▼ Задать Вопрос

ОТПРАВКА СООБЩЕНИЯ


МЕТОДОЛОГИЯ

ПОЛУЧЕНИЕ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ ДЛЯ ДЕФЕКТОСКОПИСТОВ

Получение изображений коронных разрядов

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Камеры поиска коронных разрядов позволяют получать изображения в УФ части спектра возникающие из-за деионизации воздуха. Рассмотрим три основных области связанных с получением изображений:

  • Ионизация воздуха электрическими разрядами.
  • Поиск разрядов с помощью камеры.
  • Методика контроля.

85% критических отказов оборудования высокого и среднего напряжения связаны с действием частичных разрядов. Взависимостиотсетииокружающейсреды80% разрядов можно выявить с помощью камер поиска коронных разрядов.

  • Наличие электрических разрядов указывает на следующее:
    • Повреждение узлов электрического оборудования
    • Загрязнение поверхности
    • Неправильную конструкцию узлов
  • Электрические разряды приводят к следующим негативным последствиям:
    • Потере напряжения
    • Повреждению окружающих материалов
    • Неудобству в связи с звукочастотным шумом и/или радиопомехами

Перед дефектоскопистами стоят следующие задачи:

  1. Выполнить поиск электрических разрядов.
  2. Выявить источник электрических разрядов.
  3. Определить степень критичности электрического разряда и причину его образования.
  4. Принять решение о дальнейших действиях.

Электрические разряды

Электрический разряд представляет собой физическое явление (образование электронов), при котором электроны передаются от одного объекта к другому. Электрический разряд не следует путать с эмиссией электронов, которая относится к сигналам излучаемым в электромагнитном спектре при возникновении коронных разрядов. При передаче электроэнергии по высоковольтной сети проблематичным является образование разрядов, которые в совокупности именуются частичными. При этом не происходит полной потери заряда.

Указанные выше разряды возникают в следующих условиях:

  • В пустотах твёрдых изоляционных материалов – внутренние разряды
  • Вдоль границ между различными многослойными твёрдыми изоляционными материалами – внутренние разряды
  • В газовых пузырьках жидкой изоляции – внутренние разряды
  • Вокруг электродов в газовой среде – внешние разряды

УФ-камеры способны достоверно выявлять только внешние разряды. Разряды возникают, когда проводящий канал образуется между двумя объектами имеющими разность потенциалов (V). Это позволяет электронам (физическим частицам) перемещаться от одного объекта к другому.

Существуют 3 вида частичных разрядов:

  1. Внутренние разряды
  2. Разряды в газовой среде
    • Коронные разряды
    • Дуговые разряды
  3. Поверхностные разряды

Внутренний разряд

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Данное явление возникает внутри твёрдых и жидких изоляционных материалов. Пустоты в этих материалах при превышении напряжения пробоя приводят к возникновению разряда соединяющего их поверхности. Разряд в пустоте приводит к локальному обгоранию изоляции. При отсутствии ремонта данные пустоты увеличиваются в размере и создают древовидный пробой, который в конечном итоге приводит к разрушению изоляции.

Разряды в газовых средах = коронные и дуговые разряды

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Коронные и дуговые разряды возникают вокруг электродов с острыми концами находящимися под высоким напряжением. Обычно данное явление наблюдается в виде голубоватого свечения (низкой или высокой интенсивности) сопровождаемого шипением. Данные разряды создают ионизацию воздуха и образуют озон. Суммарное воздействие ионной бомбардировки и химических веществ образуемых во время коронного разряда приводит к разрушению элементов конструкции линии электропередачи.

Поверхностные разряды

Данные разряды возникают вдоль границы между двумя диэлектрическими материалами. Образование поверхностного разряда обычно предваряет значительный поверхностный ток утечки при наличии влаги, загрязнённости и дефектов поверхности.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Возьмём, к примеру, влажный элемент арматуры с загрязнённой поверхностью. Ток протекающий вдоль границы приводит к нагреву поверхности. Данный процесс нагрева приводит к испарению влаги, в результате чего образуются полосы сухой поверхности за счёт дефектов и наличия загрязнений на изолированных участках. При превышении разности потенциалов на данных полосах сухой поверхности возникает превышение напряжения пробоя, что приводит к образованию поверхностных разрядов или искрению. При отсутствии ремонта данные разряды способны образовывать параллельное соединение проводов, которое приводит к полному разрушению изоляции.

