Termowizja w pomiarach elektrycznych to bezdotykowa diagnostyka połączeń, aparatów i przewodów za pomocą kamery termowizyjnej, która rejestruje promieniowanie podczerwone i zamienia je na obraz rozkładu temperatury. Pozwala wykryć przegrzane styki, przeciążone obwody i asymetrię faz w instalacji pracującej pod obciążeniem, zanim dojdzie do awarii lub pożaru.
Zostań elektrykiem z uprawnieniami SEP
Kurs online G1 / G2 / G3 + egzamin państwowy - 100% zdawalności
z kodem ELEKTRYCZKA = 10% rabatu!
Jak kamera termowizyjna „widzi” instalację elektryczną?
Każde ciało cieplejsze od zera bezwzględnego wysyła promieniowanie podczerwone, niewidoczne dla oka. Kamera termowizyjna ma matrycę czułą na to promieniowanie i przelicza je na temperaturę powierzchni, a wynik pokazuje w kolorach. Taki obraz nazywa się termogramem. Kamery do diagnostyki pracują w tzw. oknach atmosferycznych, w których powietrze dobrze przepuszcza podczerwień: 3–5 μm albo 8–15 μm.
W instalacji elektrycznej źródłem ciepła jest sam przepływ prądu. Moc tracona na każdym połączeniu wynika z prawa Joule’a-Lenza:
P = I² · R
- P – moc zamieniana w ciepło w miejscu połączenia, w watach (W)
- I – prąd płynący przez połączenie, w amperach (A)
- R – rezystancja styku lub zacisku, w omach (Ω)
Policz to dla zacisku obwodu obciążonego prądem 32 A. Dobrze dokręcony, o rezystancji 0,5 mΩ, wydziela około 0,5 W. Ten sam zacisk poluzowany do 5 mΩ wydziela już ponad 5 W, skupione w punkcie wielkości śrubki. Dziesięciokrotny wzrost rezystancji styku daje dziesięciokrotnie więcej ciepła i właśnie ten gorący punkt kamera pokazuje na tle chłodniejszych sąsiadów.
Jakie usterki wykrywa badanie termowizyjne?
Termogram nie mówi wprost, co się zepsuło – pokazuje, gdzie jest za ciepło. Charakter plamy cieplnej podpowiada jednak przyczynę:
- Poluzowane lub skorodowane połączenie – mały, wyraźny gorący punkt na zacisku, szynie albo styku bezpiecznika. Na początku przegrzany obszar może mieć średnicę poniżej 1,5 mm.
- Przeciążenie – cieplejszy na całej długości przewód albo wszystkie aparaty w rozdzielnicy wyraźnie powyżej temperatury otoczenia. Może to też oznaczać za mały przekrój żyły.
- Asymetria obciążenia faz – w obwodzie trójfazowym jedna faza cieplejsza od dwóch pozostałych przy podobnej budowie toru.
- Degradacja izolacji i usterki urządzeń – lokalne przegrzanie silnika, transformatora czy przekaźnika.
Przeciążenie, złe połączenie i asymetria faz potrafią dać bardzo podobny obraz cieplny. Dlatego po termogramie przychodzi pomiar: pomiar natężenia prądu w każdej fazie miernikiem cęgowym i sprawdzenie spadków napięcia na zabezpieczeniach. Dopiero zestawienie temperatury z rzeczywistym obciążeniem pozwala wskazać przyczynę.
Jak przygotować instalację do badania termowizyjnego?
Termowizja działa tylko na instalacji, która pracuje. Badanie wykonuje się podczas normalnej pracy obiektu, gdy urządzenia są rozgrzane i w stanie ustalonym, przy obciążeniu co najmniej 40% typowego – taki próg podaje amerykańska norma NFPA 70B. Najlepszy moment to obciążenie szczytowe.
Skąd ten próg? Ciepło z wadliwego połączenia rośnie z kwadratem prądu. Przy 40% obciążenia ten sam luźny zacisk wydziela tylko 0,4² = 0,16, czyli 16% mocy cieplnej z pełnego obciążenia. Przy 20% byłyby to zaledwie 4%, a usterka zlewa się z tłem. Badanie wykonane w nocy na prawie pustej rozdzielnicy może więc niczego nie wykazać, choć problem istnieje.
Na czas badania zdejmuje się osłony rozdzielnic, żeby kamera widziała zaciski i szyny bezpośrednio. Plastikowa pokrywa zatrzymuje promieniowanie i kamera pokaże jej temperaturę, a nie temperaturę styku pod spodem. Zdejmowanie osłon pod napięciem to praca dla osoby z odpowiednimi kwalifikacjami eksploatacyjnymi, zgodnie z zasadami BHP przy urządzeniach energetycznych.
Czym jest emisyjność i dlaczego zmienia odczyt temperatury?
