Термографія розподільних щитів: що виявить раніше за планову ревізію і коли її замовити

Більшість несправностей у розподільному щиті не оголошує про себе заздалегідь попереджувальним повідомленням. Вони озиваються запахом гарячої ізоляції в п’ятницю по обіді, вимкненим головним автоматом або побурілим пластиком навколо клеми, до якої рік ніхто не дістався. А тим часом та несправність нагадувала про себе весь час — теплом. Просто ніхто його не вимірював.

Термографія дає змогу безконтактно спостерігати теплові прояви обладнання під робочим навантаженням; безпечний доступ до внутрішніх частин щита завжди оцінюється за конкретним обладнанням і робочою процедурою. Водночас це метод, з якого можна зробити дуже дорогі кольорові шпалери, якщо вимірювати в невідповідний час, а протокол міститиме самі лише картинки. Розберемо, що тепловізор у щиті справді бачить, що від нього гарантовано вислизне, які знахідки повторюються найчастіше і як розпізнати вимірювання, з якого вийде щось до ремонту.

Що в розподільному щиті власне нагрівається

Фізика проста й невблаганна: на кожному опорі під час проходження струму виділяється потужність за співвідношенням P = R · I². Подвоєння струму отже означає вчетверо більше тепла — і з’єднання, яке під час ранкового запуску виглядає цілком справним, за післяобіднього максимуму може нагрітися на десятки градусів. Саме тому термографію роблять під навантаженням і саме тому результати з ненавантаженого обладнання не можна брати серйозно.

Перехідний опір з’єднання зростає з кількох повторюваних причин:

• Ослаблене з’єднання. Гвинтове з’єднання втрачає притиск через температурні цикли та вібрації. В алюмінієвих провідників і шин додається повзучість матеріалу — алюміній під постійним тиском клеми поволі «вислизає», і з’єднання послаблюється, навіть якщо до нього ніхто не торкався.
• Окиснення та неправильний перехід Al–Cu. Оксид алюмінію є ізолятором і утворюється миттєво на щойно зачищеному провіднику. До того ж прямий контакт алюмінію та міді у вологому середовищі підлягає електрохімічній корозії — тому використовують клеми та кабельні наконечники, призначені для алюмінію, з відповідною обробкою та приписаним моментом затягування.
• Погано обтиснутий кабельний наконечник. Обтиснення неправильним профілем або невідповідним обтискним інструментом створює з’єднання, яке механічно тримає, а електрично — ні.
• Обгорілий контакт комутаційного апарата. Контактори, роз’єднувачі та автоматичні вимикачі мають обмежений комутаційний ресурс. Найважчий режим мають контактори в компенсаційних щитах, які вмикають конденсаторні батареї з великим пусковим струмом.
• Перевантажений нульовий провідник. Однофазні нелінійні споживачі — імпульсні джерела живлення комп’ютерів, LED-драйвери, електроніка верстатів — генерують третю гармоніку. Вона у вузлі не взаємознищується, а додається, тож струм у нейтральному провіднику може бути вищим, ніж в окремих фазах. Щит при цьому виглядає «лише злегка навантаженим».

На фотовольтаїці додається сторона постійного струму: конектори типу MC4 від різних виробників, які механічно й стикуються між собою, проте не призначені для взаємного з’єднання, контакти тримачів стрингових запобіжників і DC-роз’єднувачі. Несправність із високим перехідним опором або послідовна дуга можуть не викликати струму, достатнього для спрацювання звичайного захисту від надструму. Така знахідка потребує безпечної фахової перевірки та ремонту.

Термографія та планова ревізія відповідають на різні запитання

Планова ревізія оцінює безпечність електричного обладнання у встановленому обсязі: огляд, вимірювання (опір ізоляції, повний опір петлі «фаза — нуль», неперервність захисних провідників, випробування пристроїв захисного вимкнення), перевірка документації та оцінювання. Рамки для вибраних технічних електричних обладнань задає zákon č. 250/2021 Sb. і nařízení vlády č. 190/2022 Sb., практику строків урегульовують ČSN 33 1500 і ČSN 33 2000-6 ed. 2. Результатом є ревізійний звіт — докладніше у статті про ревізії розподільних щитів та в огляді строків ревізій електроустановки за ČSN 33 1500.

