Infračervená okna – nový prostředek pro termografické měření el. rozváděčů a skříní
 | |||||||||
| Infračervená okna – nový prostředek pro termografické měření el. rozváděčů a skříní Ing. Jiří Svoboda, TMV SS spol. s r. o. Již téměř 40 let od uvedení vůbec prvního termografického systému na světě na trh (byl to dnes již neexistující výrobek švédské firmy AGEMA Infrared Systems – dnes FLIR Systems, který se prodával pod označením AGA Thermovision® 665) jsou termografické (termovizní) diagnostické kontroly či měření vykonávány také v oblasti rozvodu elektrické energie. Tyto kontroly se vykonávají na venkovních a vnitřních rozvodech (v rozvodnách), a to v podstatě na všech napěťových úrovních, tj. od napěťových soustav mn (malé napětí) až po zvn (zvlášť vysoké napětí).  Obr. 1. Příklad nedostatečného zobrazení závady IČ-kamerou Postup termografických měření infračerveným termografickým systémem (dále IČ-kamerou) spočívá v zaměřování jednotlivých částí a prvků rozvodu elektrické energie a jejich kontrole na oteplení, a to jak v jednotlivých částech, tak – v případě třífázových rozvodů – mezi stejnými částmi. Zatímco na venkovních rozvodech a v rozvodnách je možné části a prvky elektrických rozvodů zaměřovat IČ-kamerou přímo, u vnitřních rozvoden jsou živé části elektrického rozvodu, včetně dalších prvků a přístrojů (spínače, vypínače, pojistky atd.), zabudovány do skříní a rozváděčů, takže k jejich zaměření při termografické kontrole je nutné skříně (rozváděče, svorkovnice apod.) otevřít nebo sejmout příslušné kryty. Obr. 2. Rozdíl teplot mezi kabelovým okem (horní) fáze s oteplením oproti stejnému prvku dalších dvou fází (střední a dolní)
Proč je nutné přímo „vidět„ kontrolované zařízení, je schematicky naznačeno na obr. 1. itém prvku elektrického rozvodu umístěném ve skříni vznikne závada, která se projeví zvýšenou teplotou – oteplením. Z fyziky je známo, že teplo se šíří vedením, prouděním a sáláním (zářením). Stejně tak se šíří tepelná energie od prvku ze zvýšenou teplotou. Na skříni či krytu rozváděče (pokud je daný prvek umístěn tak, že může dojít k přenosu tepla především sáláním) se vytvoří teplotní reliéf, který lze zobrazit pomocí IČ-kamery. Bohužel ale není možné určit, kde a jaký prvek ve skříni vykazuje oteplení, a už vůbec ne, jaká je jeho teplota či oteplení (obr. 2). Hlavním důvodem je to, že není možné IČ-kamerou zaměřit přímo vlastní prvek vykazující zvýšenou teplotu, protože kovové dveře skříně či kovový kryt rozváděče (jako ostatně většina materiálů a látek, včetně skla) nejsou pro tepelné infračervené fotony, které snímají a dále vyhodnocují IČ-kamery, transparentní*).  Obr. 3. Schéma úplné sestavy IČ- okna; A a B – bezpečnostní šrouby a kryt, C – těsnění, D – upevňovací šrouby vlastního držáku, E – držák s oknem M, P nebo C Existuje mnoho speciálních materiálů používaných jako infračervená optika (objektivy, okna apod.), které jsou transparentní v již jmenovaných pásmech infračervené oblasti. Výborným prvkem je v tomto smyslu např. germanium, které se používá jako základní prvek především pro objektivy IČ-kamer. Avšak jeho cena i materiálové vlastnosti (provozní teplota je omezena hodnotou +55 °C) jsou velmi limitující faktory a vlastně vylučují jeho širší použití. Také většina ostatních známých a průmyslově vyráběných infračervených materiálů má jeden základní nedostatek, totiž vysokou cenu. IČ-okna firmy HAWK IR Před několika lety začala firma HAWK IR (se sídlem v Clevelandu, V. Británie) vyrábět dva, resp. tři typy cenově dostupných speciálních IČ-okna, která jsou po uskutečněných testech a po příslušných schvalovacích procedurách nabízena na trhu a také již několik let je přední světoví výrobci zabudovávají do dveří svých skříní a krytů rozváděčů. S jejich pomocí je možné kontrolovat výzbroj a výstroj skříní a rozváděčů elektrických rozvodů bez nutnosti otevírání skříní či odstraňování krytů. Obr. 6. Průhled IČ-oknem HAWK IR C ve viditelném spektru
