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La scarica parziale (PD) rappresenta una sfida di manutenzione riscontrata sugli impianti ad alta tensione in tutto il mondo, soprattutto su infrastrutture più vetuste e in fase di invecchiamento.. Gli operatori di manutenzione predittiva stanno iniziando a utilizzare l'immagine acustica per individuare la PD, riconoscendola dalla sua distintiva firma sonora ancor prima che l'apparecchiatura si surriscaldi. Quando utilizzate insieme alle telecamere infrarosse FLIR, le telecamere di immagine acustica come la FLIR Si sono indispensabili per individuare efficacemente le PD prima che portino a guasti dell'apparecchiatura, danni costosi e tempi di inattività imprevisti.
Riduci al minimo guasti delle attrezzature e tempi di inattività che risultano da problemi di scarica parziale/corona su apparecchiature ad alta tensione con l'uso dell'imaging acustico.
La corrente elettrica cerca sempre di sfuggire quando non viene effettuato un monitoraggio, saltando dal suo conduttore e cercando invana di confluire verso un elettrodo vicino. Alla ricerca di una via di fuga, inizia con una crepa in un isolante deteriorato. Oppure inizia sulla superficie di un isolante di una linea aerea, sporco dopo anni di inquinamento. Potrebbe scavare un minuscolo forellino nei rivestimenti di carta dei cavi ad alta tensione. O si nasconde vicino a una bolla di gas che si è formata in un liquido dielettrico invecchiato. È implacabile, tentando ancora e ancora a ogni salita e discesa della sinusoide di tensione.
Questo tipo di scarica parziale o PD rimane nascosta alla vista mentre la corrente tenta di raggiungere un conduttore vicino giorno dopo giorno. Ad un certo punto, deteriorandosi dal costante stress della tensione elevata, il materiale isolante nelle vicinanze cederà e si sfalderà.
Infine, la corrente supera il divario verso un altro conduttore e quando ciò accade, il conduttore si romperà completamente. Ciò provoca danni ingenti e distruttivi alle attrezzature elettriche, agli interruttori, alle macchine o agli impianti più avanti nella linea. La DP può danneggiare le attrezzature dell'impianto o bruciare circuiti elettrici sensibili. Peggio ancora, la DP può interrompere l'alimentazione a una comunità di persone per ore o fermare i turni di lavoro dell'impianto, causando una perdita di produttività preziosa.
La norma IEC 60270 descrive più formalmente una DP come una "scarica elettrica localizzata che attraversa solo parzialmente l'isolamento tra i conduttori e che può o non può verificarsi accanto a un conduttore. In generale, una DP è la conseguenza di concentrazioni locali di stress elettrico nell'isolamento o sulla superficie dell'isolamento e appare generalmente come impulsi con una durata molto inferiore a 1 μs." (Tecniche di prova ad alta tensione. Misurazione delle scariche parziali. Norma IEC 60270, 4a ed.; marzo 2001).
Le aziende di pubblica utilità possono ridurre il tempo di ispezione fino al 90 percento senza la necessità di una formazione approfondita utilizzando la FLIR Si.
DIAGNOSTICA DELLE PD - ESSENZIALE PER LA MANUTENZIONE PREDITTIVA
La rilevazione delle PD è una parte essenziale di un efficace programma di monitoraggio basato sulle condizioni (CBM) o di manutenzione predittiva (PdM). Più vengono rilevate precocemente, meno danni possono causare agli isolatori e minore è il rischio di guasti dell'apparecchiatura e di conseguenti tempi di fermo.
L'incentivo finanziario per individuare una PD è semplice: è molto meno costoso e dannoso individuarne una, pianificare un tempo di fermo programmato e quindi riparare e sostituire gli isolatori e i collegamenti elettrici nel luogo della PD..
