ترموگرافی ترانسفورماتور قدرت یکی از سریع‌ترین راه‌ها برای پیدا کردن اتصال‌های داغ، اشکال خنک‌کاری و ناهنجاری‌های سطح روغن است؛ آن هم بدون خاموشی و بدون تماس با تجهیز. اما تصویر حرارتی یک ترانس را نمی‌شود مثل تصویر یک تابلو برق خواند، چون بخش مهمی از گرما در عمق روغن و هسته تولید می‌شود و فقط ردّ آن روی بدنه دیده می‌شود.
اگر با مبانی تصویربرداری حرارتی، emissivity و تنظیمات دوربین آشنا نیستید، پیش از ادامه مقاله ترموگرافی چیست؟ را ببینید؛ اینجا مستقیم سراغ تفسیر می‌رویم.
الگوی حرارتی طبیعی یک ترانسفورماتور روغنی چه شکلی است؟
پیش از جست‌وجوی عیب باید بدانید «سالم» چه شکلی است. در ترانس روغنی، روغن گرم بالا می‌رود و روغن خنک‌شده در رادیاتورها پایین می‌آید. نتیجه این است که مخزن و رادیاتورها در حالت عادی پایین خنک‌تر و به‌تدریج رو به بالا گرم‌تر دیده می‌شوند. هر انحراف از این الگوی لایه‌ای، مثلاً یک ناحیه داغ وسط دیواره مخزن یا یک رادیاتور یکدست سرد، نشانه‌ای است که باید بررسی شود.
در یک راهنمای میدانی منتشرشده درباره بازرسی ترانس‌های پست، انتظار عمومی این‌طور بیان شده که پره‌های رادیاتور حدوداً در محدوده ۱۰ درجه سانتی‌گراد از مخزن اصلی باشند و از بالا به پایین هم اختلافی در همین حدود داشته باشند. این عدد را یک مرجع تقریبی برای مقایسه بدانید، نه معیار پذیرش؛ نوع خنک‌کاری، بار و شرایط محیط آن را جابه‌جا می‌کند.
بوشینگ را چطور بخوانیم؟
بوشینگ پرتکرارترین نقطه‌ای است که در ترموگرافی ترانس یافته دارد. دو الگوی کاملاً متفاوت را باید از هم جدا کرد:
۱. اتصال شل یا اکسیدشده در ترمینال بالایی. پیچ شل یا سطح تماس اکسیدشده مقاومت را بالا می‌برد و گرمای موضعی ایجاد می‌کند. در تصویر، داغ‌ترین نقطه روی کلمپ یا ترمینال است و گرما از آنجا به سمت هادی و بدنه بوشینگ پخش می‌شود. روش درست، مقایسه سه فاز هم‌نوع زیر بار مشابه است. در یک نمونه گزارش‌شده، بوشینگ X3 حدود ۸ درجه گرم‌تر از X1 و X2 با بار برابر بود و به اتصال نامناسب داخلی مشکوک شدند. اگر گرما دقیقاً روی اتصال بیرونی باشد، معمولاً با سفت‌کردن و تمیزکاری در خاموشی برنامه‌ریزی‌شده برطرف می‌شود. اما اگر گرما از داخل بوشینگ بیاید و ترمینال بیرونی سرد باشد، موضوع جدی‌تر است و ممکن است به اتصال داخلی هادی مربوط باشد.
۲. سطح روغن پایین در بوشینگ روغنی. در بوشینگ‌های روغنی، روغن و فضای گاز بالای آن رفتار حرارتی متفاوتی دارند. به همین دلیل گاهی در تصویر حرارتی یک «خط تراز» افقی دیده می‌شود. اگر این خط در یک فاز به‌وضوح پایین‌تر از دو فاز دیگر باشد، یعنی روغن کم است. منابع نگهداری ترانس، سطح روغن پایین بوشینگ در تصویر IR را از یافته‌هایی می‌دانند که می‌تواند به خارج کردن ترانس از مدار و تعویض بوشینگ منجر شود. پس این یافته را در ردیف «نظارت» نگذارید.
نکته عملی: سطح بدنه چینی یا کامپوزیت بوشینگ با ترمینال فلزی براق emissivity بسیار متفاوتی دارد. دمای مطلق ترمینال براق را جدی نگیرید و بر مقایسه فاز به فاز تکیه کنید.