Виды внешних разрядов

Существуют 3 вида внешних частичных разрядов. Все они приводят к ионизации воздуха и тлеющему свечению.

1. Коронные разряды (высокое напряжение, малоамперная дуга) – Отсутствует электрический пробой
2. Искровые разряды (высокое напряжение, малоамперная дуга) – Кратковременный электрический пробой
3. Дуговые разряды (низкое напряжение, многоамперная дуга) – Непрерывный электрический пробой, наличие нагрузки поддерживает ток утечки.

Коронные разряды выглядят по-разному в зависимости от образования на положительной или отрицательной фазе.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Напряжённость электрического поля превышающая 2 кВ/мм образует шаровидный (положительный) коронный разряд. Данный вид разряда не создаёт акустического шума и радиопомех.

Напряжённость электрического поля превышающая 3 кВ/мм образует перистый (отрицательный) коронный разряд. Данный вид разряда создаёт акустический шум и радиопомехи.

Дуговые разряды

Дуговые разряды возникают при наличии электрического пробоя воздушной изоляции, который выравнивает электрический потенциал источника с окружающей средой. Большинство дуговых разрядов носят кратковременный характер по причине отсутствия достаточной нагрузки для их поддержания. Обычно эти разряды называют искровыми. При наличии достаточной нагрузки искровой разряд будет продолжаться. Поток значительного числа электронов в воздухе приводит к его нагреву и улучшению проводимости, что в свою очередь обеспечивает поддержание искрового разряда.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

На высоковольтных линиях электропередач воздух действует в качестве изолятора. Этот изолятор обладает достаточно хорошими свойствами за исключением влияния ионизации.

Ионизация

Электрон высокой энергии или космический луч сталкивается с атомом.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

В результате данного процесса высвобождается несколько электронов.
Возникает лавинная ионизация, которая продолжается до тех пор, пока скорость электрона не становится достаточно высокой для выбивания дополнительного электрона.

Медленные электроны сталкиваются с атомом и возбуждают его.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Происходит выбивание только одного электрона. Происходит остановка лавинной ионизации.

Атом в возбуждённом состоянии быстро теряет избыточную энергию.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Утрата избыточногй энергии происходит в виде фотонов.
Данное явление называется люминисценцией.

Спектры излучения коронных разрядов и солнечного излучения

Спектры излучения коронных разрядов и солнечного излучения

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Спектральная характеристика деионизации воздуха является минимальной по сравнению со спектральной характеристикой солнечного излучения.

Ионизация воздуха

Воздух постоянно ионизируется космическим излучением, а объём ионизируемых молекул настолько мал, что не нарушает изоляционный коэффициент воздуха.

Редкие явления, вроде вспышек на солнце, могут увеличивать число фотонов до момента, когда они вызывают разряды.

Развитие космического атмосферного ливня

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Измерение ливней из космических и гамма-лучей

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Уровень ионизации воздуха на уровне моря составляет от 5 до 10 фотонов на м3

Свободные электроны в воздухе с достаточно высокой энергией (скоростью) могут сталкиваться с молекулами и образовывать ионы и свободные электроны. Достаточное количество квантов света воздействующих на молекулу также могут ионизировать её. Например, близкая вспышка молнии и работа лазера.

Ускорение электронов

Свободные электроны под воздействием градиента напряжённости электрического поля получают ускорение – увеличение энергии. Направление ускорения зависит от фазы линии электропередач переменного тока.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM
Число электронов притягиваемых к положительному полюсу лавинообразно увеличивается

На линии работающей с частотой 50 Гц данное ускорение происходит реже, чем на линии работающей с частотой 60 Гц.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM
Происходит лавинообразное увеличение числа электронов отталкиваемых от линии электропередачи. Данный процесс ограничивается лишь ослабевающим воздействием электрического поля при удалении от линии.

Столкновения электронов

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM
Данное явление продолжается до тех пор, пока градиент напряжённости электрического поля не будет создавать достаточное ускорение.

