Aplicación de la termografía infrarroja para la red eléctrica

Aplicación de la termografía infrarroja para la red eléctrica

El sistema eléctrico comprende la generación, transmisión, transformación, distribución y consumo de energía. Las subestaciones son el núcleo central del sistema, responsables de la transformación de la tensión regional y el suministro de energía. Por lo tanto, es crucial garantizar su funcionamiento seguro. A medida que el sistema eléctrico evoluciona hacia alta capacidad y alta tensión, el funcionamiento estable de los dispositivos se vuelve clave para la gestión de operación y mantenimiento.

Los dispositivos eléctricos fallan en diversas formas, la mayoría de las cuales son acompañado de sobrecalentamientoPor lo tanto, la monitorización de la temperatura en tiempo real es un medio eficaz para garantizar la fiabilidad del suministro eléctrico. Tecnología de imagen térmica infrarroja es un método de detección avanzado que permite el monitoreo en línea sin contacto, lo que permite detección oportuna de puntos de sobrecalentamiento anormales.

Raythink Technology ofrece una variedad de productos de detección infrarroja diseñados para la industria eléctrica. Estos productos son ampliamente aplicables en escenarios como transformadores, cables y generadores, ofreciendo un rendimiento excepcional en la evaluación del estado de los dispositivos, la investigación de defectos y el mantenimiento preventivo, contribuyendo así al funcionamiento seguro y estable de la red eléctrica.

Aplicación de imágenes térmicas para la red eléctrica

1. Detección de fallas en el cuerpo principal del transformador

El transformador es uno de los componentes más críticos del sistema eléctrico. Es el principal responsable de la transmisión de energía y la transformación de la tensión. Está compuesto por el cuerpo principal, el sistema de refrigeración, el dispositivo de regulación de tensión, los dispositivos de protección (como el relé de gas, el conservador de aceite y el dispositivo de medición de temperatura), los aisladores de salida, etc.

Actualmente, la medición de temperatura infrarroja se utiliza ampliamente para evaluar el estado operativo de los transformadores como método de detección de energía sin contacto. Tecnología de imagen térmica infrarroja puede ser usado para Identificar eficazmente diversos aumentos anormales de temperatura y anomalías en el cuerpo principal del transformador, conservador de aceite, bujes, enfriadores y circuitos de control.

El cuerpo principal de un transformador consta de un núcleo, devanados, un tanque de aceite, aceite aislante, etc. Debido a su gran estructura y al complejo sistema interno de circulación de aceite, es difícil reconocer defectos internos. Sin embargo, la termografía infrarroja permite detectar eficazmente anomalías externas, como el sobrecalentamiento localizado causado por el flujo de fuga magnética. Los defectos comunes de sobrecalentamiento se pueden visualizar mediante termografía, lo que facilita el análisis y la generación de alertas de fallas.

2. Detección de fallas en bujes de transformadores

Los pasatapas de transformador son componentes aislantes que se utilizan para conectar los cables de alta y baja tensión del transformador al exterior del tanque de aceite. No solo proporcionan aislamiento entre los cables y la tierra, sino que también sirven para asegurar los conductores, permitiendo una corriente de carga continua.

Según su estructura, los bujes se pueden clasificar en capacitivos, rellenos de aceite y de porcelana, respectivamente. Entre ellos, bujes capacitivos Consisten en una varilla conductora, una pantalla capacitiva, aceite aislante y una funda externa de porcelana y se utilizan principalmente en transformadores que funcionan a un voltaje de 35 kV y superior, donde la probabilidad de falla es relativamente alta.

La tecnología de detección infrarroja se puede utilizar para reconocer eficazmente diversos defectos, como niveles bajos de aceite en el buje y pérdida dieléctrica anormal en el aislamiento principal. Los defectos comunes de sobrecalentamiento se pueden representar vívidamente mediante imágenes térmicas., como se muestra en la siguiente figura.

