Ứng dụng Camera nhiệt trong Kiểm tra và Bảo trì hệ thống Điện công nghiệp

Ảnh nhiệt là phương pháp trực quan và nhanh chóng nhất để phát hiện những chênh lệch nhiệt độ bất thường trong các mạch điện 3 pha công nghiệp so với điều kiện vận hành chuẩn. Bằng cách sử dụng Camera nhiệt, kỹ thuật viên có thể so sánh dải nhiệt độ giữa 3 pha đặt cạnh nhau, từ đó nhận diện nhanh các sự cố trên từng nhánh điện do tình trạng mất cân bằng pha hoặc quá tải mạch điện.

Các dòng camera nhiệt Fluke được tích hợp công nghệ độc quyền IR-Fusion®, giúp hòa trộn hình ảnh ánh sáng thực và ảnh hồng ngoại. Sự kết hợp này mang lại khả năng hiển thị sắc nét ở mọi khoảng cách, giúp việc phân tích, quản lý hình ảnh và xác định chính xác vị trí sự cố trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết.

Nguyên nhân và tác hại của mất cân bằng pha trong hệ thống điện

• Sự cố nguồn cấp từ lưới điện
• Điện áp thấp trên một nhánh
• Suy giảm điện trở cách điện bên trong cuộn dây động cơ

Các vị trí và linh kiện điện cần kiểm tra định kỳ

Hãy tiến hành chụp ảnh nhiệt toàn bộ các tủ điện phân phối và các điểm kết nối tải cao như biến tần, cầu dao ngắt điện và bộ điều khiển. Khi phát hiện khu vực có nhiệt độ cao bất thường, hãy tiếp tục dò theo mạch điện đó để kiểm tra các nhánh và tải liên quan.

• Mở nắp che khi đo: Luôn kiểm tra điện tại các bảng điều khiển và điểm nối khi đã mở nắp chắn (đảm bảo tuân thủ an toàn lao động).
• Kiểm tra khi có tải: Thời điểm lý tưởng nhất để kiểm tra thiết bị điện là khi chúng đã đạt trạng thái cân bằng nhiệt và vận hành với ít nhất 40% tải định mức. Điều này giúp các phép đo phản ánh đúng thực tế vận hành.

Hiện tượng phát nhiệt bất thường do điện trở cao hoặc dòng điện quá tải là nguyên nhân chính gây ra hàng loạt sự cố trong hệ thống điện. Kỹ thuật nhiệt hồng ngoại cho phép chúng ta nhìn thấy những dấu vết nhiệt ẩn giấu này trước khi hư hỏng thực sự xảy ra.

Theo định luật Ohm (P = I²R), công suất nhiệt sinh ra tỷ lệ thuận với bình phương dòng điện và điện trở. Trong hệ thống điện công nghiệp, nhiệt lượng không mong muốn sinh ra từ dây dẫn nhỏ tải, mối nối lỏng lẻo hay quá dòng sẽ làm các linh kiện bị quá nhiệt, thậm chí nóng chảy.

Hướng dẫn phân tích ảnh nhiệt và nhận biết sự cố

1. Điện trở cao do tiếp xúc bề mặt kém
2. Mạch điện bị quá tải hoặc mất cân bằng pha

Nguyên lý cân bằng nhiệt

Tải cân bằng thường sẽ tạo ra nhiệt độ tương đương nhau. Khi xảy ra mất cân bằng tải, pha (hoặc các pha) chịu tải nặng hơn sẽ xuất hiện màu sáng/ấm hơn trên ảnh nhiệt do nhiệt lượng sinh ra từ điện trở. Tuy nhiên, các lỗi như mất cân bằng tải, quá tải, kết nối kém và sóng hài đều tạo ra dấu hiệu nhiệt tương tự nhau. Do đó, việc đo dòng điện thực tế là bắt buộc để chẩn đoán chính xác nguyên nhân.

Doanh nghiệp nên thiết lập một lộ trình kiểm tra định kỳ cho tất cả các điểm kết nối điện quan trọng. Sử dụng phần mềm đi kèm của camera nhiệt Fluke, bạn có thể lưu trữ hình ảnh trên máy tính và theo dõi biến động nhiệt độ theo thời gian. Việc này giúp tạo ra một bản đồ nhiệt cơ sở để so sánh trong các lần kiểm tra sau, xác định điểm nóng/lạnh có bất thường hay không.

Các dạng mẫu nhiệt phổ biến:

1. Lỗi điện trở tiếp xúc (chỉ nóng ở một đầu):

Nhiệt sinh ra do dòng điện đi qua điểm tiếp xúc có điện trở cao (thường gặp ở tiếp điểm công tắc và đầu nối). Điểm sinh nhiệt thực tế đôi khi rất nhỏ, có thể dưới 1/16 inch (khoảng 1,6 mm) ở giai đoạn đầu.

• Ảnh nhiệt A) là bộ điều khiển động cơ thang máy tại một khách sạn lớn. Một trong các đầu nối điện 3 pha bị lỏng, làm tăng điện trở tại điểm kết nối. Lượng nhiệt tỏa ra đã làm nhiệt độ tăng thêm 50°C (90°F).
• Ảnh nhiệt B) là hệ thống cầu chì 3 pha, trong đó một đầu của cầu chì tiếp xúc điện kém với bảng mạch. Sự gia tăng điện trở tiếp xúc khiến nhiệt độ tại điểm nối này nóng hơn 45°C (81°F) so với các đầu nối cầu chì khác.
• Ảnh nhiệt C) là một ngàm kẹp cầu chì với một tiếp điểm nóng hơn 55°C (99°F) so với các tiếp điểm còn lại.
• Ảnh nhiệt D) là ổ cắm tường 2 pha bị lỏng dây nối, khiến các cực tiếp xúc nóng hơn nhiệt độ môi trường tới 55°C (100°F).

2. Mức độ cảnh báo đỏ:

3. Yêu cầu về tải trọng khi đo lường:

Tầm quan trọng của Camera nhiệt trong hệ thống phân phối điện

Xem lại ảnh nhiệt được chụp bằng Camera nhiệt Fluke TiX580

Từ khâu sản xuất điện, trạm biến áp cao thế đến hệ thống thiết bị đóng cắt và hệ thống phân phối nội bộ, việc giám sát nhiệt độ là tối quan trọng. Motor hư hỏng là hậu quả phổ biến của việc mất cân bằng điện áp. Tổng chi phí thiệt hại bao gồm giá trị motor mới, nhân công thay thế, sản phẩm lỗi do gián đoạn sản xuất và doanh thu bị mất trong thời gian ngừng máy.

Giả sử: Chi phí thay thế motor 50 HP mỗi năm là 5.000 USD (gồm nhân công). Thời gian ngừng máy là 4 giờ/năm với mức tổn thất doanh thu 6.000 USD/giờ.
Tổng chi phí thiệt hại: 5.000 + (4 x 6.000) = 29.000 USD/năm.

Khuyến nghị khắc phục và lập báo cáo

• Kiểm tra thông số danh định của dây và tải thực tế
• Sử dụng ampe kìm hoặc máy phân tích chất lượng điện để kiểm tra độ cân bằng dòng điện trên từng pha
• Kiểm tra sụt áp tại các thiết bị bảo vệ và đóng cắt (điện áp dây phải nằm trong khoảng 10% so với thông số định mức, điện áp trung tính - nối đất cao hơn 3% là dấu hiệu cần khảo sát thêm)

Kết luận