Termowizja w diagnostyce instalacji elektrycznych — co naprawdę można zobaczyć kamerą?
W instalacji elektrycznej wiele usterek przez długi czas nie daje wyraźnych objawów. Poluzowane połączenie może jeszcze przewodzić prąd, wyłącznik nadprądowy może działać pozornie normalnie, a zacisk w rozdzielnicy może nagrzewać się dopiero przy większym obciążeniu. W takich sytuacjach kamera termowizyjna pozwala zobaczyć różnice temperatur niewidoczne gołym okiem.
Termowizja jest szczególnie przydatna podczas diagnostyki rozdzielnic, połączeń, zabezpieczeń i innych elementów instalacji pracujących pod obciążeniem. Nie zastępuje jednak pomiarów elektrycznych. Obraz termiczny pokazuje skutek w postaci różnicy temperatur, natomiast ustalenie przyczyny często wymaga dodatkowej kontroli i pomiarów.
Jak działa kamera termowizyjna?
Kamera termowizyjna rejestruje promieniowanie podczerwone emitowane przez obserwowane powierzchnie i przedstawia rozkład temperatur w postaci obrazu termicznego. Dzięki temu można porównać temperaturę sąsiednich przewodów, zacisków, aparatów zabezpieczających lub innych elementów instalacji.
Najwięcej informacji daje badanie wykonywane podczas normalnej pracy instalacji, gdy przez analizowane obwody rzeczywiście płynie prąd. Luźny zacisk może wyglądać prawidłowo przy niewielkim obciążeniu, a wyraźnie nagrzewać się dopiero po uruchomieniu odbiornika o większej mocy.
Interpretacja termogramu nie polega jednak na prostym stwierdzeniu, że „czerwony element jest uszkodzony”. Na odczyt wpływają między innymi obciążenie obwodu, temperatura otoczenia, właściwości powierzchni oraz odbicia promieniowania od błyszczących elementów.
Przegrzewające się połączenia i zaciski
Jednym z najważniejszych zastosowań termowizji w elektryce jest wykrywanie miejsc o podwyższonej temperaturze w połączeniach przewodów. Zwiększona rezystancja styku powoduje wydzielanie ciepła, które może być widoczne na obrazie termicznym.
Przyczyną może być na przykład poluzowany zacisk, niewłaściwie wykonane połączenie, uszkodzenie elementu albo pogarszający się styk. Charakterystycznym sygnałem jest sytuacja, gdy jeden zacisk lub fragment aparatu jest wyraźnie cieplejszy od innych elementów pracujących w podobnych warunkach.
Sama różnica temperatur nie określa jeszcze jednoznacznie przyczyny. Po wykryciu anomalii trzeba sprawdzić element i warunki jego pracy, a dopiero potem zdecydować o naprawie.
Nierównomierne nagrzewanie przewodów i obwodów
Kamera może również pomóc zauważyć przewód lub element obwodu pracujący w wyższej temperaturze niż porównywalne elementy znajdujące się obok. Może to wynikać z większego obciążenia, sposobu prowadzenia przewodów, warunków chłodzenia albo nieprawidłowości w połączeniu.
Nie należy jednak diagnozować przeciążenia wyłącznie na podstawie termogramu. Do prawidłowej oceny trzeba znać między innymi prąd płynący w obwodzie, przekrój i sposób ułożenia przewodu oraz zastosowane zabezpieczenie.
Termowizja wskazuje więc miejsce wymagające uwagi, ale nie zastępuje pomiaru obciążenia i analizy instalacji.
Wyłączniki nadprądowe, RCD i RCBO
Aparatura znajdująca się w rozdzielnicy również nagrzewa się podczas pracy. Pewien wzrost temperatury jest zjawiskiem normalnym, szczególnie przy większym obciążeniu obwodu. Nie każda ciepła obudowa oznacza więc usterkę.
Znaczenie może mieć natomiast wyraźna asymetria. Jeżeli jeden aparat jest znacznie cieplejszy od sąsiednich pracujących w podobnych warunkach albo podwyższona temperatura skupia się w pobliżu konkretnego zacisku, jest to sygnał do dalszego sprawdzenia.
Możliwymi przyczynami są zarówno większe obciążenie danego obwodu, jak i problem ze stykiem lub samym aparatem. Dlatego obraz termiczny powinien być interpretowany razem z informacjami o obciążeniu instalacji.
Połączenia trójfazowe i nierównomierne obciążenie
W instalacjach trójfazowych termowizja może pokazać różnice temperatur pomiędzy torami prądowymi. Jeżeli jeden przewód, zacisk lub aparat jest wyraźnie cieplejszy, może to być związane z innym obciążeniem danej fazy albo lokalnym problemem połączenia.
Rozróżnienie tych sytuacji wymaga dodatkowych pomiarów prądu. Sam termogram nie pozwala stwierdzić, czy przyczyną jest nierównomierny rozkład obciążenia, zwiększona rezystancja styku czy inny problem.
Termowizja nie mierzy rezystancji izolacji
Jednym z częstych błędów jest traktowanie kamery termowizyjnej jako urządzenia pozwalającego wykryć każdy rodzaj uszkodzenia przewodu. Tak nie jest.
Kamera nie mierzy rezystancji izolacji i na podstawie samego obrazu termicznego nie można potwierdzić, że izolacja przewodu jest prawidłowa lub uszkodzona. Do oceny rezystancji izolacji służą odpowiednie pomiary elektryczne.
Uszkodzenie może czasami prowadzić do nagrzewania widocznego kamerą, ale tylko wtedy, gdy w konkretnych warunkach powoduje ono mierzalny efekt cieplny. Brak anomalii na termogramie nie jest więc potwierdzeniem prawidłowej izolacji.
