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工厂电气检修红外热成像

日期:2016-05-10 21:50:11

常见的检查部位

  • (3 相)配送电
  • 保险丝
  • 配电柜和连接
  • 继电器/开关
  • 隔离器
  • 电容
  • 变电站
  • 断路器
  • 控制器
  • 变压器
  • 电机
  • 电池组

温度热斑或偏差的典型原因

  • 不平衡负载
  • 谐波(中性线中的 3 次谐波电流)
  • 系统过载/电流过大
  • 松动或腐蚀的连接增大了电路中的电阻(通常表现为部件的一侧温度升高)
  • 安装失效
  • 元件失效
  • 连接错误
  • 技术指标不符合的部件(例如保险丝)将造成保险丝两侧温度升高

大电阻或过大电流造成的异常发热是电气系统中许多故障的主要原因。利用红外热成像,用户能够观察的这些即将发生损害的热现象,避免发生破坏。当电流通过电路时,其中一部分能量被转换为热能。这是正常现象。但是,如果电路中存在异常高电阻或异常大电流,就会产生异常高温,造成浪费,发生损害,属于不正常现象。

欧姆定律(P=I2R)说明了电流、电阻和功率或产生的热能之间的关系。我们利用大电阻实现正面的结果,例如烤面包机中的热量或照明灯中的光。然而,有时候会产生不希望的热量,造成代价昂贵的破坏。导体过小、连接松动或过大的电流都会产生不希望的异常热量,使电路温度升高,非常危险。部件温度会逐渐升高,足以熔化。

利用红外热像仪,我们能够观察到与高电阻相关的热现象,提前避免电路发热至造成断电或爆炸。牢记与电气故障相关的两种基本热模式:1) 表面接触不良造成的高电阻;2) 过载电路或多相不平很故障。

接触故障

电流通过具有高阻值的触点时产生热量。这类故障通常与开关触点或连接器有关。实际发热点可能非常小,开始时小于1/16 英寸。 以下为利用 福禄克成像仪 进行演示时发现的几个实例。

热图像 A) 为某个大型饭店的电梯的电机控制器。三相中有一相的连接松动,造成连接器处电阻值增大。过度发热造成温度升高 50 °C (90 °F)。热图像 B) 为一个三相保险丝装置,其中一个保险丝的一端与电路接触不良。接触电阻增大造成该连接的温度比其它保险丝连接高 45 °C (81 °F)。热图像 C) 保险丝夹,其中一个触点的温度比其他触点高 55 °C (99 °F)。热图像 D) 是一个两相墙式插头,其中接线送到,造成连接端子比环境温度高 55 °C (100 °F)。

 

A) 控制器 B) 3 相保险丝 C) 保险丝夹 D) 墙式插座

以上全部四个例子都非常严重,需要立即修正。热图像 B) 说明了解释电气电路热模式的原理。保险丝只有一端发热。如果保险丝两端发热,故障现象的解释将完全不同。电路过热、三相不平衡或保险丝规格太小,都会造成保险丝两端过热。如果仅仅是一端发热,说明发热端存在高接触电阻。

如下图所示,热图像 D) 中的墙式插头被严重损坏,然而它能继续工作,直到被更换。

过载电路故障

以下热图像所示为过载电路。热图像 E) 所示的配电盘中,顶部的主断路器比环境温度高 75 °C (135 °F)。这个总配电盘过载,需要立即引起注意。热图像 E) 和 F) 显示全部的标准短路器发生过热。温度比环境温度高 60 °C (108 °F)。尽管热图像中的导线颜色为蓝色,但其温度也高 45 至 50 °C (81 至 90 °F)。需要重新整理整个电气系统。

E) 配电盘 F) 配电盘 G) 控制器 H) 电流 Xformer

热图像 G) 中,控制器的一根线比其它线温度高 20 °C (36 °F)。需要进一步调查,以确定为什么这根线比其它线温度高,并根据需要进行维修。热图像 H) 中,三相供电设备中的一个电流变压器比其他两个变压器的温度高 14 °C (25 °F)。这说明存在严重的不平衡或变压器故障,会严重影响客户的电费。

负荷要求

在检查时,系统带有负荷是非常重要的。在“最坏情况”或峰值负荷,或者负荷至少为 40%(按照 NFPA 70B 标准要求)时进行检查。连接松动产生的热量与负荷成平方关系;负荷越大,越容易检测出故障。

切勿忘记考虑风或其它空气运动的制冷效应。

仅表面温度

红外照相机不能观察到配电柜或实心金属总线内部。请尽可能打开配电柜门,使照相机能直接照射到电路和部件。如果发现配电柜外表面温度异常,请确信内部温度更高,通常要高得多。以下为一个母线配电柜的热图像,配电柜内的母线存在严重故障。热点大约比环境温度高 10 °C,比总线的其它部件高 6 °C。

I) J) K) L) 母线外壳

配电

一套电气系统中可能存在数以百计的不同设备。这些设备从发电、高压输变电、开关装置和变电站,到用户变压器、开关装置、短路器、电表、本地配电和电器面板。许多电流公司都采购了福禄克热像仪进行维护工作。并且几乎任何行业都采购了福禄克照相机来帮助维护配电系统。

热图像 M) 是一台用户变压器,已经渗漏出一些冷却油,造成顶部附近的线圈发热。一处连接比环境温度高 160 °C (288 °F)。这台变压器需要立即更换,但公司希望延迟一个月更换,以便在工厂全部计划停工时完成。他们利用福禄克热像仪监测变压器的状态,并成功推迟了维修。热图像 N) 为柱上变压器,其中一处连接比环境温度高 30 °C (54 °F)。这样的条件需要在下次方便的机会时进行维护。热图像 O) 所示为墨西哥一个变电站中一个断路器上的发热连接。发现该连接比其它连接的温度高 14 °C (25 °F)。认为这是一个需要注意的故障。热图像 P) 所示为 Peru 变电站的一处过热连接。该连接比环境温度高 10 °C (18 °F),无需特别担心。

 

M) 变压器 N) 变压器 O) 断路器 P) 连接

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