Достаточно быстрое столкновение электронов с молекулами может приводить к высвобождению дополнительных электронов. В результате этого процесса возможно образование лавинообразного явления.
УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Градиент напряжённости электрического поля

• Линии представляющие градиент напряжённости электрического поля можно представить в виде контурных линий на карте.
• Чем ближе линии расположены друг к другу, тем круче линия градиента.
• В острой точке линии тесно примыкают друг к другу (высокий градиент) наподобие острия клина.



Образование коронных разрядов начинается в данной точке.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Плотность градиента напряжённости электрического поля

Градиент напряжённости электрического поля на участке расположенном близко к находящемуся под напряжением концу является более высоким, чем у заземлённого конца.

Защитное кольцо используется для выравнивания градиентов вокруг находящегося под напряжением конца изолятора.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Разряды – зависимость напряжения и тока

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Образование разрядов

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Ионизация

Дж.С. Мэтьюc идр. / Атмосферная среда 44 (2010) 5093-5100

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Рис. 1. Время жизни ионов коронных разрядов после их образования.

Факторы окружающей среды среды, способствующие образованию электрических разрядов

Факторы влияющие на интенсивность коронного разряда:

Электрическое оборудование

  • Градиент напряжённости электрического поля
  • Нагрузка на оборудование
  • Частота в сети
  • Материал поверхности и его отделка
  • Температура поверхности оборудования
  • Виды коронных разрядов

Окружающая среда

  • Температура воздуха
  • Атмосферное давление
  • Относительная влажность
  • Наличие взвешенных в воздухе частиц
  • Наличие близко расположенных источников разрядов
  • Скорость ветра

Градиент напряжённости электрического поля

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAMУЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Напряжение в оборудовании создаёт электрическое поле вокруг него. В случае если градиент напряжённости электрического поля является достаточно большим по причине геометрической формы или перенапряжения, то он придаёт достаточное ускорение свободным электронам образующим лавину.

Нагрузка на оборудование

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Нагрузка на оборудование вызывает его нагрев, при котором происходит испарение капель росы, наледи и некоторых других загрязняющих веществ, таких как птичий помёт (в определённой степени).

Частота в сети

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

При более высокой частоте в сети многократно возрастает энергия ионизации.

Материал поверхности и его отделка

Состояние поверхности, наличие наледи, росы, загрязнений, царапин, трещин, различных отложений и т.п. создаёт «микродефекты», геометрическая форма которых способствует появлению коронных разрядов. При увлажнении указанных загрязнений возникают микроразряды. Загрязняющие вещества иногда удаляются дуговыми разрядами.

Температура поверхности оборудования

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Температура поверхности оборудования вызывает повышенную активность электронов и повышает способность материалов отдавать электроны.

Виды коронных разрядов

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Напряжённость электрического поля превышающая 2 кВ/мм образует шаровидный (положительный) коронный разряд. Данный вид разряда не создаёт акустического шума и радиопомех.

Напряжённость электрического поля превышающая 3 кВ/мм образует перистый (отрицательный) коронный разряд. Данный вид разряда создаёт акустический шум и радиопомехи.

Коронные разряды имеют различный вид в зависимости от места их образования.

Температура воздуха

Температура и давление оказывают влияние на плотность воздуха. Высокая температура воздуха приводит к низкой плотности, что равноценно пониженному начальному напряжению необходимому для образования коронных разрядов. При высокой температуре воздуха наблюдается большее число коронных рязрядов.

Давление воздуха

Температура и давление оказывают влияние на плотность воздуха. Пониженная плотность воздуха обеспечивает пониженное начальное напряжение для образования коронных разрядов. Высокогорье способствует образованию большего числа коронных разрядов.

Кривая Пашена
УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Относительная влажность и частицы аэрозоля

Увеличение относительной влажности воздуха (RH) обеспечивает пониженное начальное напряжение. Частицы аэрозоля (пыль) также обеспечивают пониженное начальное напряжение для образования коронных разрядов. При увеличении относительной влажности до степени дождя и повышении концентрации частиц аэрозоля становится возможным наблюдать УФ излучение образуемое разрядами.

Прочие источники разрядов

Прочие интенсивные источники разрядов оказывают влияние при наблюдении за контролируемыми объектами. Примерами источников разрядов являются сварочные работы, шлифовка, источники пламени и коронные разряды образуемые расположенным поблизости неисправным оборудованием.