3. Detección de fallas del transformador de corriente

Los transformadores de corriente son componentes críticos que conectan el sistema primario con el secundario. Convierten principalmente alta tensión y alta corriente en baja tensión y baja corriente para su medición y protección mediante dispositivos secundarios. El sistema de alimentación incorpora numerosos transformadores de corriente, cuyo rendimiento influye directamente en la fiabilidad del sistema de suministro de energía.

Según el tipo de medio aislante, los transformadores de corriente se clasifican en: capacitivos rellenos de aceite, aislados con gas SF₆ y aislantes sólidos, aptos para tensiones de 35 kV o inferiores. Entre ellos, transformadores de corriente capacitivos llenos de aceite son el más ampliamente usadoSe componen principalmente de circuito conductor primario, pantalla capacitiva, aceite aislante, bobina secundaria y carcasa externa de porcelana.

Tecnología de detección por infrarrojos puede ser usado para Identificar eficazmente los defectos térmicos causados ​​por la corriente, como el sobrecalentamiento en los terminales primarios, así como defectos térmicos causados ​​por problemas de voltaje, como una pérdida dieléctrica excesiva. Las tendencias de cambio de temperatura del dispositivo se pueden representar vívidamente combinando la tecnología con el análisis histórico de la curva de temperatura, lo que proporciona un soporte de datos intuitivo y fiable para la evaluación del estado operativo del dispositivo.

4. Detección de fallas del transformador de voltaje

Los transformadores de tensión son componentes clave que conectan el sistema primario de la red con el sistema secundario. Convierten proporcionalmente las señales de alta tensión en señales estándar de baja tensión para su medición, protección y control mediante dispositivos secundarios.

Según su estructura, los transformadores de tensión se dividen en electromagnéticos y capacitivos. Entre ellos, los transformadores de tensión capacitivos, gracias a su excelente rendimiento, se utilizan ampliamente en sistemas de potencia de 110 kV o superiores que utilizan el neutro como conexión directa a tierra. Este tipo de transformador consta de un condensador divisor de tensión y una unidad electromagnética, que cumple funciones tanto de medición como de protección.

Gracias transformadores de tensión capacitivos operan en entornos de alto voltaje, pueden Experimente un calentamiento interno anormal debido a problemas de voltajeLa tecnología de detección infrarroja permite reconocer eficazmente diversos defectos térmicos en transformadores de tensión capacitivos causados ​​por problemas de tensión, lo que proporciona evidencia importante para el funcionamiento seguro y la advertencia de fallas del dispositivo.

5. Detección de fugas de gas SF₆

El gas hexafluoruro de azufre (SF₆) es actualmente el medio de aislamiento y extinción de arcos más utilizado en dispositivos eléctricos de alta tensión y se aplica ampliamente en dispositivos clave como transformadores, aisladores, interruptores automáticos, transformadores de corriente y aparamenta. Estos dispositivos son de gran importancia en las subestaciones. Cualquier fuga o fallo puede interrumpir fácilmente el funcionamiento estable de la red e incluso provocar daños en los dispositivos.

Métodos tradicionales Los métodos de detección de fugas de gas SF₆, como los detectores de fugas o las pruebas de burbujas de jabón, pueden identificar la presencia de fugas de gas, pero presentan dificultades para localizar con precisión los puntos de fuga. Peor aún, son engorrosos, menos eficientes y tienen una fiabilidad limitada en condiciones complejas.

En contraste, la cámara portátil de fugas de gas térmico Permite la observación visual de fugas de gas SF₆ mediante tecnología de detección infrarroja no refrigerada de alta sensibilidad y alta resolución espacial. Esta tecnología permite la localización remota, en tiempo real y sin interrupciones de puntos de fuga, así como la evaluación de su intensidad, generando imágenes infrarrojas intuitivas. Mejora eficazmente la eficiencia y la precisión de la detección, simplifica significativamente el proceso operativo y minimiza los riesgos económicos y de seguridad asociados a las fugas de gas.

