Elektrische onbalans en overbelastingen detecteren

engineeringnet.be
ONDERHOUD & PRAKTIJK
Warmtebeeldcamera’s
Elektrische
onbalans en
overbelastingen
detecteren
Warmtebeelden vormen een gemakkelijke manier om schijnbare
temperatuurverschillen in industriële elektrische driefasencircuits te
identificeren en te vergelijken met de normale bedrijfsomstandigheden.
ceerde stroom worden doorgeleid naar
de nulleider, waardoor het nutsbedrijf
het gebruik van piekstroom aan de
gebruiker doorbelast. In de praktijk is
het vrijwel onmogelijk om een perfecte
balans te krijgen tussen de spanningen
in de drie fasen. Om bedieningspersoneel van de apparatuur te helpen bij
het bepalen van acceptabele onbalansniveaus, heeft de National Electrical
Manufacturers Association (NEMA)
specificaties voor meervoudige apparatuur opgesteld. Deze basisrichtlijnen
zijn een nuttig vergelijkingsmiddel bij
het plegen van onderhoud en zoeken
van storingen.
Wat controleren?
Maak warmtebeelden van alle elektrische panelen en andere hoogbelaste
E
lektrische onbalans kan worden veroorzaakt door verschillende factoren:
een probleem in de stroomtoevoer, lage
spanning in een lijn of een defecte isolatieweerstand in de motorwikkelingen. Zelfs door
een geringe onbalans in de spanning kunnen
contacten worden aangetast waardoor de hoeveelheid geleverde spanning afneemt, terwijl
motoren en andere lasten overmatig stroom
zullen trekken en minder koppel zullen leveren (met de daarbij behorende mechanische
belasting) en sneller defect raken. Een ernstige
onbalans kan een zekering doen doorslaan,
waardoor de werking wordt beperkt tot een
enkele fase. Ondertussen zal de ongebalan-
aansluitpunten, zoals aandrijvingen, onderbrekers, besturingen etc. Volg het circuit waarin u
hogere temperaturen waarneemt en onderzoek
daarmee in verbinding staande aftakkingen
en belastingen.
Controleer panelen en andere aansluitingen
met de afdekplaat verwijderd. Idealiter zou u
elektrische apparatuur in stabiele toestand en
op volledige bedrijfstemperatuur moeten controleren, met ten minste 40% van de nominale
belasting. Op die manier kunnen metingen
correct worden geëvalueerd en vergeleken
met de normale bedrijfsomstandigheden.
Waarnaar zoeken?
Gelijke belasting moet overeenkomen met
gelijke temperaturen. In een situatie met ongebalanceerde belasting zal/zullen de zwaarder
belaste fase(n) warmer zijn dan de andere,
door de warmte die door de weerstand wordt
Punt van aandacht bij warmtebeeldtechniek
Thermografie wordt in eerste instantie toegepast voor het lokaliseren
van elektrische en mechanische afwijkingen. Ondanks dat dikwijls de
tegenovergestelde indruk bestaat, is de temperatuur van een apparaat (zelfs
de relatieve temperatuur ervan) misschien niet altijd de beste indicatie voor
de bedrijfszekerheid van een apparaat. Er moet met veel andere factoren
rekening worden gehouden, zoals verandering van omgevingstemperatuur en
mechanische of elektrische belastingen, zichtbare aanwijzingen, de kritikaliteit
van componenten, de geschiedenis van gelijksoortige onderdelen, gegevens
van andere tests etc. Al deze aspecten geven aan dat thermografie het best
gezien kan worden als onderdeel van een uitgebreid toestandsbewakings- en
voorspellend onderhoudsprogramma. <<
MAINTENANCE MAGAZINE n° 104 - maart 2011 15
engineeringnet.be
ONDERHOUD & PRAKTIJK
gegenereerd. Een ongebalanceerde belasting,
overbelasting, een slechte verbinding en een
harmonische onbalans kunnen echter allemaal
een soortgelijk patroon veroorzaken. De elektrische belasting moet worden gemeten om het
probleem te diagnosticeren. Opmerking: als
een circuit of lijn koeler is dan normaal, kan
dat duiden op een defecte component.