Ветер

Ветер обеспечивает замену ионизированного воздуха неионизированным быстрее чем при диффузии, что даёт высокую интенсивность сигналов. При высокой скорости ветра (более 5 м/с-1) происходит разрежение ионизированного воздуха до той степени, при которой приборы более не определяют разряды или дают их неточное местоположение. Отсутствуют данные о влиянии направления ветра на контролируемые объекты.

Повреждения создаваемые электрическими разрядами

Окружающий воздух постоянно ионизируется по причине столкновений между фотонами высокой энергии и молекулами воздуха (N2, O2, Ar и CO2). Высвобождаемые электроны подхватываются другими молекулами ввиду чего отсутствует лавина электронов.

Что такое ионизация ионизация? Ионизация: Это процесс, в результате которого атомы и молекулы получают количество энергии (путём столкновения с электронами, фотонами и т.п.) достаточное для расщепления на один или несколько свободных электронов и положительно заряженных ионов. Ионизация представляет собой особый случай получения зарядов. Ионизация является источником радиопомех и акустических волн.

Связь ионизации и коронных разрядов

Коронные разряды:

  • Коронным разрядам можно дать определение частичных разрядов (в воздухе), возникающих в местах образования электрических полей высокой напряжённости и ионизации воздуха, который преобразуется в плазму.
  • При деионизации плазмы избыточная излучаемая энергия называется коронным разрядом.
  • Коронные разряды на изоляторах являются показателем ионизации в данной точке в связи с наличием загрязнений или повреждения, которые могут привести к поверхностному пробою.

Образование озона

Озон образуется в качестве побочного продукта воздушной плазмы и оказывает вредное воздействие на лёгкие и глаза. Является причиной рака и катаракты.

  • O2 + e- = 2O-
  • O- + O2 = O3 + Выделение тепла

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Выделение тепла является столь незначительным, что практически не выявляется с помощью теплового метода контроля (ИК-термография).

Образование азотной кислоты

В условиях высокой влажности окружающего воздуха окислы азота образуемые при ионизации соединяются с H2O и образуют азотную кислоту – сильно корродирующее вещество, которое растворяет гальваническое покрытие на металлических деталях и воздействует на покрытие других деталей.

N2 & O2 + e = 2N+ + 2O
N+ + 5O = NO2 + O3
NO2 + H2O + O2 = HNO3

Повреждению подвержены металлические детали, провода и изоляторы. Детали из фарфора и стекла устойчивы к воздействию кислоты. Отложения азотной кислоты выглядят как полосы белой пыли на высоковольтном оборудовании.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Образование угольной кислоты

В условиях высокой влажности окружающего воздуха ионизированные молекулы H2O могут соединяться с двуокисью углерода и образовывать угольную кислоту.

CO2 + H2O + O2 = H2CO3

Данная кислота является некрепкой и используется в производстве безалкогольных напитков.

Образование щавелевой кислоты

В результате процесса разрушения полимерных изоляторов образуется щавелевая кислота.

H2C2O4

Вещество имеет вид бесцветных кристаллов растворимых в воде. Щавелевая кислота воздействует на металлические детали. По степени своего воздействия кислота является достаточно сильной.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM
Обугливание контактов автомата защиты

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM
Возможно возгорание деревянных столбов и повреждение понижающих трансформаторов.

Повреждения из-за дуговых разрядов

Обугливание контактов автомата защиты

Возможно возгорание деревянных столбов и повреждение понижающих трансформаторов.

Методы поиска коронных коронных, искровых и дуговых разрядов

Признаки коронных и дуговых разрядов

Коронные и дуговые разряды проявляются следующим образом:

  • В диапазоне акустических волн:
    • В виде шума
    • В виде ультразвука
  • В диапазоне радиочастот
  • В видимом спектре частот
  • ВУФ-спектре частот
  • В спектре гамма излучения
  • В виде выделяемого тепла

Признаки коронных и дуговых разрядов – акустический шум

Микрофон с усилителем может использоваться для выявления шипящих шумов и щелчков являющихся следствием разрядовой активности.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Данный метод имеет определённые ограничения:

  • чувствительность микрофона
  • уровень слуха оператора
  • воронкообразная область локации увеличивающаяся с расстоянием, что делает невозможным точное определение местоположения источника
  • наличие посторонних шумов в окружающей среде
  • отсутствие визуальной регистрации окружающей среды

Указанное оборудование имеет относительно невысокую стоимость.

