно значения КТИ находится в пределах от 0,1 до 0,95. Хорошо отполированная (зеркальная) поверхность имеет значение КТИ менее 0,1. Масляная краска (независимо от цвета) имеет КТИ свыше 0,9. Кожа человека имеет КТИ, близкий к 1,0.
После создания первых тепловизоров длительное время считалось достаточным качественное наблюдение теплоизлучающих объектов. Затем появилась необходимость количественного измерения температуры объектов по получаемым термограммам. В настоящее время применение тепловизоров для дистанционного измерения температурных полей является одним из важных приложений тепловидения, используемых при неразрушающем контроле различных объектов.
Тепловизоры применяют также для определения
состояния изоляции высоковольтных вводов на тяговых
подстанциях. Чувствительность тепловизора при этом должна быть не ниже 0,1 0С.
Известен опыт двух железных дорог – Кемеровской и Северо-Кавказской по применению тепловизоров для
диагностирования оборудования СЭ. Кемеровская дорога с помощью переносного тепловизора «Термовижн-470» фирмы Агема» и видеомагнитофона (цветного монитора) «Сони-Уолкман» проводила обследование трех тяговых
подстанций, где обследовались шлейфы и спуски вводов ЛЭП-110 кВ, оборудование 110, 10, 3.3 и 0.4 кВ, а также оборудование собственных нужд и другое оборудование на открытом воздухе. В помещениях проверяли ЗРУ и преобразователи. Результаты оценивались по критериям, принятым в то время в большинстве Европейских стран для перегревов токоведущих частей:
1-я категория – перегрев менее 50С - узел следует держать
под контролем и подвергнуть техническому
обслуживанию при следующей проверке.
2-я категория – перегрев 5 - 300С (развитый перегрев)-
ремонт в ближайшее время с учетом
нагрузки.
3-я категория – перегрев более 300С (острый перегрев)-
немедленный ремонт с учетом нагрузки.
В ходе обследования был обнаружен ряд контактов, требующих принятия незамедлительных мер.
На Северо-Кавказской дороге тепловидение было применено для измерения параметров контактного провода. При этом на одном конце вагона-лаборатории для испытаний контактной сети (ВИКС) устанавливается инфракрасный излучатель, который испускает лучи под таким углом, чтобы они отражались от нижней
поверхности контактного провода и попадали в тепловизионную камеру, находящуюся на другом конце вагона. Система излучения и приема инфракрасных волн
позволяет работать с высотами контактного провода
провода относительно УГР от 5500 до 6800 мм и со всеми реальными величинами его зигзагов.
Тепловизоры применяются и в сетях РАО «ЕЭС России». Инструкция «Объем и нормы испытаний электро-
оборудования» в Приложении «Тепловизионный контроль электрооборудования и воздушных линий электропередач» формулирует и требования к тепловизорам, и методику их использования. Тепловизоры должны иметь разрешающую способность не хуже 0,10С со спектральным диапазоном предпочтительно от 8 до 12 мкм.
Методика диагностирования следующая.
Делается два замера - в месте контакта (наиболее вероятное место перегрева вследствие ухудшения контакта) и на участке провода без контакта, то есть удаленного от контакта не менее, чем на 1 метр. На основании этих замеров рассчитываются значения перегревов над температурой окружающей среды и коэффициента дефектности k
∆Jк
k = ---------(6-9)
∆Jпр
где ∆Jпр = Jпр - Jос - превышение температуры удаленного
от контакта участка провода;
∆Jк = Jк - Jос - превышение температуры контакта над
температурой окружающей среды.
Исходя из полученных значений коэффициента дефектности k,принимается решение о степени неисправности оборудования:
k < 1.2 –начальная степень неисправности, которую
следует держать под контролем.
k = 1.2 ÷ 1.5 –развившийся дефект. Принять меры по
устранению неисправности при ближайшем
выводе электрооборудования из работы.
k > 1.5 – аварийный дефект. Требует немедленного
устранения.
Периодичность проведения тепловизионного контроля устанавливается в зависимости от номинального напряжения установки:
для U = 35 кВ и ниже – 1 раз в 3 года.
для U = 110÷220 кВ – 1 раз в 2 года.
для U = 330÷750 кВ – ежегодно.
Независимо от напряжения РУ при усиленном загрязнении оборудования тепловизионный контроль проводится также ежегодно.
Кроме коэффициента дефектности данная инструкция устанавливает и понятие избыточной температуры, то есть превышения температуры одной фазы контролируемого узла над температурой других фаз, находящихся в одинаковых условиях.
Внеочередной контроль электрооборудования всех напряжений производится после стихийных воздействий (сильный ветер, короткие замыкания на шинах РУ, гололёд, землетрясение). У воздушных ЛЭП производится проверка всех видов контактных соединений провода. При этом вновь вводимые ЛЭП проходят такую проверку в первый год после ввода в эксплуатацию, а ВЛ, эксплуатирующиеся более 25 лет, - раз в 3 года. ЛЭП, питающие ответственные потребители или работающие с большими токовыми нагрузками или находящиеся в зоне действия агрессивных сред, должны проходить такую проверку ежегодно. Все остальные ЛЭП можно проверять один раз в 6 лет.