تپ‌چنجر زیر بار (OLTC) در تصویر حرارتی چه می‌گوید؟
در تپ‌چنجرهایی که محفظه جدا دارند، کنتاکت فرسوده، کک‌گرفتگی روغن یا فشار ناکافی کنتاکت گرما تولید می‌کند و این گرما گاهی از روی دیواره محفظه قابل‌تشخیص است. قاعده ساده‌ای که در راهنماهای میدانی آمده این است: محفظه تپ‌چنجر نباید از مخزن اصلی گرم‌تر باشد. چون تپ‌چنجر منبع حرارتی بزرگی مثل هسته و سیم‌پیچ ندارد، بالاتر بودن دمای آن از مخزن اصلی علامت هشدار است. در یک مورد گزارش‌شده، دمای غیرعادی OLTC به کشف روغن کربنی و زنگ‌زدگی رسید و با تمیزکاری و تعویض روغن رفع شد.
هنگام ثبت این یافته، وضعیت تپ و شمارنده عملکرد را هم یادداشت کنید. این اطلاعات به کارشناس کمک می‌کند بین فرسایش کنتاکت، جرقه عادی حین کلیدزنی و کک‌گرفتگی تمایز بگذارد. در تپ‌چنجرهای داخل مخزن اصلی، این مقایسه عملاً ممکن نیست و ترموگرافی تقریباً چیزی درباره تپ‌چنجر نمی‌گوید.
رادیاتور بسته یا سرد را چطور تشخیص دهیم؟
رادیاتوری که در ترانس زیر بار به‌طور یکنواخت سرد است، یعنی روغن در آن گردش نمی‌کند. رایج‌ترین علت‌ها شیر بسته پس از تعمیرات، گرفتگی مسیر روغن یا پایین بودن سطح روغن مخزن است. در یک گزارش میدانی، سرد بودن غیرعادی پره‌ها به کشف کمبود روغن رسید و پس از تکمیل روغن، تصویر حرارتی به حالت عادی برگشت.
الگوهای رایج رادیاتور:
- یک رادیاتور سرد میان رادیاتورهای گرم: معمولاً شیر بسته یا گرفتگی همان رادیاتور.
- نیمه پایینی همه رادیاتورها سرد و خط تراز مشخص: به سطح روغن پایین مشکوک شوید و گیج سطح روغن را با واقعیت مقایسه کنید.
- همه رادیاتورها داغ و بدون شیب حرارتی قابل‌توجه: بار بالا یا اشکال فن و پمپ را بررسی کنید.
خود گیج‌ها هم خطا دارند. ترموگرافی گاهی نشان می‌دهد که نشانگر سطح روغن یا دماسنج ترانس درست کار نمی‌کند، چون تصویر حرارتی با عدد روی صفحه نمی‌خواند.
مخزن اصلی؛ کجا نگران شویم؟
داغی موضعی روی دیواره مخزن، مخصوصاً دور پیچ‌های فلنج یا درپوش، می‌تواند از جریان‌های گردشی و شار نشتی ناشی شود. این الگو معمولاً یک لکه یا نوار گرم با مرز مشخص است که با شیب طبیعی عمودی مخزن هماهنگی ندارد. چون منشأ آن داخلی است، باید با آزمون‌های دیگر تأیید شود و تصمیم فقط با تصویر حرارتی گرفته نشود.
ترموگرافی چه چیزی را درون ترانس نمی‌بیند؟
دوربین حرارتی فقط دمای سطح را می‌بیند. بین نقطه داغ سیم‌پیچ و دیواره مخزن حجم زیادی روغن و فولاد وجود دارد و گرما پیش از رسیدن به سطح پخش می‌شود. یعنی:
- عیب‌های اولیه داخلی مثل تخلیه جزئی، جرقه کم‌انرژی یا داغی موضعی سیم‌پیچ اغلب اثر حرارتی قابل‌مشاهده روی بدنه ندارند.
- یک تصویر «سالم» از مخزن به‌معنای سالم بودن عایق داخلی نیست.
- دمای ظاهری سطح شدیداً به بار، باد، باران و تابش خورشید وابسته است.
به همین دلیل IR را باید مکمل آزمون روغن دانست، نه جایگزین آن. بعضی ارائه‌دهندگان خدمات ترانس صریحاً توصیه می‌کنند اسکن IR همزمان با نمونه‌برداری روغن روی ترانس برق‌دار انجام شود. به این ترتیب ترموگرافی عیب‌هایی را نشان می‌دهد که آزمون روغن نمی‌بیند و به تفسیر ناهنجاری‌های آزمون روغن هم کمک می‌کند.