Признаки коронных и дуговых разрядов – ультразвук

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM    УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Система микрофонов для ультразвукового диапазона может использоваться для выявления разрядовой активности. Звук являющийся признаком разрядовой активности расположен в частотном диапазоне 37-43 кГц.

Признаки коронных и дуговых разрядов – радиопомехи

Антенное устройство можно использовать для выявления радиочастотных сигналов образуемых коронными и дуговыми разрядами. На принимаемые антенной сигналы могут оказывать влияние многочисленные источники радиопомех. Получаемые результаты не являются точными в пространственном отношении.

Признаки коронных и дуговых разрядов – видимый спектр частот

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

При достаточно интенсивной разрядовой активности виден синий цвет – один из признаков процесса ионизации, который заметен невооружённым взглядом.

Признаки коронных и дуговых разрядов – излучение в УФ УФ-спектре

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Коронные и дуговые разряды проявляются в УФ-спектре частот (длина волны 100-400 нм).

Признаки коронных и дуговых разрядов – гамма гамма-излучение

Установлено, что гамма-излучение/частицы образуются в результате коронных и дуговых разрядов. На сегодняшний день не существует серийно выпускаемых детекторов или камер способных выявлять гамма-излучение.

Сравнение УФ и теплового методов контроля

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Горячие точки образуются из-за перегрузки (прохождение избыточного тока через «узкое»/ ненадёжное соединение), дуговых разрядов и излучения от иных нагретых объектов.

     

Горячие точки не излучают в УФ-спектре частот (кроме случаев, когда они нагреты стол сильно, что вызывают ионизацию воздуха).

Наличие теплового и УФ-излучения может быть связано не только с коронными или искровыми разрядами, но также с дуговыми разрядами. Многочисленные дефекты могут приводить к образованию УФ- иИК-излучения в непосредственной близости.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM
Горячие точки не всегда расположены в местах образования разрядов

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Выявление ионизации воздуха

Как можно выявить наличие внешних частичных разрядов? В процессе ионизации / деионизации воздуха образуется:

  • акустический шум и радиопомехи
  • спектральное излучение (свечение)
    • Шум образуется во время расщепления молекул воздуха на ионы.
    • Спектральное излучение образуется, когда ионизированный воздух деионизируется, передаёт свою избыточную энергию и возвращается к своему стабильному уровню энергии.

Флуоресценция

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM
Избыточная энергия излучается в виде квантов света.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

  • При добавлении энергии молекуле для повышения её уровня она становится ионизированной.
  • По причине неперестраиваемости процесса деионизации невозможен сброс целого электрона, а избыточная энергия сбрасывается в виде светового излучения.
  • Данное явление называется флуоресценцией.
  • У N2 и O2 флуоресценция происходит в основном в УФ-спектре частот.

УФ-излучение

УФ-спектр частот делится на 3 диапазона основываясь на их способности проникновения в атмосферу/биологического воздействия.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Солнечное излучение в УФ-спектре создаёт помехи при получении изображений наземных источников в дневное время суток. Источники в УФ-c диапазоне излучения расположенные ниже озонового слоя Земли в большинстве своём образуются в результате человеческой деятельности.

Источники помех в УФ УФ-c диапазоне

  • Солнечное излучение при разрушении озонового слоя Земли.
  • Некоторые источники возникающие в результате человеческой деятельности.
    УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

  • Пожары
    УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

  • Люминесцентные лампы
    УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

  • Галогенные лампы – по причине высокой температуры
    УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

  • Сварочные работы
    УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

  • Шлифование
    УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

  • Запуск ракеты
    УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

  • Вспышки пламени
  • Отражения
    УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Основы работы с камерами и получение изображений

Получение изображений

Получение изображений представляет собой создание записи визуальной информации о событиях. Получение изображений предусматривает правильную настройку устройства регистрации изображений, правильную работу с ним и поледующую обработку данных записанных в определённом формате.