Термографія відповідає на вужче, зате вельми практичне запитання: чи не виникає саме зараз, за реального навантаження, десь незвичайне тепло? Вона не виміряє опір ізоляції, не випробує пристрій захисного вимкнення, не підтвердить неперервності захисного провідника й ревізійного звіту не замінить. Натомість вловить зміну, що виникла після останньої ревізії — а між ревізіями електроустановки у звичайній фірмі минає, залежно від середовища, зазвичай кілька років.

Крім того, є загальний обов’язок роботодавця виявляти й оцінювати ризики та вживати заходів для їх усунення згідно з § 102 zákoníku práce (чеський кодекс законів про працю). Термографія — один з інструментів, як вловити ризик пожежі від електричного обладнання раніше, ніж він проявиться, а не обов’язок сам собою.

Обидві перевірки, отже, доповнюють одна одну: ревізія оцінює безпечність у встановленому обсязі, термографія стежить за тепловим станом під навантаженням, а подальші електричні вимірювання допомагають визначити причину виявленої аномалії.

Типові знахідки і що за ними зазвичай стоїть

Підозрілою може бути не лише висока температура. Несподівано холодна вітка може означати, що через неї не проходить струм — випалий запобіжник, обірваний провідник, відставлений верстат, про який ніхто не знає.

У протилежному напрямку діє те, що низка гарячих місць є цілком нормальною: радіатори частотних перетворювачів, гальмівні резистори, трансформатори, дроселі компенсації чи джерела живлення гріятися мають. Знахідка без знання конструкції обладнання не має цінності — тому її завжди потрібно підтвердити вимірюванням і ремонтувати причину, а не колір.

Чого тепловізор не бачить

Інфрачервоне випромінювання не проходить крізь метал, пластиковий кожух чи більшість дверцят. Знімок закритого щита вкаже на помітне прогрівання шафи як цілого, але дрібного дефектного з’єднання всередині не побачить. Винятком є інфрачервоні оглядові вікна, які встановлюють у дверцята й які дають змогу вимірювати без відкривання — проте їхня користь закінчується там, куди вони не бачать.

Вимірювання, крім того, може не виявити:

• коло, яке під час перевірки не працювало або було навантажене недовго,
• пошкоджену ізоляцію, яка ще не проявляється теплом,
• відсутній чи обірваний захисний провідник,
• непрацездатний захисний апарат без теплового прояву,
• періодичну несправність, яка під час візиту не проявилася,
• елемент, закритий іншим апаратом, каналом чи джгутом провідників.

Звідси випливає найчастіша помилка в замовленні: термографія у вихідні, під час зупинки або тоді, коли технологія стоїть. Щит тоді виглядає бездоганно лише тому, що через нього тече частка робочого струму.

Коли вимірювати, щоб знімок щось означав

Спершу визначають, які щити та в якому робочому режимі вимірюватимуть. У виробництві вирішальним зазвичай буває одночасна робота верстатів, компресора та вентиляції. В адміністративній будівлі максимум часто настає влітку під час роботи кондиціонування, кухні й заряджання автомобілів. У фотовольтаїці вимірювання має сенс за доброї інсоляції, коли електростанція справді видає потужність — до того ж для термографії фотоелектричних полів існує окрема технічна специфікація ČSN EN IEC 62446-3.

На практиці за розумний мінімум беруть навантаження порядку 40 % номінального струму; нижче за нього зростає ризик, що несправність узагалі не проявиться. Виміряну різницю температур можна за відомого струму орієнтовно перерахувати на номінальне навантаження саме через квадратичну залежність, але перерахунок ніколи не замінить вимірювання в реальній роботі.

Технік має зафіксувати щонайменше позначення й розташування щита, робочий стан під час перевірки, струми важливих віток та окремих фаз, температуру довкілля, налаштований коефіцієнт випромінювання, термограму й відповідну звичайну фотографію та однозначне позначення дефектного елемента.

Відкривання кожухів і робота поблизу струмовідних частин належать особі з відповідною електротехнічною кваліфікацією, з оцінюванням ризику та із засобами захисту від дії електричної дуги. Працівник фірми не має самотужки знімати внутрішні кожухи заради фотографії. Якщо такої людини у вас немає, термографію щитів і подальшу ревізію забезпечимо ми — разом із вимірюванням струмів і протоколом, з яким можна працювати.