6. Detección de fallas del disyuntor

Los interruptores automáticos son uno de los equipos de conmutación más críticos del sistema eléctrico. Se utilizan principalmente para interrumpir y cerrar circuitos en condiciones normales de operación, así como para cortar corrientes de cortocircuito durante fallas. Su rendimiento afecta directamente la seguridad y confiabilidad de las operaciones de la red.

Según el medio extintor de arco utilizado, los interruptores automáticos se clasifican en hexafluoruro de azufre (SF₆), aceite y vacío. Entre ellos, los interruptores automáticos de SF₆ se utilizan ampliamente debido a sus excelentes propiedades de aislamiento y extinción de arco. Un interruptor automático de SF₆ generalmente se compone de un cuerpo principal, un condensador de ecualización de tensión, un mecanismo de operación y un circuito de control. La tecnología de detección infrarroja se utiliza principalmente en la inspección rutinaria de interruptores automáticos de alta tensión para identificar defectos de sobrecalentamiento causados ​​por la corriente.

Consideremos el interruptor de columna de porcelana. Su cuerpo principal consta de una cámara de extinción de arco, una botella de porcelana de soporte y un mecanismo de transmisión. Imagen térmica infrarroja puede ser usado para Detectar eficazmente los siguientes defectos comunes de sobrecalentamiento:

Sobrecalentamiento en terminales externos: La imagen térmica muestra áreas localizadas de alta temperatura centradas alrededor de la regleta de enchufes, que son causadas principalmente por un mal contacto debido a tornillos de terminales sueltos o superficies de contacto oxidadas.

Temperatura anormal al final de la cámara de extinción de arco: La imagen térmica a menudo revela áreas de sobrecalentamiento alrededor de la tapa superior o la brida inferior, que generalmente son causadas por un mal contacto en los contactos móviles y estacionarios y los contactos intermedios.

Temperatura anormal localizada en la superficie del manguito de porcelana: Esto se manifiesta como un ligero aumento de temperatura en áreas específicas del manguito de porcelana, con una diferencia de temperatura mínima en comparación con dispositivos similares, siendo las posibles causas la acumulación de suciedad o grietas finas.

Temperatura anormal en transformadores de corriente: Esto suele deberse a un mal contacto en el circuito secundario o a circuitos abiertos. La detección infrarroja puede detectar rápidamente estas anomalías de temperatura, lo que facilita el diagnóstico de fallas.

7. Detección de fallas del dispositivo SIG

GIS (Aparamenta de Distribución con Aislamiento en Gas) es una tecnología que integra componentes eléctricos de alta tensión, excluyendo transformadores, en una carcasa metálica según el método de conexión principal, utilizando gas hexafluoruro de azufre (SF₂) como medio aislante. El dispositivo es compacto, fiable y de bajo mantenimiento, lo que lo hace ampliamente utilizado en subestaciones de media y alta tensión.

Tecnología de detección de imágenes térmicas infrarrojas puede ser usado para Reconocer eficazmente aumentos anormales de temperatura en el SIG durante el funcionamientoLos defectos comunes incluyen el sobrecalentamiento en las terminales de circuitos conductores y el sobrecalentamiento de los accesorios metálicos, que son problemas térmicos típicos inducidos por la corriente. El tanque GIS suele estar compuesto por circuitos conductores metálicos, aislantes en forma de cuenco, gas SF6 y una carcasa metálica. Cuando se producen anomalías en estos componentes, las fuentes de calor pueden localizarse con precisión mediante imágenes infrarrojas.