ترموگرافی کنار DGA و آزمون‌های دیگر چه جایگاهی دارد؟
DGA یا تحلیل گازهای محلول در روغن، هسته تشخیص عیب‌های داخلی است. گازهایی مثل هیدروژن، متان، اتیلن، استیلن و اکسیدهای کربن اندازه‌گیری می‌شوند و با چارچوب‌هایی مانند IEC 60599، IEEE C57.104 و مثلث Duval تفسیر می‌شوند. طبق منابع نگهداری، ترانس‌های مهم معمولاً سالی یک بار آزمون DGA می‌شوند. اگر روند گاز افزایشی باشد، دفعات آزمون بیشتر می‌شود و با افزایش تند استیلن یا هیدروژن، نمونه‌برداری مجدد در فاصله چند روز توصیه می‌شود.
منطق ترکیب این روش‌ها ساده است:
- IR برای اتصال‌ها، بوشینگ، خنک‌کاری و سطح روغن.
- DGA برای عیب‌های حرارتی و الکتریکی داخل مخزن.
- آکوستیک و التراسونیک برای مکان‌یابی تخلیه روی بوشینگ، مقره و اتصالات، و در برخی موارد تخلیه داخلی. برای آشنایی بیشتر، مقاله تخلیه جزئی (Partial Discharge) چیست؟ را ببینید.
- دوربین UV برای corona روی ترمینال‌ها و یراق‌آلات. تفاوت کاربرد آن با IR را در مقاله تفاوت UV و IR در بازرسی تجهیزات برق توضیح داده‌ایم.
نمونه‌ای از پایش آکوستیک بوشینگ و اتصالات ترانس در پست فشارقوی را در مطالعه موردی دوربین آکوستیک FIRA Vision A128 در گیلان می‌بینید.
جدول تصمیم: هر الگو یعنی چه و قدم بعدی چیست؟
| بخش | الگوی حرارتی | تفسیر محتمل | اقدام پیشنهادی |
|---|---|---|---|
| ترمینال بوشینگ | داغی موضعی روی کلمپ، فاز گرم‌تر از دو فاز دیگر با بار مشابه | اتصال شل یا اکسیدشده | ثبت ΔT فاز به فاز، سفت‌کردن و تمیزکاری در خاموشی بعدی، اسکن مجدد |
| بدنه بوشینگ | گرما از داخل بوشینگ، ترمینال بیرونی سرد | اتصال داخلی هادی | ارجاع به آزمون‌های الکتریکی بوشینگ و مشورت با سازنده |
| بوشینگ روغنی | خط تراز یک فاز پایین‌تر از بقیه | سطح روغن پایین | یافته فوری؛ بررسی برای خروج از مدار و تعویض |
| تپ‌چنجر (محفظه جدا) | محفظه گرم‌تر از مخزن اصلی | فرسایش یا کک‌گرفتگی کنتاکت | ثبت وضعیت تپ و شمارنده، آزمون روغن OLTC و بازدید |
| رادیاتور | یک رادیاتور یکنواخت سرد | شیر بسته یا گرفتگی | بررسی شیرها و مسیر روغن |
| رادیاتور و مخزن | خط تراز افقی واضح در همه | سطح روغن پایین | مقایسه با گیج سطح روغن، بررسی نشتی |
| مخزن | لکه گرم با مرز مشخص دور پیچ‌ها یا فلنج | جریان گردشی یا شار نشتی | DGA و پایش روند |
| کل ترانس | تصویر عادی اما DGA مشکوک | عیب داخلی بدون اثر سطحی | اعتماد به DGA و آزمون‌های تکمیلی |
چک‌لیست میدانی قبل و حین اسکن
- بار لحظه‌ای (kVA یا جریان)، دمای محیط، دمای روغن و سیم‌پیچ از روی نشانگرها را ثبت کنید.
- پلاک ترانس را یادداشت کنید: سازنده، شماره سریال و کلاس خنک‌کاری.
- وضعیت تپ و شمارنده عملکرد OLTC را بنویسید.
- هر بخش را از چند زاویه بگیرید: سه بوشینگ کنار هم، هر ضلع مخزن، همه رادیاتورها.
- وضعیت فن‌ها و پمپ‌ها را هنگام اسکن ثبت کنید.
- باد، بارش و خیس بودن سطوح را در گزارش بیاورید.
- برای هر یافته یک تصویر مرئی هم بگیرید تا نقطه در خاموشی به‌راحتی پیدا شود.
برای بوشینگ‌های ترانس‌های فشارقوی که از فاصله ایمن دیده می‌شوند، رزولوشن آشکارساز و امکان لنز تله اهمیت دارد، چون یک ترمینال کوچک در فاصله زیاد فقط چند پیکسل از تصویر را پر می‌کند. دوربین‌هایی مثل SATIR D300 و SATIR D600 برای بازرسی پست‌ها استفاده می‌شوند. انتخاب لنز را با توجه به فاصله کاری خودتان انجام دهید.