Firma HAWK vyrábí mj. tři typy IČ-oken, a to ve velikostech (průměrech) vlastního průhledu 50, 75 a 100 mm:
Vlastní průhledy M, P a C jsou zasazeny do speciálního držáku (obr. 3).  Obr. 9. IČ-kamera FLIR ThermaCAM® P 65 Typ M (obr. 4) je v podstatě hrubé síto s dostatečně velkými oky umožňujícími průhled IČ-kamerou, a zabraňujícími pronikání větších předmětů do kontrolovaného prostoru. Tento typ okna však v místě montáže hermeticky neodděluje prostor mezi např. uzavřenou skříní a prostorem před ní. Doporučená oblast použití jsou napěťové soustavy mn a (maximálně) nn. Typ P je okno vyrobené z polymeru. Je známo, že určité syntetické materiály (např. polyetylen nebo polymer) jsou transparentní i v tzv. dlouhovlnném infračerveném pásmu. Polymerní IČ-okno ve srovnání se sítovým oknem hermeticky odděluje prostor skříně od prostoru před ní. Doporučená oblast použití okna IČ s polymerem jsou napěťové soustavy mn a nn. Částečnou nevýhodou tohoto okna je neprůhlednost polymeru ve viditelné oblasti (není tedy možná vizuální kontrola) a možnost použití do teploty +100 °C.  Obr. 10. Kontrola vnitřku skříně IČ-kamerou Typ C (obr. 5) je okno vyrobené z CaF2 (kalcium fluorid) se speciální úpravou povrchu. Tento typ IČ-okna je určen pro použití ve všech napěťových soustavách. Má velmi dobré vlastnosti, např. téměř úplnou propustnost ve viditelném spektru a poměrně vysokou propustnost v infračerveném dlouhovlnném spektru (obr. 6 a obr. 7), což umožňuje nejen vizuální průhled oknem, ale také použití IČ-kamery. Rovněž příznivé vlastnosti, jako je např. tepelná odolnost kalcia fluoridu do +250 °C, nerozpustnost ve vodě, velká odolnost proti slabým kyselinám, alkalitám a organickým rozpouštědlům, ale především dostupná cena, jej předurčují k širokému použití všude tam, kde je třeba bezpečně oddělit živé části elektrických rozvodů se zajištěním kontroly a měřením jejich jednotlivých prvků a částí. Při měření IČ-kamerou (firma HAWK spolupracuje především s firmami používajícími IČ-kamery firmy FLIR – obr. 9) jsou kontrolovány vnitřní části skříní tak, jak je naznačeno na obr. 10.
Obr. 11. Příklad termogramu zhotoveného přes IČ-okno HAWK IR C Range Zabudování IČ-oken firmy HAWK IR do dveří skříní či krytů rozváděčů je velmi snadné. Výrobek je dodáván kompletní (obr. 12), včetně návodu na instalaci, šablon apod. Instalaci okna, která spočívá pouze ve vyvrtání otvorů podle přiložené šablony a montáži okna, lze zvládnout v době kratší než 10 min. Výrobky firmy HAWK IR, které mají mj. certifikaci v USA, Kanadě, Velké Británii a jsou certifikovány jako výrobky s krytím IP65 (při upevněném bezpečnostním krytu), nabízí společnost TMV SS s. r. o., která je výhradním obchodním zástupcem firmy HAWK IR pro Českou republiku a Slovensko. Další informace mohou zájemci získat na adrese: TMV SS spol. s r. o. *) Určitá skla sice jsou částečně transparentní v tzv. blízkém, krátkovlnném a středním pásmu infračervené oblasti elektromagnetického spektra, ale vůbec nejsou transparentní v tzv. dlouhovlnném pásmu, ve kterém pracují většinou používané IČ-kamery pro diagnostické kontroly elektrických rozvodů. | |||||||||