STRUMENTI PER IL SUCCESSO
Per individuare con precisione una PD, sono disponibili numerose tecnologie diagnostiche per imprese edili, ispettori e professionisti della manutenzione. I misuratori di resistenza di isolamento forniscono letture numeriche su quanto sia efficace o resistente un isolante. Le telecamere termiche di FLIR individuano e identificano il calore resistivo generato sugli apparecchi elettrici, indicandolo in un'immagine visiva con letture di temperatura pixel per pixel. L'imaging termico può essere utilizzato in combinazione con l'imaging acustico per determinare la gravità della PD. Un aumento della temperatura insieme a una firma acustica potrebbe indicare che l'integrità dell'attrezzatura isolante è compromessa.
INDIVIDUARE PD ISTANTANEAMENTE
Come parte di un ecosistema diagnostico completo, FLIR complementa anche la diagnostica dell'imaging termico infrarosso con capacità di imaging acustico. Le telecamere di imaging acustico, come il FLIR Si, offrono soluzioni avanzate basate sul suono per individuare e analizzare difetti industriali, deterioramento e difetti come una PD. Si è scoperto che le anomalie nel suono generate dalle PD si verificano prima che i componenti inizino a scaldarsi e diventino visibili alle telecamere termiche. Questo fornisce un livello aggiuntivo di preavviso nella rilevazione di potenziali guasti futuri.
E sebbene non sia insolito sentire un mormorio o un ronzio vicino alle linee elettriche, le PD sono spesso inudibili all'udito umano, rendendole particolarmente difficili da individuare, specialmente in siti di lavoro rumorosi con eccessivo rumore di fondo. Utilizzando una telecamera acustica portatile, molto simile a una telecamera termica, un utente può scansionare un'area e vedere effettivamente la posizione dei suoni ultrasonici generati dalle PD su un'immagine digitale dei componenti ispezionati, che siano inudibili o celati dal rumore di fondo.
Telecamera acustica FLIR Si.
PORTATILE, FUNZIONAMENTO CON UNA SOLA MANO
Sebbene siano disponibili numerosi strumenti per i lavoratori elettrici per eseguire l'imaging acustico, ci sono considerazioni importanti da tenere presenti, dalla portabilità alla precisione.
Innanzitutto, sebbene la maggior parte degli strumenti di imaging acustico sia portatile, è preferibile sceglierne uno che sia facile da trasportare da un luogo all'altro. Prendete in considerazione una telecamera di imaging acustico che sia portatile, pronta all'uso e sufficientemente facile da tenere con una mano, rendendola utile per il trasporto, l'ergonomia e un buon puntamento.
PIÙ MICROFONI, MIGLIORI RISULTATI
La gamma di strumenti di imaging acustico disponibili dispone anche di una vasta varietà nel numero di microfoni impiegati per sviluppare immagini acustiche. Come regola generale nella tecnologia, più è meglio, quindi è ovvio che l'impiego di più microfoni sia essenziale per creare immagini acustiche dettagliate e ricche. Ancora una volta, con la tecnologia, il più grande non è sempre il migliore quando si tratta di microfoni. Cerca specificamente microfoni di tipo MEMS (sistemi microelettromeccanici). Questi possono offrire agli utenti un buon equilibrio tra prestazioni, stabilità in ambienti diversi, basso consumo energetico per batterie più piccole e maggiore durata. Inoltre, le dimensioni ridotte dei microfoni significano che è più facile disporli in modo compatto su uno strumento portatile.
Le telecamere Si dispongono di 124 microfoni, che possono aiutarti a captare rumori molto deboli da lunghe distanze. Questo è importante durante l'ispezione di sistemi ad alta tensione, che richiedono di rimanere a una distanza sicura dall'attrezzatura sotto tensione.
Sensibilità: Esaminando la telecamera acustica FLIR Si124, si trova un'array accuratamente disposto di 124 microfoni MEMS che, lavorando insieme, offrono il più alto livello di sensibilità. Il maggior numero di microfoni riduce anche il potenziale per "aliasing spaziale", che è il posizionamento improprio della fonte sonora sull'immagine.