Otros defectos térmicos comunes incluyen el sobrecalentamiento generado por la contaminación superficial de los pasamuros de salida del GIS y el mal contacto en las conexiones de los terminales, así como las pérdidas por corrientes parásitas en los pasamuros debido a la estructura o el blindaje. defectos térmicos integrales puede ser Inicialmente se evaluó mediante comparaciones de temperatura transversal trifásica para ayudar En el diagnóstico de campo, la detección infrarroja desempeña un papel crucial en la evaluación del estado y la identificación de riesgos de los SIG.

8. Detección de fallas del interruptor de aislamiento

Los interruptores de aislamiento son uno de los dispositivos de conmutación de alta tensión más utilizados. Aíslan de forma segura los dispositivos eléctricos relacionados de la red eléctrica durante el mantenimiento del dispositivo o la conversión del modo de operación del sistema. Un interruptor de aislamiento generalmente consta de un circuito conductor, aisladores de poste y un mecanismo de operación. Debido a... Operación frecuente y múltiples terminales conductores asociado con los interruptores de aislamiento, el La probabilidad de sobrecalentamiento es relativamente alta, lo que hace que la detección por infrarrojos sea especialmente importante para supervisar su estado operativo.

El circuito conductor generalmente se fija a la base mediante aisladores de poste. Sus componentes principales incluyen el contacto móvil y la varilla conductora accionada por la botella de porcelana, un contacto fijo estacionario y terminales que conectan barras colectoras u otros dispositivos. Debido a su complejidad estructural con múltiples terminales, el... El circuito conductor a menudo sufre los siguientes defectos:

La temperatura supera los 130 °C en el terminal blando del contacto estacionario de los interruptores de aislamiento de 220 kV, a menudo causado por un mal contacto.

La diferencia de temperatura supera los 15 K entre las fases de la regleta de alimentación para cuchillas de aislamiento de 110 kV, generalmente debido a la holgura o la oxidación de los pernos de los terminales.

Las cuchillas aislantes pueden sufrir una resistencia inestable entre sus múltiples terminales conductores, lo que también puede provocar un sobrecalentamiento inducido por corriente.

En cuanto al aislador posterior, la detección infrarroja permite detectar eficazmente aumentos de temperatura localizados causados ​​por contaminación superficial y defectos de aislamiento, como grietas, debido a tensiones estructurales o envejecimiento. Como método de detección en tiempo real, La tecnología de imágenes térmicas infrarrojas desempeña un papel crucial en la advertencia de fallas y el funcionamiento y mantenimiento precisos de los interruptores de aislamiento..

9. Detección de fallas en pararrayos

Los pararrayos se utilizan principalmente en sistemas eléctricos para limitar la sobretensión causada por operaciones y descargas de rayos, protegiendo así los dispositivos eléctricos de sobretensiones. Actualmente, Los pararrayos de óxido metálico son ampliamente utilizados en varios niveles de voltaje en la red debido a su rápida respuesta, bajo voltaje residual y alta capacidad de transporte de corriente.

En la práctica, los pararrayos suelen fallar debido a la penetración de humedad interna, especialmente en casos de procesos de fabricación deficientes o sellado inadecuado, donde el agua de lluvia o la humedad pueden filtrarse fácilmente. Esto reduce el rendimiento del aislamiento, lo que puede provocar descargas parciales o incluso averías. Tecnología de imagen térmica infrarroja, que cuenta con detección sin contacto y en tiempo real, puede Reconocer anomalías de temperatura en las primeras etapas de la entrada de humedad, lo que permite la detección oportuna de peligros.

La entrada de humedad en un pararrayos aumenta la corriente de fuga interna, lo que provoca un sobrecalentamiento significativo, detectable a medida que la temperatura localizada aumenta con características de calentamiento inducido por voltaje en las imágenes térmicas. En estos casos, la detección infrarroja desempeña un papel fundamental. evaluar el estado operativo y proporcionar advertencias de fallas, lo que permite al personal de operaciones y mantenimiento identificar rápidamente posibles defectos.