Як читати термограму й не дати кольорам себе збити

Червоний сам собою не означає аварію. Тепловізор автоматично розтягує колірну шкалу на діапазон температур у сцені, тож різниця у два градуси може виглядати драматично — а на іншому знімку так само червона точка на п’ятдесят градусів гарячіша. Без температурної шкали й числових даних знімок — лише картинка.

При оцінюванні вирішують:

1. реальна виміряна температура в точці,
2. різниця проти порівнянного елемента за того самого навантаження (референтне з’єднання сусідньої фази),
3. струм під час вимірювання,
4. температура довкілля та температура всередині шафи,
5. допустиме перевищення температури цього апарата за виробником.

Обережно з блискучими металами. Полірована мідь і алюміній мають коефіцієнт випромінювання в сотих частках, тож замість власної температури відбивають довкілля — техніка, світильники, сусідні гарячі частини. Матова поверхня, навпаки, має коефіцієнт випромінювання близько 0,95 і вимірюється надійно. Підозріле місце тому потрібно перевірити з іншого кута й оцінити у зв’язку з конструкцією.

Протокол має містити числа, а не лише картинки, вкладені в PDF: температуру, референцію, навантаження, коефіцієнт випромінювання та однозначну ідентифікацію елемента. Як виглядає добре опрацьований результат електроперевірки загалом, розбираємо у статті про читання ревізійного звіту.

Коли термографію замовити

Універсального строку для термографічного вимірювання розподільних щитів не приписано. Періодичність залежить від навантаження, середовища, значущості обладнання, вказівок виробника, плану обслуговування та можливих вимог договору страхування. Річний інтервал у магістральних щитах і довший у мало навантажених підпорядкованих щитках — звичайний компроміс, і він належить до плану обслуговування, а не до голови однієї людини.

Конкретна причина для замовлення виникає насамперед:

• після розширення виробництва або підключення нового верстата,
• після встановлення фотовольтаїки, зарядних станцій, кондиціонування чи теплового насоса,
• при повторному спрацюванні автоматичних вимикачів чи перегорянні запобіжників без явної причини,
• при коливаннях напруги, непояснених аваріях чи запаху гарячої ізоляції,
• перед періодом регулярно високого навантаження (літній пік, сезонна робота),
• у старіших щитах без поточної діагностики та без експлуатаційної документації,
• там, де несправність щита зупинить виробництво, охолодження, серверну чи інший критичний процес.

У фотовольтаїці термографія природно стає в один ряд з іншими перевірками під час експлуатації між ревізіями — сторона DC й інвертор витримають увагу частіше, ніж щиток в офісі.

За запаху горілого, тріскоту, диму, побурілого кожуха чи повторного спрацювання головного захисту на заплановану термографію не чекайте. Обладнання не відкривайте та вирішуйте ситуацію невідкладно з електриком або аварійною службою.

Як розпізнати придатну пропозицію і що впливає на ціну

Пропозицію «термографія об’єкта» без зазначення обсягу немає з чим порівняти. Тому повідомте постачальникові заздалегідь кількість щитів та їхнє розташування, можливість відкриття під час роботи й час, коли вони бувають найбільш навантажені.

Питайте, чи ціна охоплює звичайні й термографічні знімки, вимірювання або запис навантаження, однозначну ідентифікацію знахідок, їх розподіл за терміновістю, рекомендації щодо подальшої перевірки чи ремонту, підсумковий протокол і контрольне вимірювання після ремонту.

Роздільність детектора — скажімо, 160 × 120 проти 320 × 240 точок — визначає, наскільки дрібну деталь можна розпізнати з тієї самої відстані. Сама собою вона, проте, не замінить правильно налаштованого коефіцієнта випромінювання, фокусування чи досвіду техніка. Важливіше за марку камери є поєднання термографічної практики зі знанням електричного обладнання; якщо термографіст не має кваліфікації для безпечної роботи біля відкритого щита, частиною замовлення має бути співпраця з особою, яка її має.

У малому замовленні ціна тримається в межах одиниць тисяч крон, а на об’єкті з десятками щитів, докладним протоколом і вимірюванням поза звичайним робочим часом — радше у вищих одиницях аж до десятків тисяч. Чесно її не можна визначити за кількістю дверцят — до неї входить відстань між об’єктами, потреба супроводу, обсяг вимірювання струмів, якість результату та повторна перевірка. Підозріло дешева пропозиція зазвичай виявляється швидким обфотографуванням закритих шаф; перед замовленням тому попросіть анонімізований зразок протоколу.

