Wärmebildkameras zur Überwachung von Umspannwerken

Viele Stromversorger werden mit Herausforderungen wie einer alternden Infrastruktur und dem steigenden Risiko von Stromausfällen oder Spannungsabfällen konfrontiert. Ein Spannungsabfall in der elektrischen Stromversorgung sorgt typischerweise dafür, dass Lichter matt oder trübe wirken. Versorgungsunternehmen sind auch mit kostenintensiver ungeplanter Wartung und steigenden Kosten konfrontiert. 

Stromversorger sind ständig darum bemüht, ihre Anlagen und Systeme vor Schäden zu bewahren, eine zuverlässige und unterbrechungsfreie Stromversorgung zu gewährleisten und ihre Kosten zu reduzieren. Mit FLIR Wärmebildkameras und Automatisierungssoftware-Lösungen lassen sich drohende Systemausfälle und Sicherheitsverstöße rund um die Uhr und auch von einem externen Standort aus schnell und zuverlässig erkennen, bevor sie sich zu einem Problem entwickeln. Das führt unter dem Strich zu einer höheren Zuverlässigkeit und geringeren Kosten.

Ursache und Folgen des Ausfalls

Das Risiko von Stromausfällen und Spannungsabfällen im Stromverteilernetz steigt aufgrund alternder Infrastruktur und fehlender Automationssysteme, die den Zustand von kritischer Ausrüstung an Umspannwerken und anderen Stellen des Netzes überwachen. 

Transformatorflüssigkeitslecks oder ein Versagen der internen Isolierung verursachen zum Beispiel Überhitzung, die zu Ausfällen führt. Viele Versorgungsunternehmen verfügen jedoch nicht über automatisierte Wärmebilderkennungssysteme, die diese Probleme aufzeigen. 

Wodurch auch immer er ausgelöst wurde, kann ein Ausfall eines entscheidenden Umspannwerks zu einer Reihe von anderen Ausfällen führen. Das wiederum kann zu einem großflächigen Ausfall von Bankeinrichtungen, Sicherheitssystemen, Fertigungsanlagen, Lebensmittelkühlung, Kommunikationsnetzen und Verkehrsleitsystemen führen. Und natürlich kann ein Stromversorger, der daran beteiligt ist, große Beträge an Einkünften verlieren und hohe Kosten zu tragen haben, um seine Systeme wieder hochzufahren und in Betrieb zu nehmen

Wärmebildkameras helfen Geld sparen

Wärmebildtechnik kann die Zuverlässigkeit und Sicherheit von Umspannwerken verbessern. Stromversorgungsunternehmen haben zur Überwachung der Umspannwerk-Ausrüstung jahrelang tragbare Wärmebildkameras verwendet. Viele wechseln derzeit jedoch zu permanent installierten Wärmebildkamerasystemen. Durch die Verwendung automatisierter Wärmebildkameras und innovativer Software haben FLIR und seine Partner Überwachungssysteme entwickelt, die Frühwarnungen bezüglich drohender Ausrüstungsausfälle bieten.

Diese Systeme wenden fortschrittliche Erfassungs- und Messtechnologien, Steuerungsverfahren und digitale Kommunikation an. Sie können Probleme antizipieren, entdecken und rasch beheben, wodurch die Instandhaltungskosten sowie das Ausfallrisiko, das Risiko eines Stromausfalls und Produktivitätseinbußen verringert werden. 

Nur ein Beispiel dafür: ein großes Versorgungsunternehmen entdeckte eine heiße Buchsenstange an einem Transformator in einem Umspannwerk und reparierte sie zu einem Preis von nur €12.000. Ein ähnliches Problem, das vor Einführung des Wärmebildtechnikprogramms durch das Unternehmen auftrat, führte zu einem verhängnisvollen Ausfall, der mehr als €2.250.000 an Kosten verursachte.