Emisyjność (ε) mówi, jak skutecznie powierzchnia wypromieniowuje ciepło w porównaniu z idealnym ciałem czarnym. Przyjmuje wartości od 0 do 1. Powierzchnia o niskiej emisyjności działa jak lustro: kamera rejestruje wtedy głównie ciepło odbite od otoczenia – lampy, ręki, sąsiedniej szyny – a nie temperaturę samego elementu.
| Powierzchnia | Przybliżona emisyjność ε | Wiarygodność odczytu |
|---|---|---|
| wypolerowana miedź, aluminium | poniżej 0,10 | odczyt niewiarygodny, przeważa odbicie |
| metal chropowaty lub utleniony | 0,6 i więcej | użyteczny po ustawieniu ε w kamerze |
| farba o gładkim wykończeniu | około 0,90 | dobry |
| woda, skóra człowieka | około 0,98 | bardzo dobry |
Poniżej ε = 0,5 dokładny pomiar temperatury jest mało prawdopodobny. Na błyszczącej szynie miedzianej termografista nakleja kawałek taśmy izolacyjnej o wysokiej emisyjności i mierzy temperaturę na niej. Wynik zależy też od ustawionej temperatury odbitej, odległości i nasłonecznienia, dlatego przy badaniach na zewnątrz unika się bezpośredniego słońca.
Jak ocenić wynik i kiedy reagować?
W elektrotechnice ważniejsza od temperatury bezwzględnej jest różnica temperatur: między podobnymi elementami przy podobnym obciążeniu (np. trzema fazami tego samego wyłącznika) albo między elementem a otoczeniem. Wytyczne amerykańskiego stowarzyszenia NETA wymagają natychmiastowego działania, gdy różnica między podobnymi elementami przekracza 15°C albo gdy element jest cieplejszy od otoczenia o ponad 40°C.
Naprawy planuje się według zagrożenia: najpierw miejsca grożące pożarem, potem te, które zagrażają ważnym urządzeniom, na końcu niewielkie odchylenia od normy. Każde znalezisko dokumentuje się w raporcie parą zdjęć – w podczerwieni i w świetle widzialnym – z opisem warunków pomiaru, obciążenia i ustawionej emisyjności. Powtórne badanie po naprawie potwierdza, że temperatura wróciła do poziomu sąsiednich elementów.
Kto wykonuje badania termowizyjne i jak często?
W Polsce żaden przepis nie nakłada obowiązku okresowej termowizji instalacji. Wymagają jej jednak coraz częściej ubezpieczyciele zakładów przemysłowych. Ubezpieczyciel określa wtedy we własnych wytycznych częstotliwość badania, minimalne parametry kamery i kwalifikacje wykonawcy, a samo badanie zleca się zwykle niezależnej firmie zewnętrznej.
Operator kamery potrzebuje dwóch rodzajów kompetencji: termograficznych (np. certyfikat według ISO 18436-7) i elektrycznych. Bez świadectwa kwalifikacyjnego eksploatacji urządzeń elektrycznych nie wolno mu otwierać szaf ani zdejmować osłon – może jedynie obsługiwać kamerę z bezpiecznej odległości. Dla elektryka z uprawnieniami G1 termowizja jest więc naturalnym rozszerzeniem pracy przy eksploatacji rozdzielnic.
Termowizja uzupełnia, ale nie zastępuje pomiarów odbiorczych i okresowych wykonywanych według normy PN-HD 60364-6. Kamera nie zmierzy rezystancji izolacji, impedancji pętli zwarcia ani czasu zadziałania RCD. Na egzaminie SEP grupy 1 w części eksploatacyjnej może pojawić się pytanie o metody oceny stanu połączeń i zestyków w rozdzielnicy – wtedy badanie termowizyjne pod obciążeniem jest jedną z poprawnych odpowiedzi.
Najczęściej zadawane pytania
Kamera mierzy wyłącznie temperaturę powierzchni, więc nie widzi przewodów przez tynk. Przewód pod tynkiem staje się widoczny tylko wtedy, gdy płynący przez niego prąd nagrzeje go na tyle, że ogrzeje także powierzchnię ściany. Nieobciążony przewód pozostaje dla kamery niewidoczny.
Badanie powinna wykonywać osoba z kwalifikacjami termograficznymi, np. certyfikatem według ISO 18436-7, oraz ze świadectwem kwalifikacyjnym do eksploatacji urządzeń elektrycznych. Bez uprawnień elektrycznych operator nie może otwierać szaf ani zdejmować osłon. Do celów ubezpieczeniowych badanie wykonuje niezależna firma zewnętrzna.
Przepisy nie narzucają częstotliwości, a w zakładach ubezpieczonych termin wynika z wytycznych ubezpieczyciela. Zakład może badać częściej, jeśli wynika to z jego procedur i poziomu zagrożenia. Ważne, żeby kolejne badania odbywały się przy podobnym obciążeniu, bo wtedy da się porównać trend temperatur.
Koszt zwykle liczy się od liczby punktów pomiarowych, czyli badanych rozdzielnic, złączy i urządzeń. W ofertach firm pojawiają się stawki rzędu kilkudziesięciu złotych za punkt, malejące przy większej liczbie punktów. O cenie decydują też zakres raportu i wymagania ubezpieczyciela.
Źródła:
- Kamery termowizyjne do inspekcji elektrycznych – Fluke
- Termowizyjna diagnostyka urządzeń elektrycznych – elektro.info
- Kamery termowizyjne w diagnostyce urządzeń elektrycznych – Fachowy Elektryk