Het is een logische procedure een traject
voor periodieke inspectie op te stellen dat
alle belangrijke elektrische aansluitingen
omvat. Met behulp van de software die met
de warmtebeeldcamera wordt meegeleverd,
kunt u alle door u vastgelegde beelden op
een computer opslaan en uw metingen op
een later tijdstip terugvinden. Op die manier
beschikt u over uitgangsbeelden die u kunt
vergelijken met toekomstige beelden. Deze
procedure helpt te bepalen of een warme of
koele plek uitzonderlijk is. Bij de uitvoering
van corrigerende maatregelen helpen nieuwe
beelden u te bepalen of reparaties succesvol
zijn geweest.
de beveiliging en schakelinstallatie aan de
spanningszijde op spanningsdalingen. In
het algemeen mag de netspanning niet meer
dan 10% afwijken van de normwaarde op
het typeplaatje. De spanning van nulleider
naar aarde duidt aan hoe zwaar uw systeem
is belast en kan u helpen bij het volgen van
harmonische stromen. Als de spanning van
nulleider naar aarde hoger is dan 3%, dient
nader onderzoek plaats te vinden.
Belastingen zijn niet constant en een fase
kan plotseling 5 procent lager zijn in een
lijn wanneer een aanzienlijke enkelfasige
belasting wordt ingeschakeld. Spanningsdalingen over de zekeringen en schakelaars
kunnen zich ook openbaren als onbalans bij
de motor en overmatige warmte ter plaatse
van de oorzaak van de storing. Voordat u
aanneemt dat de oorzaak is gevonden, dient
“Red Alert”
De prioriteit bij reparaties hoort in eerste
instantie te liggen bij de veiligheid, d.w.z.
condities van apparatuur waarbij een veiligheidsrisico bestaat, gevolgd door de kritikaliteit van de apparatuur en de omvang van de
temperatuurstijging. Volgens de richtlijnen
van NETA (InterNational Electrical Testing
Association) moet onmiddellijk actie worden
ondernomen wanneer het temperatuurverschil
(AT) tussen gelijksoortige elektrische componenten onder gelijke belasting meer dan
15 °C bedraagt of wanneer het AT tussen een
elektrische component en de omgevingstemperatuur hoger is dan 40 °C.
De NEMA-normen (NEMA MG 1 -12.45)
waarschuwen tegen het laten draaien van een
motor wanneer de spanningsonbalans groter
is dan één procent. In feite beveelt NEMA
aan motoren terug te regelen indien zij met
een hogere onbalans draaien. Veilige onbalanspercentages kunnen afwijken bij andere
apparatuur.
Mogelijke kosten bij
storingen
Een gebruikelijk gevolg van spanningsonbalans is een motorstoring. De totale kosten zijn
een combinatie van de kosten van een motor,
het arbeidsloon voor het vervangen van een
motor, de kosten van verwijderde producten
ten gevolge van mislukte productie, het in
bedrijf houden van de productielijn en verlo16
MAINTENANCE MAGAZINE n° 104 - maart 2011
Bij thermografie moet met vele factoren rekening gehouden worden: verandering van
omgevingstemperatuur en mechanische of elektrische belastingen, zichtbare aanwijzingen, de kritikaliteit van componenten, de geschiedenis van gelijksoortige onderdelen,
gegevens van andere tests, ...
ren omzet bij uitval van een lijn.
Aangenomen dat de kosten voor vervanging van een 50 pk-motor ieder jaar €5.000
inclusief arbeidsloon bedragen. Aangenomen
dat er per jaar sprake is van 4 uur uitval,
met een verlies aan omzet van €6.000 per
uur. Totale kosten: €5.000 + (4x €6.000) =
€29.000 per jaar
Vervolgacties
Wanneer op een warmtebeeld een gehele
geleider warmer blijkt te zijn dan andere
componenten in een gedeelte van een circuit,
is de geleider mogelijk te dun of overbelast.
Controleer de specificatie van de geleider en
de werkelijke belasting om vast te stellen of
dit het geval is. Gebruik een multimeter met
tang, een stroomtang of een Power Quality
Analyzer om de spanningsbalans en belasting in iedere fase te controleren. Controleer
u de stroommetingen nogmaals met zowel
de warmtebeeldcamera als de multimeter of
stroomtang uit te voeren. Noch voedings-,
noch aftakkingscircuits mogen tot aan de
maximaal toegestane limiet worden belast.
Bij de vergelijking van de circuitbelastingen
dient ook rekening te worden gehouden met
harmonischen. De meest gebruikelijke oplossing bij overbelasting is de belastingen tussen
de circuits onderling te herverdelen of deze
te regelen wanneer belastingen tijdens het
proces worden ingeschakeld. Met behulp van
de bijbehorende software kan ieder verdacht
probleem dat met een warmtebeeldcamera
is gevonden worden gedocumenteerd in een
rapport met tevens een warmtebeeld en een
digitale afbeelding van de apparatuur. Dat
is de beste manier om problemen te communiceren en reparatievoorstellen te doen. <<