Lämpökuvassa ympäristöään kuumempana näkyvä kohde ei sähkölaitteistossa välttämättä ole viallinen.

Teollisuuslaitoksen sähkökeskuksessa rätisee. Huonosti kiristetty liitos on vuosikausien kuluessa löystynyt niin, että liitoksessa on alkanut kipinöidä. Kuumuudessa haurastunut johdineristekin on jo osin rapissut pois. Kohta komponentin päälle kertynyt pöly jo kytee… Merkittävä osa tulipaloista saa alkunsa sähköasennuksista tai sähkölaitteista.

Rakennusten rakenteiden lämpökuvausta on tehty jo vuosia. Sähkölaitteistojakin on kuvattu, useimmiten rakennusten kuvauksiin keskittyneiden henkilöiden toimesta, mutta yleistyneet sähköpalot ovat lisänneet tarvetta kuvauksille, joissa on otettu huomioon sähkölaitteiston lämpenemisen erityispiirteet.

Sähkölaitteiston lämpökuvaus on rakennusten kuvaukseen nähden hyvin erilainen toimenpide. Vaikka itse kuvausvälineistö on käytännössä samaa, kuvaajan on tunnettava sähkölaitteiston toimintaa ja eri komponenttien sallittuja lämpenemiä.

Lämpökuvassa ympäristöään kuumempana näkyvä kohde ei sähkölaitteistossa välttämättä ole viallinen ja toisaalta esimerkiksi kiiltävästä liittimestä saatu lämpötila-arvo ei välttämättä vastaa todellisuutta. Lämpökuvaa on aina osattava tulkita ja erityisesti tämä korostuu sähkölaitteistoja kuvattaessa.

Sähkö on yleinen tulipalon syy

Sähkö on suurin yksittäinen syy palovahinkoihin Suomessa ja Pohjoismaissa. Sähkölaitteistoissa syttyvät palot etenevät usein siten, että ylikuumeneminen aiheuttaa eristeiden vaurioitumisen, josta seuraa valokaari. Se johtaa tulipalon syttymiseen. Vajaa puolet sähkölaitteistopaloista saa alkunsa huonoista liitoksista jako- tai pääkeskuksissa, jakorasioissa tai kojerasioissa. Palamaan voi syttyä sähkölaitteen tai -asennuksen vikaantunut komponentti. Sähköinen vika voi myös tuottaa niin paljon lämpöä, että lähellä olevat palavat aineet syttyvät. Ensimmäisestä viasta voi seurata tapahtumaketju, joka johtaa muiden komponenttien vikaantumiseen ja palon syttymiseen.

Lämpökuvaus on kunnossapidon väline

Tyypillisesti sähkölaitteissa ja -laitteistoissa paloon johtaneiden teknisten vikojen taustalta on löydettävissä puutteellista tai jopa kokonaan laiminlyötyä kunnossapitoa.

Lämpökuva paljastaa vikapaikan: Kytkinvarokkeen lähtöpuolella on suurempi lämpötilaero vaiheiden välillä kuin tulopuolella. Kuvan kuumin kohtakin on liitoksen lähellä.

Sähköturvallisuuslain mukaan sähkölaitteiston haltijan on huolehdittava laitteiden kunnosta. Tässä ovat apuna määräaikaistarkastukset, kunnossapitotarkastukset sekä huolto- ja kunnossapito-ohjelmat. Apuvälineenä näissä voi olla laitteiston säännöllinen lämpökuvaus. Normaalista poikkeavat lämpötila-arvot voivat paljastaa päällepäin näkymättömiä vikoja, jotka muuten voisivat aiheuttaa suurempia vahinkoja.

Lämpötilapoikkeamia sähköjärjestelmissä voivat aiheuttaa esimerkiksi huonot liitokset, erilaiset komponenttiviat, eristysviat, johdotusvirheet, alimitoitetut komponentit sekä harmoniset yliaallot. Lämpeneminen voi johtua useasta eri syystä, ja siksi on sähkölaitteiston lämpökuvauksia tekevän henkilön käytännössä välttämätöntä tuntea termodynamiikan perusteet sekä laitteiston toiminta. Syyn selvittämiseksi on tehtävä muitakin mittauksia, joista tärkein on kuormituksen (virran) mittaaminen.