10. Diagnóstico de defectos en equipos de transmisión

Las líneas de transmisión se componen principalmente de cimentaciones, torres, conductores, pararrayos, aisladores, accesorios y dispositivos de puesta a tierra. El deterioro de los aisladores, como la contaminación superficial o el agrietamiento, puede provocar una pérdida grave del aislamiento. La presencia de aisladores de valor cero o bajo aumenta el riesgo de accidentes por disparo de la línea de transmisión debido a roturas. Si los tubos de engarce tienen un contacto deficiente con los conductores, estos pueden sobrecalentarse y salirse de los tubos, lo que puede provocar fácilmente accidentes por rotura de cables.

Una mala calidad de construcción o de mantenimiento puede provocar el deslizamiento de accesorios de engarce mal fijados o la rotura de hilos en los terminales, pernos flojos y sobrecalentamiento de las abrazaderas de ranura paralela utilizadas por las líneas de corriente continua, amenazando la seguridad operativa de las líneas o dando lugar a paradas forzadas.

Cámaras térmicas can Identificar los riesgos térmicos que plantean los aisladores deteriorados, los cables de conexión a tierra, las abrazaderas u otros accesorios de conexión.. Específicamente, El PTZ PC2 de doble espectro Puede implementarse para una navegación autónoma de 360°. El dispositivo también puede utilizarse junto con el dispositivo portátil de inspección rutinaria para supervisar en tiempo real piezas clave como abrazaderas, juntas y aisladores. La supervisión de componentes clave, como la detección en línea de aisladores, abrazaderas y terminales de cable, se configura en línea mediante herramientas como puntos, líneas y cajas para advertir sobre altas temperaturas en tiempo real y localizar fallas con precisión. De esta manera, las líneas de transmisión funcionarán de forma segura.

11. Monitoreo de temperatura del cable de alimentación

Los cables de alimentación son componentes críticos del sistema eléctrico utilizado para la transmisión de electricidad. Generalmente constan de conductores (o núcleos conductores), capas de aislamiento, capas de blindaje, capas de relleno, capas de protección interna y capas de blindaje. Tecnología de detección de imágenes térmicas infrarrojas puede ser usado para Reconocer eficazmente diversos defectos durante la operación del cable, incluidos defectos térmicos inducidos por corriente, como sobrecalentamiento en los terminales, así como defectos térmicos inducidos por voltaje, como entrada de humedad y deterioro del aislamiento de los cables de alimentación.

En los últimos años, las cámaras térmicas de fusión de doble espectro, comúnmente conocidas como cámaras cúbicas de espectro dualSe han utilizado ampliamente para la monitorización durante la operación de cables. Estos dispositivos son compactos, lo que facilita su instalación en espacios reducidos como zanjas y conductos para cables. Pueden implementarse en múltiples puntos para monitorizar en tiempo real los cambios de temperatura del cable de alimentación y son capaces de generar alarmas de alta temperatura de varios niveles. Al analizar las tendencias de temperatura y emitir alertas en tiempo real, ayudan a detectar posibles fallos con antelación, reduciendo significativamente la probabilidad de accidentes y mejorando la eficiencia y la seguridad de las operaciones y el mantenimiento del sistema de suministro de energía.

12. Monitoreo de incendios forestales en líneas de transmisión

Los incendios forestales en zonas de líneas de transmisión son impredecibles y aleatorios, lo que provoca pérdidas significativas en poco tiempo. Por lo tanto, detectar y extinguir rápidamente los incendios forestales en esas zonas se ha convertido en una prioridad absoluta. Creemos que es imposible prevenir completamente los incendios forestales en zonas de líneas de transmisión. En ese caso, la solución ideal Proteger las líneas de transmisión y los recursos forestales es acortar el tiempo de detección de incendios y evitar la propagación y escalada de incendios.