Що зробити зі знахідкою

Термографічний протокол не є вказівкою, щоб хтось дотягнув клему в щиті під напругою. Знахідку має перебрати електрик, визначити причину та запропонувати безпечний спосіб ремонту — у більшості з’єднань правильним рішенням є вимкнення, перевірка контактних поверхонь і затягування приписаним моментом, а не притягування «на відчуття» під напругою.

Пошкоджене з’єднання часто вимагає більшого, ніж затягування: заміни клеми, кабельного наконечника, шматка провідника чи цілого апарата, контакти якого обгоріли. За перевантаження вирішують навантаження та вибір перерізу, а не охолодження шафи доданим вентилятором.

Після ремонту серйозної знахідки має сенс контрольна термограма за порівнянного навантаження. Аж вона покаже, чи аномалія справді зникла — і водночас це найдешевше, що можна доповнити до ремонту.

Для опрацювання конкретної пропозиції підготуйте адресу об’єкта, приблизну кількість щитів, фотографії їхніх табличок та інформацію, коли обладнання працює під звичайним і коли під найвищим навантаженням.

Часті запитання

Чи треба розподільний щит під час термографії вимикати?

Ні — навпаки, вимірювання має сенс під репрезентативним навантаженням. Проте відкривання кожухів під час роботи належить виключно особі з відповідною електротехнічною кваліфікацією та безпечною робочою процедурою.

Чи можна вимірювати крізь зачинені дверцята щита?

Ви виміряєте температуру поверхні шафи, що виявить лише виразні випадки. Метал і більшість пластмас інфрачервоного випромінювання не пропускають, тож дрібне дефектне з’єднання всередині залишиться прихованим. Рішенням є безпечний доступ до компонентів або встановлене інфрачервоне вікно.

Яка температура вже означає небезпеку?

Однієї універсальної межі не існує. Вирішують тип компонента та його допустиме перевищення температури за виробником, температура довкілля, поточне навантаження й різниця проти порівнянного елемента за того самого навантаження.

Чи замінить термографія планову ревізію електрообладнання?

Не замінить. Це діагностичний метод, зосереджений на теплових проявах; ревізія оцінює електричне обладнання у встановленому обсязі, охоплює електричні вимірювання та завершується ревізійним звітом.

Чи має термографія сенс у нового щита?

Так, особливо після введення технології у звичайну експлуатацію. Вона виявить помилку монтажу, недотягнуте з’єднання чи невдалий розподіл навантаження, які на ненавантаженому обладнанні проявитися не могли.

На чому стаття ґрунтується

• Ревізії електроустановок і розподільних щитів – послуга SOHE.
• Ревізії розподільних щитів – обсяг, зміст і перебіг ревізії самого щита.
• Строки ревізій електроустановки за ČSN 33 1500 – як виводяться інтервали залежно від середовища та виду об’єкта.
• Як читати ревізійний звіт електро – що означають наведені недоліки і як до них підійти.
• Zákon č. 262/2006 Sb. – zákoník práce (чеський кодекс законів про працю); § 102 регулює виявлення та оцінювання ризиків і заходи для їх усунення.
• Zákon č. 250/2021 Sb. – про безпеку праці у зв’язку з експлуатацією вибраних технічних обладнань, тобто й електричних.
• Nařízení vlády č. 190/2022 Sb. – про вибрані технічні електричні обладнання та вимоги до забезпечення їхньої безпеки; регулює, зокрема, ревізії та огляди.
• ČSN 33 1500, ČSN 33 2000-6 ed. 2 та ČSN EN IEC 62446-3 – строки й обсяг ревізій електричних установок, відповідно термографія фотоелектричних полів (норми не є вільно доступними).

Текст має інформаційний характер і не замінює правової позиції. Конкретний режим перевірок, термографічного вимірювання та ревізій розподільних щитів потрібно налаштувати за реальною експлуатацією, документацією виробника, середовищем використання та оцінюванням ризиків.

Термографію розподільних щитів робимо під час експлуатації, з вимірюванням струмів і протоколом, у якому є числа та чітко позначені елементи до ремонту — а на знахідку вміємо одразу продовжити ревізією електроустановки. Напишіть нам, скільки щитів у вас є і коли вони найбільш навантажені, і ми підготуємо конкретну пропозицію: необов’язковий запит або info@sohe.cz.