Поле обзора

Поле обзора (также известное как угол обзора) представляет собой величину, определяющую площадь территории, попадающей в поле зрения камеры. Зависит угол обзора от таких критериев, как фокусное расстояние объектива камеры и размер матрицы. Поле обзора обычно выражено в градусах, радианах или милах (α). Милы являются военным стандартом, который не используется в гражданском обороте. Для определения поля обзора используются градусы в горизонтальном и вертикальном направлениях. Градусы в диагональном направлении можно представить в виде круга, в который вписан прямоугольник описываемый вертикальной и горизонтальной дугами.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Изменение масштаба изображения

Масштабирование производится для показа мелких деталей наблюдаемого объекта, которые находятся ниже разрешающей способности камеры. Рассмотрим объект (синий прямоугольник) находящийся в поле обзора камеры. Для большей детализации наблюдатель должен приблизиться к объекту или уменьшить поле обзора. В случае оптического масштабирования это производится путём перемещения элементов объектива камеры. Цифровое масштабирование делает изображение большим при этом обрезая его для размещения на экране. Данные не могут быть получены из ничего, по этой причине отсутствует возможность дополнительной детализации.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

  • Разрешение изображения измеряется числом пикселей расположенных по горизонтали и вертикали. Данный подход применим только в случае неизменности поля обзора.
  • Полезное разрешение представляет собой сочетание углового разрешения, разрешения изображения в пикселях фотоэлектронной системы усиления изображения и ПЗС-матрицы.

Разрешение отображаемых и регистрируемых изображений

Полученное изображение необходимо представить на экране соответствующего размера и разрешения для того, чтобы не пропустить пятна коронных разрядов. Разрешение, с которым изображение показывается на экране не обязательно является тем разрешением, с которым оно записывается. Системы некоторых видеокамер записывают видео с более низким разрешением, чем неподвижные изображения. Существует возможность цифрового масштабирования изображений и видео для имитации более высокого разрешения. В связи с этим наилучшей проверкой будет получение изображений высокой детализации с определённого расстояния без использования функции масштабирования.

Эффективное разрешение

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

  • Диаметр поля обзора по осям X и Y при делении на разрешение матрицы даёт значение углового разрешения камеры.
  • Например, (X)640 пикселей; (Y)480 пикселей с углом обзора 8°x 6° =
       640/8 = 80 пикселей на градус угла обзора
       480/6 = 80 пикселей на градус угла обзора
  • С помощью тригонометрии можно рассчитать разрешение наблюдаемого объекта.
  • 1 градус угла на расстоянии 20 м = 0,35 м.
  • 0,35 / 80 = 4,375 мм разрешение на расстоянии 20 м.

Поле обзора камеры указывается производителем с учётом однократного (1х) коэффициента масштабирования. Коэффициент масштабирования указываемый в технических характеристикахдолжен представлять оптическое масштабирование. Иногда отдельные производители камер указывают коэффициент масштабирования оптического канала: возможность 25x-кратного масштабирования выглядит эффектнее двукратного масштабирования.

Поле обзора УФ-канала камеры меньше, чем у оптического канала. По этой причине изображение на оптическом канале масштабируется определённое число раз для совмещения с изображением на УФ-канале камеры для достижения однократного системного коэффициента масштабирования. Широкоугольный оптический канал камеры может максимально использовать коэффициент масштабирования для совмещения изображения с узкоугольным полем обзора УФ-канала.

Фокусировка

Изображение должно быть сфокусировано для получения максимальной детализации. Оптический канал камеры оснащён алгоритмами автофокусировки, который следит за резкостью изображения при перемещении элементов объектива. Ручная фокусировка является лучшим вариантом поскольку позволяет получать резкие изображения важных деталей объекта.

На УФ-канале камеры отсутствует функция автофокусировки поскольку на изображении отсутствуют постоянные объекты. Вместо данной функции при фокусировке изображение на УФ-канале привязывается к изображению на оптическом канале. Все камеры имеют минимальное фокусное расстояние, которое обычно меньше минимального безопасного расстояния.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM
Эффект фокусировки изображения коронного разряда.

Композиция изображений

Художественные изображения - Используется правило третей.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Композиция изображений – Рабочие изображения

  • Делайте изображения простыми с минимальным заполнением заднего плана.
  • Объект следует располагать по центру в том случае, если отсутствуют дополнительные объекты, которые следует показать для взаимосвязи между ними.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM    УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Электронно-оптический усилитель яркости изображения

Фотоны излучаемые в диапазоне УФ-c собираются объективом (1) и проецируются на фотоэлектронный катод (2), который испускает электроны. Электроны умножаются микроканальной пластиной (3).