Monitoreo de incendios forestales por infrarrojos de doble espectro Es el método más directo y eficaz. Inicialmente, se utilizaba la inspección de personal, evolucionando hacia la monitorización por cámara, todo ello orientado a la monitorización directa de situaciones mediante medios visuales. Sin embargo, debido a factores como la fatiga ocular y la abrumadora cantidad de información visual, la monitorización por video a menudo no logra los efectos previstos, convirtiéndose más en un registro de consulta posterior al evento. Si bien puede ayudar a abordar algunos problemas, nuestro objetivo principal es prevenir la ocurrencia de eventos anormales, cortándolos de raíz. Para lograrlo, debemos Abordar las limitaciones de la monitorización visualProporcionaremos tecnología de monitoreo y alarma de incendios forestales de espectro dual infrarrojo, utilizando visión artificial e inteligencia artificial para la prevención, asegurando Monitoreo efectivo 24/7.

13. Protección perimetral para subestaciones

La tecnología de imágenes térmicas infrarrojas se puede aplicar al monitoreo de seguridad perimetral de subestaciones para mejorar significativamente la capacidad de protección y la eficiencia del monitoreo. Las cámaras térmicas pueden detectar e identificar con claridad objetivos de intrusión perimetral día y noche, en cualquier condición climática, lo que permite un monitoreo en tiempo real las 24 horas.

Tecnología de imagen térmica Proporciona protección perimetral para subestaciones con una fiabilidad e inteligencia sin precedentes. Monitoreo de alta precisión y en todo tipo de clima Y se combina con mecanismos de reconocimiento inteligente y alerta temprana para que la gestión de la seguridad de las subestaciones sea más eficiente, precisa y proactiva. Esto no solo reduce los costos de mano de obra y los riesgos de seguridad, sino que también mejora significativamente la seguridad operativa y la estabilidad de las instalaciones eléctricas.

14. Monitoreo de gabinetes eléctricos en salas de distribución de energía

En las salas de centros de datos, se pueden implementar dispositivos de monitoreo infrarrojo dentro de los gabinetes eléctricos críticos para monitorear las 24 horas componentes críticos como contactos eléctricos, interruptores y uniones. Cuando se produce un sobrecalentamiento anormal en los contactos debido a una sobrecarga o un mal contacto, el sistema puede detectar rápidamente la anomalía de temperatura y enviar la información de alarma al personal de operación y mantenimiento. Esto permite una respuesta rápida y la gestión de fallas, mejorando así la seguridad y la confiabilidad operativa del sistema eléctrico.

Ventajas de la cámara térmica para la red eléctrica

Sin contacto y más seguro: La tecnología de imagen térmica infrarroja es una tecnología pasiva de detección e identificación sin contacto. Ofrece diagnósticos precisos y rápidos del estado del dispositivo a larga distancia, sin contacto, sin muestreo ni desintegración. Esta tecnología permite monitorear y diagnosticar fallas de dispositivos eléctricos en tiempo real y en línea, sin afectar su funcionamiento.

Imágenes intuitivas y localización precisa de fallas: La tecnología de imagen térmica infrarroja no se ve afectada por las interferencias electromagnéticas y puede rastrear con precisión objetivos térmicos a larga distancia. El campo de temperatura es visible, lo que captura automáticamente los puntos de peligro ocultos de alta temperatura y presenta los puntos de falla en los dispositivos. Esto permite evaluaciones cualitativas y cuantitativas de la naturaleza, la ubicación y la gravedad de los defectos.

Análisis de tendencias del estado operativo, predicción de peligros ocultos y advertencias: La temperatura del dispositivo se registra periódicamente y se presenta intuitivamente en un gráfico de tendencias de cambio de temperatura. Al analizar los patrones de funcionamiento del dispositivo e identificar puntos de riesgo de altas temperaturas anormales, proporciona datos de apoyo para el mantenimiento diario, las alertas de fallos y el análisis de defectos, lo que permite la detección temprana, la alerta temprana y las reparaciones oportunas.