Gdzie termowizja jest szczególnie przydatna?
Badanie można wykorzystywać zarówno w budynkach mieszkalnych, jak i w większych instalacjach technicznych. Zakres kontroli zależy od obiektu i problemu, który ma zostać zdiagnozowany.
- rozdzielnice elektryczne i ich połączenia;
- zaciski przewodów i szyny połączeniowe;
- wyłączniki nadprądowe, RCD i RCBO;
- połączenia instalacji trójfazowych;
- większe odbiorniki i ich przyłącza;
- styczniki, przekaźniki i inne elementy sterowania;
- instalacje fotowoltaiczne i elementy ich części elektrycznej;
- rozdzielnice oraz urządzenia w instalacjach przemysłowych i technicznych.
Dlaczego obciążenie instalacji podczas badania ma znaczenie?
Termowizja pokazuje temperaturę występującą w momencie badania. Jeżeli przez analizowany obwód praktycznie nie płynie prąd, część problemów może pozostać niewidoczna.
Przykładowo słabe połączenie w obwodzie piekarnika może nie wyróżniać się temperaturą, gdy urządzenie jest wyłączone. Po dłuższej pracy przy większym prądzie różnica może stać się znacznie bardziej widoczna.
Dlatego przy ocenie termogramu trzeba wiedzieć, które urządzenia pracowały podczas badania i jakie było przybliżone obciążenie analizowanych obwodów. Porównywanie obrazów wykonanych w zupełnie różnych warunkach może prowadzić do błędnych wniosków.
Nie każda wysoka temperatura oznacza awarię
Elementy instalacji elektrycznej podczas normalnej pracy wydzielają ciepło. Aparat obciążonego obwodu może być cieplejszy od aparatu obwodu, przez który w danym momencie prawie nie płynie prąd.
W diagnostyce ważna jest więc nie tylko temperatura bezwzględna, ale również:
- różnica temperatur pomiędzy podobnymi elementami;
- miejsce występowania podwyższonej temperatury;
- wartość prądu płynącego przez obwód;
- czas pracy pod obciążeniem;
- temperatura otoczenia;
- konstrukcja i dopuszczalne warunki pracy badanego urządzenia.
Przykładowo równomiernie cieplejszy aparat może po prostu zasilać obciążony obwód. Znacznie bardziej interesujący diagnostycznie jest mały, lokalny obszar wysokiej temperatury występujący przy jednym zacisku.
Odbicia mogą wyglądać jak gorące miejsca
Termogram również można błędnie odczytać. Metalowe, błyszczące powierzchnie mogą odbijać promieniowanie cieplne pochodzące od innych obiektów. Kamera może wtedy pokazać pozornie gorący punkt, który w rzeczywistości jest odbiciem.
Z tego powodu prawidłowe badanie wymaga nie tylko dobrej kamery, ale również odpowiedniej interpretacji obrazu. Sam kolor widoczny na ekranie nie jest diagnozą.
Termowizja i pomiary elektryczne uzupełniają się
Dużą zaletą termowizji jest możliwość szybkiego porównania wielu elementów podczas ich normalnej pracy. Kamera może wskazać miejsce wymagające dokładniejszego sprawdzenia bez konieczności wcześniejszego demontażu każdego elementu.
Jeżeli zostanie wykryta anomalia, dalsza diagnostyka może obejmować odpowiednie pomiary elektryczne, kontrolę połączenia, sprawdzenie obciążenia obwodu lub ocenę zastosowanego aparatu.
Termowizja nie zastępuje więc pomiarów takich jak rezystancja izolacji, impedancja pętli zwarcia, ciągłość przewodów ochronnych czy sprawdzenie działania urządzeń ochronnych. Odpowiada na inne pytanie: które elementy instalacji zachowują się cieplnie inaczej i wymagają dokładniejszej kontroli?
Kiedy badanie termowizyjne ma największy sens?
Termowizja jest szczególnie użyteczna wtedy, gdy problem pojawia się podczas pracy instalacji: występuje nagrzewanie, zapach przegrzania, niestabilne działanie urządzeń albo podejrzenie problemu z połączeniem. Może być także stosowana profilaktycznie w instalacjach, w których ciągłość pracy ma duże znaczenie lub gdzie występują znaczne i długotrwałe obciążenia.
Nie oznacza to jednak, że każde mieszkanie wymaga regularnego badania kamerą według jednego harmonogramu. Potrzeba i częstotliwość kontroli powinny wynikać z rodzaju instalacji, warunków jej eksploatacji, wcześniejszych problemów oraz celu badania.
Termogram wskazuje objaw — diagnostyka powinna znaleźć przyczynę
Największą wartością kamery termowizyjnej nie jest samo wykonanie kolorowego zdjęcia rozdzielnicy. Istotne jest znalezienie nietypowej różnicy temperatur, prawidłowe jej zinterpretowanie i ustalenie, dlaczego powstała.
Gorący zacisk może wskazywać na problem z połączeniem, ale może też pracować w innych warunkach niż elementy znajdujące się obok. Ciepły wyłącznik może być normalnie obciążony albo wymagać dalszej kontroli. Brak widocznego przegrzania nie potwierdza natomiast prawidłowego stanu całej instalacji.
Dlatego termowizja najlepiej sprawdza się jako część diagnostyki: pozwala szybko zlokalizować nietypowe zjawiska cieplne, a następnie skierować dalsze oględziny i pomiary dokładnie tam, gdzie są potrzebne.