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Электроны выходящие с микроканальной пластины ускоряются источником питания (4) и проецируются на люминофорный экран (5), что заставляет его излучать видимый свет.

Матрица чувствительных элементов

Свет попадающий на каждый элемент матрицы создаёт заряд. Путём измерения заряда элемента матрицы производится расчёт интенсивности света попадающего на него.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

При регистрации результатов интенсивности в виде массива данных, он используется для формирования изображения.

Порядок работы с камерой

Фильтр нечувствительн нечувствительности ости к солнечному излучению

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Фильтр, обеспечивающий нечувствительность камеры к солнечному излучению, должен его блокировать и пропускать только специфичное излучение, соответствующее спектру излучения коронных разрядов (представленное красным цветом на диаграмме ниже) . Этот особый свет расположен в спектре УФ-c.

Прохождение света через объектив

Конструкция камеры CoroCAM

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Другие варианты конструкции камеры

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Совмещение изображений

Одно лишь изображение полученное с канала УФ-c имеет мало пользы поскольку на нём отсутствуют видимые для дефектоскописта конструкции, на которые можно направлять камеру. По этой причине элементы изображения с УФ-канала, интенсивность которых превышает заданное пороговое значение, используются для наложения и совмещения с изображением на оптическом канале.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Подкрашивание

Пятна белого цвета представляющие УФ-излучение не всегда подходят для работы. Возьмём, к примеру, пятно белого цвета на фоне облачного неба. Оно фактически имеет одинаковый с ним цвет и его легко не заметить. Для выделения пятен разрядов дефектоскопист имеет возможность задать их подкрашивание контрастным цветом отсутствующим у фона.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Непрозрачность

Источник образования пятен разрядов подлежит регистрации. Однако, при отключении изображения с УФ-канала становится трудным точное определение местоположения источника разрядов. По этой причине отдельные камеры оснащены функцией настройки прозрачности позволяющей чётко видеть пятна разрядов.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM    УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Проведение контроля объектов

Что контролировать контролировать?

1. Изоляторы

  • Полимерные
  • Фарфоровые/Стеклянные

2. Провода
3. Линейная арматура
4. Арматура подстанции

  • Ошиновка и шинодержатели
  • Электрические конденсаторы

5. Арматура распределительной подстанции

  • Концевые устройства
  • Связки проводов
  • Трещины на штыревых линейных изоляторах
  • Незаземлённые и ненадёжные соединения

6. Арматура

  • Двигатели и генераторы
    • Обмотка
    • Изоляция

Время проведения контроля

Время зависит от вида неисправности, которую нужно выявить. Большую часть арматуры следует контролировать в условиях сухой погоды. Отдельные виды контроля следует выполнять в условиях тумана или непосредственно после выпадения росы или дождя для поиска определённых проблем:

  • Увлажнение поверхности полимерных изоляторов
  • Наличие открытых участков стержня у полимерных изоляторов
  • Наличие трещин в юбках фарфоровых изоляторов
  • Наличие коронных разрядов на влажных проводах
  • Наличие загрязнений гирлянд изоляторов

За дополнительными сведениями обращайтесь к Руководству составленному Научно- исследовательским институтом электроэнергетики США (EPRI).

Ведение документации по объекту контроля

По прибытии на объект следует сделать записи о следующем:

  • Местоположение в соответствии с координатами GPS
  • Цели контроля
  • Погодные условия (скорость ветра, атмосферное давление, температура воздуха у поверхности земли, относительная влажность и температура воздуха, на основании которых производится расчёт температуры точки росы)
  • Предполагаемый уровень загрязнения поверхности
  • Уровни напряжения и нагрузка
  • Возраст объекта
  • Последние неисправности
  • Последние события, которые оказали воздействие на объект контроля, как то пожары, буря с дождём, новые предприятия или жилые районы.