Lämpökuvausten suoritusajankohdat kunnossapidossa

Kunnossapidon lämpökuvausta täytyy suorittaa säännöllisesti. Kuvausväli riippuu kuvattavasta laitteistosta. Se tulisi kuvata ensimmäisen kerran heti käyttöönoton yhteydessä siten, että se on kuormitettuna. Tämän jälkeen lämpökuvauksia tehdään esimerkiksi 3 vuoden välein. Jos laitteiston ympäristöolosuhteet ovat vaativat, voi olla järkevää tehdä kuvauksia useamminkin, jopa 6 kk välein.

Kriittiset kohteet, kuten suurivirtaiset keskukset tai lähdöt, pääkytkimet, kompensointiparistot, AL-liitokset, IV-keskukset ja muut vastaavat on syytä kuvata useammin. Myös käytön keskeytysten kannalta merkittävät kohteet, kuten kriittisten lääkintätilojen sähkösyötöt olisi hyvä kuvata useammin. Kuvattavat kohteet ja kuvausvälit kirjataan huolto- ja kunnossapito-ohjelmaan.

Sähkölaitteiston lämpökuvaus vaatii ammattitaitoa

Sähköjärjestelmiä kuvattaessa tärkeimmät huomioitavat asiat ovat sähkötyöturvallisuus, kuormitustasot sekä mitattavan kohteen emissiivisyys eli kyky säteillä lämpösäteilyä.

Sähkölaitteiston lämpökuvauksessa tutkittavat kohteet käydään järjestelmällisesti läpi ja etsitään mahdollisia lämpötilapoikkeamia. Kun havaitaan ongelmakohtia, kuten suuria lämpötilaeroja samanlaisten komponenttien välillä, niihin tutustutaan tarkemmin.

Esteetön mittausnäkymä kohteeseen on lämpökameralla kuvattaessa tärkeää. Keskusten ja koteloiden ovet on avattava ja mitattavien kohteiden suojukset (kosketussuojat, pleksilasit ja muut vastaavat) on poistettava. Jos kohdetta kuvataan usein esimerkiksi kunnossapidon seurannan vuoksi, suojiin voi porata pienet reiät, jonka kautta kohde saadaan kuvattua ja mitattua. Turvallisuuden lisäämiseksi sähkökeskuksiin on mahdollista asentaa myös lämpösäteilyä läpäiseviä ikkunoita, jolloin lämpökuvauksen voi suorittaa ilman suoraa mahdollisuutta koskea jännitteisiin osiin.

Henkilö- ja yritysarviointi SETI Oy:n toimitusjohtaja Veli-Pekka Vitikan mukaan lämpökuvauksen sertifioinnin avulla halutaan erityisesti karsia pois kuvien vääränlainen tulkinta. – Kuvaamisen voi suorittaa moni, mutta kuvien tulkinta vaatii erityisosaamista. Siinä moni tekee virheitä, vaikka suorittaakin kuvauksia.

Koska sähkökomponenttien lämpötilat ovat sidoksissa niiden kuormitusvirtaan, kuormitustilan määrittäminen on ensiarvoisen tärkeää suoritettaessa lämpötilojen tulkintaa. Kuvattavalla laitteistolla tai laitteella tulisi olla normaalikuormitus. Nyrkkisääntönä voidaan pitää, että sähkölaitteen lämpökuvauksessa tulisi kuormituksen olla vähintään 40 prosenttia maksimikuormituksesta ja sen tulisi olla ollut päällä vähintään puoli tuntia ennen kuvausta.

Parhaita mittaustuloksia sähkölaitteistossa saadaan heijastamattomista pinnoista kuten kumista, posliinista, useista eristeistä sekä maalatuista pinnoista. Alumiinikisko, kupari ja ruostumaton teräs ovat suuren heijastuvuuden takia huonoja pintoja lämpötilan mittausta varten.

Lämpökamera mittaa kohteen lähettämää lämpösäteilyä ja kiiltävä pinta heijastaa kameraan myös muita ympäristön lämmönlähteitä. Mittaustulos ei siis tässä tapauksessa olekaan mitattavan kohteen lämpötila.