Gamma di rilevamento e accesso: Un altro vantaggio garantito da un gran numero di microfoni è una gamma di rilevamento estesa. Ricorda che il suono che viaggia attraverso l'aria si attenua di 6 decibel con ogni raddoppio della distanza percorsa. Una scarica parziale di dimensioni medie potrebbe misurare 40 dB(Z). Il suono udito da 15 metri (circa 50 piedi) dalla fonte è 6 dB più forte rispetto a 30 metri (circa 100 piedi), e così via. Per compensare questo effetto, i produttori di telecamere acustiche aumentano il numero di microfoni per ampliare la gamma di rilevamento. Nel caso di FLIR, ciò si traduce in una gamma di rilevamento massima che approssimativamente raddoppia utilizzando quattro volte il numero di microfoni.
Molti componenti elettrici sono difficili da raggiungere a causa di recinzioni per motivi di sicurezza o della loro posizione elevata da terra. Le restrizioni di accesso potrebbero essere anche limitate nel tempo, consentendo l'ingresso solo quando un rappresentante del cliente è in loco per permettere l'accesso. Date queste barriere all'accesso, è fondamentale utilizzare strumenti che possano individuare con precisione le scariche parziali, anche a distanza. Ad esempio, la FLIR Si può essere utilizzata per ispezionare i cavi aerei da terra così come i componenti delle sottostazioni che sono protetti da recinzioni - fino a 130 metri (426 piedi) di distanza.
Potenza di elaborazione: FLIR Si produce 124 flussi di dati audio che vengono elaborati e convertiti in una rappresentazione visiva. La fotocamera dispone di una selezione automatica della frequenza del suono che semplifica l'uso senza compromettere le prestazioni. I progressi nella potenza di elaborazione dati e grafica hanno reso possibile integrare istantaneamente tali vaste quantità di dati acustici in un'immagine facile da comprendere sullo schermo. Gli utenti che si accontentano di telecamere con meno microfoni e/o processori più datati possono ottenere immagini di qualità inferiore, risoluzione ridotta e potenzialmente un tasso di aggiornamento più lento. In termini di produttività, una telecamera all'avanguardia come la FLIR Si124 può individuare problemi fino a 10 volte più velocemente rispetto ad altri strumenti disponibili.
Questa illustrazione mostra due segnali provenienti da due suoni che possono essere persi se la sensibilità della telecamera acustica non è sufficientemente alta. Il segnale sonoro a 16,5 kHz può essere rilevato con un sistema di 32 microfoni e il segnale sonoro a 18,5 kHz con un sistema di 124 microfoni.
LE FREQUENZE DEL MICROFONO POSSONO INFLUIRE SULLE ISPEZIONI
Gli strumenti di ispezione utilizzati dagli appaltatori elettrici possono, di per sé, incentivare idee sbagliate su come identificare al meglio le PD. Ad esempio, le PD emettono costantemente suoni ultrasonici a una frequenza comune (40 kHz). Molti dispositivi di imaging acustico quasi esclusivamente utilizzano o raccomandano solo questa frequenza. Sebbene ciò possa essere utile in alcuni casi, in molti altri può compromettere significativamente la sensibilità alla rilevazione. Utilizzare un'ampia gamma di frequenze, da 10 kHz a 30 kHz, può fornire risultati migliori quando si lavora a distanza, ad esempio in una sottostazione all'aperto.
Cancellazione intelligente del rumore: le PD generano suoni a banda larga, che si estendono dalle frequenze udibili a quelle inudibili o ultrasoniche. Inoltre, le ispezioni raramente si svolgono in luoghi silenziosi. Invece, i dispositivi devono fare i conti con il rumore di fondo proveniente da impianti industriali o luoghi all'aperto, vicino a rumori stradali o aerei, ad esempio. Le telecamere intelligenti di imaging acustico possono interpretare le interferenze e il rumore di fondo, filtrandolo per isolare il colpevole delle PD.
Un imager acustico come la FLIR Si può aiutare le aziende di servizi pubblici ad analizzare i modelli di scariche parziali elettriche, dare priorità alle riparazioni con stime automatizzate dei costi di perdita e classificazione del tipo di scarica, e condurre ispezioni non invasive in modo rapido e sicuro.