اشتباه‌های رایج در ترموگرافی ترانسفورماتور
- اسکن در بار کم. عیب اتصال با افزایش جریان خودش را نشان می‌دهد. توصیه میدانی این است که اسکن در شرایط بار کامل یا نزدیک به آن انجام شود. در پاییز که بار نسبت به تابستان پایین‌تر است، یک ترمینال به‌ظاهر «عادی» ممکن است در پیک زمستان مشکل‌ساز شود. اگر ناچارید در بار کم اسکن کنید، بار را در گزارش ثبت کنید و بعداً دوباره اسکن کنید.
- اعتماد به دمای مطلق سطوح براق. ترمینال‌های فلزی براق بازتاب زیادی دارند. مقایسه نسبی بین فازها قابل‌اعتمادتر است.
- نادیده گرفتن باد و باران. در فصل بارندگی و مه پاییز، سطح خیس و جریان هوا دمای ظاهری را پایین می‌آورد و ΔT را کمتر از واقعیت نشان می‌دهد. بعد از باران صبر کنید تا سطوح خشک شوند.
- تابش مستقیم خورشید. بازتاب خورشید روی مخزن و رادیاتور می‌تواند نقطه داغ کاذب بسازد. زاویه دید را تغییر دهید یا اسکن را به ساعات بدون تابش ببرید.
- نتیجه‌گیری درباره سلامت داخلی از روی تصویر سالم. تصویر حرارتی عادی جای DGA را نمی‌گیرد.
- گزارش بدون زمینه. تصویری که بار، دمای محیط، وضعیت تپ و وضعیت فن‌ها را نداشته باشد، برای روندیابی سال بعد تقریباً بی‌استفاده است.
چرا پاییز زمان مناسبی برای برنامه‌ریزی است؟
مهر و آبان فاصله میان پیک تابستان و پیک زمستان است. یافته‌های ترموگرافی تابستان، مثل ترمینال‌های داغ و رادیاتورهای مشکوک، را می‌شود در خاموشی‌های پاییزی رفع کرد. آزمون روغن و DGA ترانس‌های کلیدی هم می‌تواند در همین بازه انجام شود تا پیش از زمستان تصویر کاملی از وضعیت ترانس داشته باشید. برای ترانس‌هایی که بار زمستانی بالایی دارند، مثل تغذیه گرمایش در صنایع یا شبکه توزیع شهری، یک اسکن تکمیلی در اوایل پیک زمستان هم ارزشمند است.
پرسش‌های متداول
آیا ترموگرافی می‌تواند جای DGA را بگیرد؟ خیر. ترموگرافی دمای سطح را می‌بیند و بسیاری از عیب‌های داخلی اثر سطحی ندارند. DGA برای عیب‌های داخلی ضروری است. این دو روش مکمل‌اند و می‌توانند همزمان روی ترانس برق‌دار انجام شوند.
بهترین مقایسه برای بوشینگ‌ها چیست؟ مقایسه فاز به فاز بین بوشینگ‌های هم‌نوع با بار مشابه. دمای مطلق ترمینال‌های براق به‌تنهایی قابل‌اعتماد نیست.
اگر محفظه تپ‌چنجر گرم‌تر از مخزن اصلی باشد چه کنیم؟ وضعیت تپ و شمارنده را ثبت کنید و موضوع را برای آزمون روغن محفظه تپ‌چنجر و بازدید ارجاع دهید. محفظه تپ‌چنجر در حالت عادی نباید از مخزن اصلی گرم‌تر باشد.
چرا یک رادیاتور کاملاً سرد است؟ رایج‌ترین علت‌ها شیر بسته، گرفتگی مسیر روغن یا سطح روغن پایین است. ابتدا وضعیت شیرها و گیج سطح روغن را بررسی کنید.
در هوای بارانی می‌توان اسکن کرد؟ می‌شود، اما سطح خیس و باد دمای ظاهری را کاهش می‌دهد و ΔT را کمتر از واقعیت نشان می‌دهد. بهتر است پس از خشک شدن سطوح و در بار بالا اسکن کنید.
جمع‌بندی و مشاوره
ترموگرافی ترانسفورماتور قدرت وقتی ارزش واقعی دارد که الگوی طبیعی را بشناسید، سه فاز را با هم مقایسه کنید، شرایط بار و محیط را ثبت کنید و یافته‌ها را کنار DGA و آزمون‌های تکمیلی بگذارید. تصویر سالم بدنه‌ی ترانس فقط یعنی روی سطح چیزی دیده نشده، نه این‌که داخل سالم است. برای انتخاب دوربین و لنز بازرسی ترانس یا آموزش تفسیر تصویرها، از صفحه تماس با ما هماهنگ کنید.