Einige Umspannwerkkomponente, deren Wärmesignaturen Vorboten für Ausfälle sind, umfassen:

  • Netztransformatoren (Ölstände und Pumpenbetrieb)
  • Laststufenschalter (Ölstände, andere interne Probleme)
  • Isolierdurchführungen (Ölstände und schlechte Verbindungen)
  • Abstandsisolatoren (Feuchtigkeit, Verunreinigung, Verschlechterung)
  • Überspannungsableiter (Verschlechterung der Metalloxidscheiben)
  • Leistungsschalter (Öl- oder SF6-Leckage)
  • Mechanische Trennungen (schlechte Verbindungen, Kontamination)
  • Steuerungsschränke (Abnutzung von Ventilatoren, Pumpen und anderen Komponenten)
  • Batterien

Das Feststellen von Temperaturanstiegen in diesen Komponenten mithilfe von Wärmebildkameras  ermöglicht vorbeugende Wartungstätigkeiten, bevor aufgrund eines kompletten Versagens ein ungeplanter Ausfall entsteht.

Die Grundsätze der Wärmebildtechnik

Der erste Grundsatz der Wärmebildtechnik lautet „viele Komponenten erhitzen sich, bevor sie versagen“.

Zweitens emittieren alle Objekte Wärmestrahlung im Infrarotspektrum, das für das menschliche Auge nicht sichtbar ist.

Drittens wandeln Wärmebildkameras diese Strahlung in klare Bilder um, von denen die Temperaturen abgelesen werden können. Diese berührungslosen Temperaturdaten können in Echtzeit auf einem Monitor dargestellt werden und auch zur Analyse an ein digitales Speichergerät zur Analyse gesendet werden.

Wärmebildkameras benötigen für das Erstellen von Bildern kein Licht und können Hot-Spots schon lange vor dem Zeitpunkt ausmachen, zu dem übermäßige Hitze oder der Isolierungsverlust zu einem Ausfall führt. Sie können in wetterfesten Gehäusen montiert werden und auf Vorrichtungen mit Schwenk-/Neigemechanismen platziert werden, um große Bereiche eines Umspannwerks zu untersuchen. FLIR verfügt über eine große Auswahl an Objektiven mit unterschiedlichen Brennweiten. Daher wir die 24-stündige Überwachung pro Tag bei jedem Wetter und an allen Orten unterstützt.

FLIR Wärmebildkameras erkennen die Differenzen zwischen der Wärmesignatur von elektrischen Komponenten und dem Umgebungshintergrund (wie dem Himmel oder den Wolken). Außerdem können Sie die Temperaturen ähnlicher Komponenten, die sich in geringem Abstand nebeneinander befinden, miteinander vergleichen. Integrierte Logik, Speicher und Datenübertragung ermöglichen es ihnen, die Temperaturen in ihren Bildern mit benutzerdefinierten Einstellungen zu vergleichen und diese Daten zur Trendanalyse, zum Auslösen von Alarmen und zur Erstellung von Ausnahmeberichten an eine zentrale Überwachungsstation zu senden. Sie können sogar Gebäudetechniker in externen Büros über ungewöhnliche Konditionen benachrichtigen, indem eine E-Mail-Nachricht ausgelöst wird. Daher sind sie ideal für Überwachung von Umspannwerk-Ausrüstung ohne Aufsicht.

Typische Systemkonfigurationen

FLIR Systems arbeitet in Zusammenarbeit mit Automatisierungssystem-Anbietern an der Erstellung von benutzerdefinierten Wärmebildtechnik- und berührungslosen Temperaturmesssystemen für Umspannwerke. 

Diese Systeme können automatisch Standortüberwachungsvorgänge durchführen und Ausrüstungstemperaturen überwachen ohne Beobachtung durch Personal. Die Videobilder und ihre Temperaturdaten werden via Ethernet, WLAN oder faseroptische Kabel an eine geeignete Schnittstelle übertragen, die dieses Daten an die zentrale Überwachungsstelle kommuniziert. 

Das Diagramm auf dieser Seite zeigt ein typisches Umspannwerk-Überwachungssystem das FLIR A310 Wärmebildkameras verwendet. Systeme dieser Art wurden weltweit in Umspannwerken installiert. Die fortschrittlichsten Versionen dieser Systeme bieten 3-D-Wärmebild-Modellierung mit Zeitstempel von entscheidender Ausrüstung und entscheidenden Bereichen.

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