Jos kuitenkin halutaan mitata esimerkiksi keskuksen kiskoston lämpötilaa, mittaus voidaan tehdä sopivaan kohtaan liimatusta heijastamattomasta tarrasta. Kuvauskohtien lisäykset on luonnollisesti syytä tehdä jännitteettömänä revisiohuollon aikana.

Lämpökuvan analysointi on kuvauksen tärkein vaihe

Lämpökuvasta voi helposti tehdä vääriä johtopäätöksiä. Kuvassa vaiheen L1 suurempi kuormitusvirta näkyy johtimen ja sulakkeen lämpenemisenä. Lämpötilaero ja lämpenemä ovat silti sallituissa rajoissa, eivätkä vaadi toimenpiteitä.

Ensimmäinen lämpökuvan analysointi tehdään jo kuvaustilanteessa. Useimpien lämpökameroiden kuvat ovat myös siirrettävissä tietokoneelle, jossa niitä voidaan käsitellä kameran ohjelmiston avulla. Kuvan tulkintaan ei voi antaa yleispätevää sääntöä; jokaisen lämpötilaeron syy on selvitettävä tapauskohtaisesti. Pienikin lämpötilaero voi kertoa mahdollisesta ongelmasta.

Kuvan tulkintaan on paneuduttava huolella. Vaarana on tehdä kalliiksikin tulevia vääriä johtopäätöksiä: Kuvan väriskaalan valinnasta johtuen saattaa normaalissa käyttölämpötilassaan oleva komponentti hehkua lämpökuvassa punaisena. Väri ei kuitenkaan itsessään kerro mitään kohteen lämpötilasta. Kuvassa (oik.) kuumimpana näkyvä kohde on vain kyseisen kuvan kuumin kohta, ei välttämättä ylikuumentunut!

Samoin saattaa ympäristöä korkeampi lämpötila olla laitteen ominaisuus, eikä vika (esimerkiksi lämpörele tai kontaktorin kela). Tästä syystä sähkölaitteistoja kuvaavan henkilön onkin tunnettava sähkölaitteiston eri komponentit ja niiden sallitut lämpötilat.

Sähkölaitteiston lämpökuvaajan pätevyydet

Henkilö- ja yritysarviointi SETI Oy on aloittanut sähkölaitteistojen lämpökuvaajien pätevyyden arvioinnin ja lämpökuvauspalveluja tarjoavien yritysten rekisteröinnin. Pätevyysluokkia on kaksi: LK 1 luokan pätevyystodistuksen omaava henkilön tulee olla itsenäiseen sähkötyöhön kykenevä sähköalan ammattilainen (KTMp 561/1996 11§). Hän voi suorittaa sähkölaitteiden lämpökuvausta itsenäisesti.

LK 2 luokan pätevyystodistuksen omaava henkilö ei ole sähköalan ammattilainen eikä näin ollen voi tehdä itsenäisesti sähkölaitteiden lämpökuvauksia. Hänellä tulee olla tarvittava tietotaito sähkölaitteistojen lämpökuvauksesta ja hänen tulee tehdä lämpökuvaus aina yhteistyössä sähköalan ammattilaisen kanssa.

Kyetäkseen tekemään luotettavia lämpökuvauksia ja lämpökuvien tulkintoja sähkölaitteiston lämpökuvaajan tulee hallita useita eri asioita. Pitää ymmärtää termodynamiikkaa ja lämmön siirron fysiikkaa puhumattakaan yleisestä sähkötekniikan ja sähköteknisten järjestelmien tuntemuksesta. Pelkkä lämpökameran hankkiminen ei tee kenestäkään sähkölaitteiston lämpökuvaajaa.

Sähköinfo järjestää sähkölaitteistojen lämpökuvaajan koulutuksia. Seuraavien koulutusten ajankohdat ovat:

- Lämpökuvaajien sähkötyöturvallisuus 27.10.2014 ja 9.3.2015

- Lämpökuvaustutkinto ammattilaisille 28.10.2014

- Sähkölaitteiston lämpökuvaajan koulutus 24.2.2015

Teksti Henrik Rousku

Kirjoittaja on Sähköinfo Oy:n tekninen asiantuntija.