Technologie

Lokalizacjia wycieków gazu SF6 z wykorzystaniem kamer termowizyjnych

opublikowany przez redakcja 2 sierpnia 2017 0 komentarzy
Aparaty elektryczne izolowane gazem SF6 są obecnie stałym elementem infrastruktury przesyła i dystrybucji energii elektrycznej. Poważnym problemem z punktu widzenia eksploatacji tego typu aparatów są wszelkiego rodzaju nieszczelności powodujące wyciek medium izolującego do atmosfery.
 
Poza aspektami ekologicznymi związanym z silnym przełożeniem gazu SF6 na efekt cieplarniany jest również konieczność okresowego uzupełniania ubytku gazu w komorach stykowych aparatów.
Spadek ciśnienia gazu wewnątrz aparatu poniżej określonej przez producenta wartości może nawet doprowadzić do zablokowania funkcji łączeniowych do momentu ponownego przywrócenia właściwej ilości gazu wewnątrz aparatu.
Wobec powyższego istotnym elementem eksploatacji tego typu urządzeń jest kwestia precyzyjnej lokalizacji wycieku gazu. Popularną metodą wykorzystywaną w koncernach elektroenergetycznych jest wykorzystanie tzw. Sniffera (nazywanego w żargonie technicznym „wąchaczem”). Detektor ten pomimo swojej stosunkowo niskiej ceny nie pozwala na precyzyjne określenie miejsca wycieku. Urządzenia tego typu są również bardzo czułe na bliskość elementów metalowych, które zaburzają wynik pomiaru. Dodatkowo warto zwrócić uwagę na aspekt bezpieczeństwa związany z koniecznością zbliżenia czujnika blisko elementów znajdujących się pod wysokim napięciem.
Alternatywa dla Snifferów są kamery termowizyjne wykorzystujące zaawansowane oprogramowanie umożliwiające detekcję bardzo niewielkich zmian temperatur w czasie, które charakteryzują wyciek gazu SF6. Przykładowym rozwiązaniem jest kamera termowizyjna Fluke Ti450 SF6 w pełni dedykowana dla aplikacji elektroenergetycznych.
Kamera ta wykorzystuje mikoblometer niechłodzony pozwalający na detekcję promieniowania podczerwonego w zakresie 8-14 mikrometrów. W tym zakresie dochodzi również do największej transmisji w promieniowaniu podczerwonym gazu SF6 (rysunek 1). Jego wykrycie w stosunkowo niewielkim zakresie wycieku, jest możliwe dzięki zastosowaniu algorytmu porównującego niewielkie zmiany temperatury pomiędzy poszczególnymi klatkami obrazu rejestrowanymi przez kamerę. Tego typu rozwiązanie pozwala na detekcję wycieku gazu nawet o wartościach < 4,53 kg rocznej straty gazu.
 

Rysunek 1. Transmitancja gazu SF6 w promieniowaniu podczerwonym. Źródło: http://webbook.nist.gov/chemistry/

Wykorzystanie mikroblometru niechłodzonego, oznacza ze kamera ta może również służyć do standardowych obchodów rozdzielni celem pomiaru rozkładu temperatury. Ponad to w przeciwieństwie do mikroblometrów chłodzonych, które są czułe na wszelkiego rodzaju wibracje i wstrząsy, kamera Fluke Ti450 SF6 spełnia założenia tzw. drop-testu tak jak klasyczne kamery termowizyjne.
Z praktycznego punktu widzenia bardzo ważnym aspektem w detekcji gazu SF6 niezależnie od rodzaju kamery (z mikloblometrem chłodzonym lub niechłodzonym) jest zapewnienie różnicy temperatur pomiędzy tłem a ulatającym się gazem (rysunek 2). W przypadku tła, którym w tego rodzaju pomiarach jest najczęściej nieboskłon, najkorzystniejsze warunki zapewnia bezchmurna pogoda. W ten czas temperatura nieboskłonu może wynosić około -50 stopni Celsjusza co zapewnia sporą różnice temperatur, biorąc pod uwagę temperaturę ulatniającego się gazu, który ma temperaturę zbliżona do temperatury otoczenia. Jeśli za pomiary przeprowadzane są w pochmurny dzień, wówczas temperatura nieba może wynosić w przybliżeniu 10 stopni Celsjusza co może okazać się nie wystarczające do zaobserwowania wycieku.
 

Rysunek 2. Podczas lokalizacji wycieków gazów z wykorzystaniem kamery termowizyjnej ważnym aspektem jest zapewnienie wysokiej różnicy temperatur pomiędzy temperaturą gazu a tła.

Ze względu na wspomniany już algorytm zaimplementowany w kamerze Fluke Ti450 SF6, ważnym elementem podczas pomiarów jest zapewnienie stabilnej pozycji kamery np.: mocując ją na statywie. Dołączona do kamery soczewka powiększająca dwukrotnie oraz cyfrowy okular (rysunek 3) podłączany do kamery poprzez kabel HDMI pozwalają na zwiększenie czułości kamery i operatora podczas detekcji wycieków.

Rysunek 3. Wykorzystanie cyfrowego okularu w detekcji gazu SF6

W przypadku Fluke Ti450 SF6 nie zaleca się wykorzystywania soczewki powiększającej 4-krotnie. Tego rodzaju soczewka obniża transparentność układu optycznego, a co za tym idzie czułość termiczną. To samo tyczy się okienek termowizyjnych, które poprzez zmianę transparentności mogą ograniczyć możliwości detekcji gazu w rozdzielniach wnętrzowych.

Kamera Fluke Ti450 SF6 pozwala na nagranie filmu radiometrycznego oraz zarejestrowanie zdjęcia. Podobnie jak w przypadku pozostałych kamer termowizyjnych znajdujących się w portfolio Fluke, urządzenie to posiada funkcjonalność IR Fusion, która pozwala na zmianę transparentności pomiędzy obrazem termowizyjnym a obrazem pochodzącym z kamery zakresu widzialnego. (rysunek 4)
 

Rysunek 4. Funkcjonalność IR Fusion w detekcji wycieków gazów SF6natynkowych, wiszących i stojących.

 
Autor: Karol Bielecki

Warto zobaczyć

Zostaw komentarz