METTERE L'IA E IL CLOUD AL LAVORO NELLE DIAGNOSI DELLE PD
La categorizzazione delle scariche parziali è spesso una sfida. FLIR aiuta gli elettricisti applicando algoritmi di intelligenza artificiale per analizzare le scariche parziali. Un utente può caricare le immagini acustiche sul servizio cloud FLIR Acoustic Camera Viewer, e l'immagine viene automaticamente confrontata con migliaia di immagini di scariche parziali. Il servizio cloud classifica le scariche parziali trovate in tre categorie principali: di superficie, fluttuanti e scariche in aria.
Fare affidamento su un servizio avanzato di intelligenza artificiale può contribuire a ridurre gli errori, accelerare la preparazione dei rapporti e costituire un elemento differenziante chiave per i clienti delle ispezioni. La facilità d'uso aggiunta aiuta anche a integrare più lavoratori per eseguire ispezioni con immagini acustiche come parte del monitoraggio basato sulle condizioni o della manutenzione predittiva.
FLIR Si può essere utilizzata per ispezionare da terra cavi sopraelevati e anche componenti di sottostazioni che sono protetti da recinzioni, fino a 130 metri (426 piedi) di distanza.
DECIDERE SULLO STRUMENTO DI IMAGING ACUSTICO ADEGUATO
Scegliere la giusta tecnologia di imaging acustico è diventato rapidamente indispensabile per mantenere operativa l'infrastruttura energetica. Sempre più responsabili della manutenzione basata sullo stato (CBM) aggiungono strumenti come la FLIR Si al loro arsenale.
Il ritorno sull'investimento è rapido poiché consente di individuare rapidamente e facilmente problemi, riducendo al contempo i costi di riparazione e i tempi di inattività imprevisti.
Dotata di preset alimentati da intelligenza artificiale per individuare e analizzare le scariche parziali, la FLIR Si ha una gamma di frequenze e una griglia di microfoni ottimizzate per rimuovere automaticamente i rumori interferenti.
CAPACITÀ DI CLASSIFICAZIONE DELLE PD DA CONSIDERARE
L'analisi delle immagini acustiche può richiedere un po' di formazione e apprendimento, specialmente per quanto riguarda la comprensione dei diversi tipi di PD individuate. Sapere quali problemi sono evidenti e la gravità di essi può aiutare nella formulazione di rapporti migliori, migliori raccomandazioni per le riparazioni e azioni successive più intelligenti.
Ci sono diversi tipi di PD, in base a dove si verifica la scarica e al suo modello di impulsi. Le scariche superficiali appaiono al confine di diversi materiali isolanti. Le scariche superficiali possono essere trovate in vari luoghi, tra cui boccole, terminazioni di cavi o avvolgimenti del generatore che si stanno surriscaldando.
Le scariche fluttuanti possono verificarsi quando c'è un conduttore fluttuante all'interno di un'apparecchiatura ad alta tensione, separato ad esempio da uno spaziatore. Le scariche fluttuanti sono considerate la forma più frequente di PD.
Infine, la scarica parziale nell'aria si verifica quando l'aria intorno a un conduttore, come una linea di trasmissione di energia, che funge da materiale isolante, può perdere alcune delle sue proprietà isolanti in condizioni di elevata umidità e/o inquinamento. Ciò consente scariche nell'aria che degradano ulteriormente la qualità dell'aria circostante e del conduttore.
Conoscere il tipo e la gravità della scarica consente di orientarsi alle misure di ripristino appropriate, pianificare la manutenzione per minimizzare le interruzioni e il tempo di inattività.
Aree degli impianti da prendere in considerazione per l'acquisizione acustica delle scariche parziali:
Programmi che utilizzano l'imaging acustico delle scariche parziali:
Esempio del modello di scarica parziale di una scarica fluttuante.
Esempio del modello di scarica parziale di una scarica fluttuante.
Esempio del modello di scarica parziale di una scarica di corona negativa e positiva. La corona positiva è visibile a sinistra e la corona negativa a destra.
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