ПРОГРАММА ПРИВЕДЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
ТЕПЛОВИЗИОННОГО КОНТРОЛЯ К ЕДИНОМУ КРИТЕРИЮ
Власов А.Б. (кафедра электрооборудования, МГТУ)
Данные тепловизионного контроля, годами накапливаемые в энергетических системах, зачастую не могут быть проанализированы и сравнены с другими источниками из-за многочисленных особенностей испытаний: напряжений, мощностей, токов, температуры и других параметров окружающей cреды. В настоящее время наиболее широко используются рекомендации, по которым измеряемый температурный перепад, приведенный к 50% нагрузке линии, пропорционален квадрату тока, а также рекомендации по учету влияния на температуру скорости ветра. Опыт эксплуатации показывает, что на основе этих рекомендаций получаются заведомо неправильные значения температурных перегревов, например, при испытаниях, проводимых при 5-20% нагрузке по мощности.
Недостатки упрощенных методик и рекомендаций не позволяют оценить поведение материалов и конструкций в различных режимах эксплуатации, например, невозможно оценить состояние внутренней изоляции, например, вводов высоковольтных трансформаторов, конденсаторов, контактных соединений и развитие дефектов со временем.
На основе проведенных исследований, нами разработаны методики и алгоритмы расчетов, учитывающих тепловыделения и теплоперенос внутри и вне изоляции, конвекционные потоки и излучение с поверхности при различных условиях. Методики позволяют с помощью тепловизионной техники измерять не только поверхностные температурные поля того или иного объекта, но и оценивать такие важные параметры, как тепловые потоки и их зависимости от токов, напряжений, температуры окружающей среды, диэлектрических характеристик изоляции и особенности конструкций. Проведена оценка погрешности при расчетах температурных перегревов.
Разработанные методики и алгоритмы расчетов позволяют не только оценить температурный перегрев отдельных элементов конструкции, например, контактных соединений, при различных мощностях и температурах, но и привести экспериментальные данные к установленным нормированным значениям, 20 С и 100% (или 50 %) нагрузке по мощности.
В технической литературе приняты нормативные условия по пересчету разности температур:
DTx / DTo =(Iн/Iф)2 (1)
где DTx - превышение температуры тока при номинальном токе Iн;
DTo - наблюдаемое, измеряемое превышение температуры при реальном токе Iф.
Расчет экспериментальных данных по соотношению (1) приводит к значительным погрешностям при анализе результатов.
К факторам, которые обычно не учитываются в расчетах, можно, с разной степенью влияния, отнести: влияние радиационного охлаждения объекта за счет излучения и его доминирующее влияние над теплопередачей по мере увеличения температуры; влияние температуры на все параметры воздуха и следовательно, процесс теплопередачи. которая возрастает с ростом температуры; влияние температуры на сопротивление объекта и следовательно, процесс тепловыделения; влияние размеров изделия на процессы конвекции (в том числе, ламинарные или турбулентные потоки) около изделия, и, следовательно, на температуру объекта; влияние скорости ветра на потоки около изделия; совокупное влияние всех перечисленных и других факторов друг на друга и на температуру поверхности изделия.
Все перечисленные факторы в целом известны и по отдельности учитываются в той или иной степени различными авторами в теоретических расчетах энергетике при расчетах теплового равновесия различных конструкций и др.
Совокупность всех факторов приводит к соотношениям, принятым нами за основу расчета, а именно: полный тепловой поток имеет три составляющие
P = I2·R = Q = Qт + Qл + Qк = aтS·DT + aлS·DT + DкS·DT (2)
где Qт, Qл, Qк - потоки за счет теплоотдачи излучением и конвекцией; a т, a л, a к - коэффициенты теплоотдачи за счет теплопроводности, излучения и конвекции; DТ - разность температур, равная (Тн-Та).
Анализ теплового уравнения (2) показывает, что тепловой поток является сложной функцией от многих параметров. Особую сложность представляет расчет значений aт, aл и aк, однако данная проблема решается в настоящей программе. В первую очередь программа предназначена для перерасчета температуры контактных соединений. Возможно проведение оценки погрешности при расчетах температурных перегревов.