Техника безопасности при контроле объектов

  • Следует ознакомиться с контролируемым объектом, обратить внимание на наличие траншей и низко подвешенной арматуры.
  • Определите состояние проходов и ограничений.
  • Не забывайте об окружающей вас обстановке.
  • Составьте план обхода подстанций и вокруг опор линий электропередач.
  • Используйте соответствующую защитную экипировку:
    • Защитную каску
    • Сигнальный жилет
    • Защитную обувь
    • Сигнализатор электрическое поля
    • Защитные очки

Оптимальный угол обзора

При контроле изоляторов наилучшим вариантом является наблюдение за ними снизу, так как велика вероятность обнаружения разрядовой активности происходящей под их юбками по сравнению с наблюдением сверху. Всегда располагайтесь так, чтобы расположенные в поле зрения объекты не были на одной линии. В противном случае имеется возможность неправильного определения местонахождения разрядов. Старайтесь располагаться таким образом, чтобы объект, на котором наблюдаются разряды, не находился на загромождённом фоне. Следует выбирать цвет подкрашивания накладываемого изображения коронных разрядов таким, чтобы он контрастировал с фоном объекта.

Планирование обхода объекта

Вслучае, если объектом является подстанция, то неплохо было бы обзавестись её планом для планирования обхода.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

  • Начните обход от одной из опор опор линии электропередач.
  • С этой позиции осмотрите все три изолятора.
  • Перейдите к другой опоре и повторите осмотр.

Настройка камеры

Верните настройки камеры к принятым по умолчанию заводским настройкам. В большинстве случаев этого достаточно для обнаружения до 95% коронных и дуговых разрядов. Удостоверьтесь в том, что УФ-канал включён. Проверьте правильность индикации даты и времени. Проверьте правильность выбранного режима записи. Удостоверьтесь в том, что приёмник GPS включён и настроен. У некоторых камер имеются дополнительные настройки, которые также следует проверить.

Разряды не обнаружены

Вслучае, если разряды не обнаружены в режиме работы камеры по умолчанию, то следует включить режим максимальной чувствительности.

  • Установите камеру на штатив.
  • Включите максимальный режим усиления сигналов, а также режим их накопления и задайте максимальную длительность периода накопления сигналов.
  • Наведите камеру на вероятную область образования разрядов и оставьте её в этом положении для накопления максимального числа сигналов в течение более 2 секунд.
  • Выполните сканирование объекта камерой с периодом накопления сигналов в течение 2 секунд.

Если разряды по-прежнему не видны, то можно сделать три следующих вывода:

1. Разряды отсутствуют или столь малы, что их невозможно выявить.
2. Окружающая среда не способствует их образованию.
3. Камера неправильно работает.

Функциональное тестирование камеры

Установите на камере заводские настройки по умолчанию. Выберите какой-либо подходящий безопасный источник излучения для тестирования камеры: зажигалку, свечу или плазменный шар и получите изображение УФ-излучения.

Разряды обнаружены

При выявлении разрядов для регистрации дефектоскопист должен выполнить следующее:

  • Перейти на место с оптимальным углом обзора.
    • Расположенное достаточно близко для получения детального изображения
    • Получить снимок арматуры на незагромождённом фоне.
  • Проверьте оптимальность фокусировки камеры.
  • Удостоверьтесь в том, что разряды возникают на конкретной арматуре, аненаслучайных объектах.
  • Включите запись не забывая о речевых комментариях по невидимым подробностям имеющим отношение к разрядам.
  • Установите более низкий уровень усиления сигналов для уменьшения размеров пятен разрядов и определения более точного их местоположения.
  • Обойдите вокруг источника разрядов для поиска лучшего места наблюдения заними.
  • Просмотрите полученную запись перед переходом к другому объекту. Это устраняет необходимость возврата и повторной записи.

Степень серьёзности дефектов

Что такое интерпретация интерпретация?

Интерпретация представляет собой определение происходящих явлений на основании наблюдаемых признаков. Интерпретация является более сложным процессом по сравнению с получениемзначения числа фотонов.

Степень серьёзности дефектов

  • Интенсивность разрядов != серьёзность дефектов
  • Руководство Научно-исследовательского института электроэнергетики США (EPRI)

Степень серьёзности дефектов в соответствии с классификацией ESKOM

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ КАМЕРЫ COROCAM

Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика

©2000-2014, ООО "ПАНАТЕСТ", г. Москва, Ул. Авиамоторная 12, офис 405; тел. +7 (495) 789-37-48, +7 (495) 587-82-98, +7 (985) 803-70-73.