Jak wykryć wyładowanie niezupełne?

Co to jest wyładowanie częściowe?

Na początek krótkie podsumowanie: wyładowanie częściowe to miejscowe wyładowanie elektryczne, które tylko częściowo mostkuje izolację pomiędzy przewodnikami. Może wystąpić we wnękach izolacji stałej, wzdłuż powierzchni izolacji lub w pęcherzykach gazu w izolacji płynnej. Jeśli nie zostanie kontrolowane, wyładowania niezupełne stopniowo pogarszają izolację, co prowadzi do ostatecznej awarii.

1. Podstawowe zasady wykrywania wyładowań niezupełnych

Wszystkie metody detekcji opierają się na pomiarze zjawisk fizycznych, jakie generuje aktywność wyładowań niezupełnych:

Impulsy elektryczne:Podstawowym efektem jest szybki impuls prądu w skali nanosekundowej-.

Emisje elektromagnetyczne:Impuls prądu emituje energię elektromagnetyczną, w tym sygnały o częstotliwości radiowej (RF) i-wysokiej częstotliwości.

Emisje akustyczne:Wyładowanie tworzy niewielką falę uderzeniową, słyszalne lub ultradźwiękowe „kliknięcie”.

Chemiczne produkty uboczne-:PD rozkłada materiały izolacyjne, uwalniając określone gazy (takie jak ozon) i powodując zmiany chemiczne.

2. Podstawowe metody wykrywania

Oto główne metody, podzielone na kategorie według wykrywanego zjawiska.

A. Metody detekcji elektrycznej (złoty standard)

Jest to najbardziej bezpośrednia i ilościowa metoda, zgodna z normą IEC 60270.

Jak to działa:Mierzy ładunek pozorny (w pikokulombach, pC) impulsów prądu spowodowanych wyładowaniami niezupełnymi. Kondensator sprzęgający i impedancja detekcyjna tworzą obwód wychwytujący impulsy o wysokiej-częstotliwości.

Organizować coś:

Kondensator sprzęgający jest podłączony równolegle do badanego obiektu.

Impedancja pomiarowa (kwadrypol) jest połączona szeregowo z kondensatorem.

Specjalistyczny detektor wyładowań niezupełnych mierzy impulsy, filtruje szumy i wyświetla wyniki.

Kluczowe wyjście:

Wielkość PD (pC):Pozorny ładunek wyładowania.

Faza-Wzorzec rozwiązanego wyładowania częściowego (PRPD):Wykres przedstawiający wielkość i liczbę wyładowań w funkcji kąta fazowego cyklu zasilania prądem przemiennym. Ten wzór przypomina „odcisk palca”, który pomaga zidentyfikowaćtypwyładowań niezupełnych (np. wewnętrznych, powierzchniowych lub koronowych).

Plusy:

Bardzo czuły i ilościowy.

Zapewnia najdokładniejszy pomiar nasilenia wyładowań.

Analiza PRPD jest doskonała do diagnozowania usterek.

Wady:

Wymaga bezpośredniego podłączenia elektrycznego do aparatu-wysokonapięciowego.

Często wymaga przełączenia zasobu w tryb offline (testowanie w trybie offline).

Podatne na zakłócenia/szum elektryczny.

B. Wykrywanie emisji akustycznej/ultradźwiękowej (AE).

Jest to bardzo popularna,-nieinwazyjna metoda, szczególnie w przypadku sprzętu pod napięciem.

Jak to działa:Wykorzystuje czujniki ultradźwiękowe (lub czujniki emisji akustycznej) do wykrywania-fal dźwiękowych o wysokiej częstotliwości (zwykle od 20 kHz do 300 kHz) wytwarzanych przez wyładowania niezupełne. Ponieważ ludzki słuch osiąga maksymalną częstotliwość około 20 kHz, są to częstotliwości „ultradźwiękowe”.

Organizować coś:

Czujniki umieszcza się na powierzchni urządzenia (np. kadzi transformatora, szafy rozdzielczej).

Do ogólnego skanowania używane są przenośne „pistolety” ultradźwiękowe.

Do stałego monitorowania i triangulacji dokładnej lokalizacji źródła wyładowań niezupełnych można zastosować wiele stacjonarnych czujników.

Kluczowe wyjście:

Poziom ultradźwiękowy dB:Intensywność dźwięku.

Dźwięk „Syk” lub „Trzask”:Wiele urządzeń jest wyposażonych w słuchawki umożliwiające słyszenie heterodynowanego (-miksowanego) sygnału ultradźwiękowego.

Plusy:

Znakomity dlawskazanie fizycznej lokalizacjiz PD.

Można go stosować na sprzęcie pod napięciem (testowanie online).

Odporność na zakłócenia elektryczne.

Wady:

Dźwięk jest łatwo tłumiony i blokowany przez solidne bariery (np. wewnątrz kadzi transformatora).

Nie tak skuteczne w ilościowym określeniu ciężkości (pC) wyładowania.

Problemem może być hałas w tle.

C. Wykrywanie-przekładnika prądowego wysokiej częstotliwości (HFCT / RFCT).

Jest to jedna z najpopularniejszych metod monitorowania online kabli, rozdzielnic i transformatorów.

Jak to działa:Zacisk-na czujniku HFCT jest umieszczony wokół przewodu uziemiającego lub powłoki kabla. Działa jak przekładnik prądowy dostrojony do wysokich częstotliwości (zwykle od 100 kHz do 50 MHz), wykrywając impulsy prądu RF z wyładowań niezupełnych, które płyną do masy.

Organizować coś:Zacisk jest po prostu umieszczany wokół przewodu. Nie jest wymagane bezpośrednie podłączenie elektryczne do wysokiego napięcia.

Kluczowe wyjście:

Wielkość i faza impulsu PD.

Potrafi generować wzorce PRPD do analizy.

Plusy:

Nie-inwazyjne i łatwe w instalacji na sprzęcie pod napięciem.

Dobra czułość i zapewnia dane z rozdzielczością-fazową.

Doskonały do ​​monitorowania kabli i rozdzielnic.

Wady:

Czułość zależy od umiejscowienia i integralności połączenia uziemiającego.

Może być narażony na zakłócenia częstotliwości radiowej (RFI).

D. Wykrywanie przejściowego napięcia uziemienia (TEV).

Szeroko stosowany do testowania rozdzielnic-pokrytych metalem.

Jak to działa:Kiedy w rozdzielnicy pokrytej metalem-występuje wyładowanie niezupełne, impulsy prądu przemieszczają się wzdłuż wewnętrznych powierzchni metalowych. W szczelinach lub złączach (takich jak drzwi) impulsy te łączą się z powierzchnią zewnętrzną, tworząc przejściowe napięcie uziemienia. Sonda TEV mierzy to napięcie na zewnątrz metalowej obudowy.

Organizować coś:Ręczny miernik z pojemnościową płytką sprzęgającą umieszcza się na metalowej powierzchni rozdzielnicy.

Kluczowe wyjście:Wielkość TEV w miliwoltach (mV).

Plusy:

Bardzo szybkie i proste sprawdzanie stanu rozdzielnicy.

Nie-inwazyjne testy online.

Wady:

Podaje miarę względną, a nie bezwzględną wartość pC.

Kalibracja i interpretacja mogą być zależne od-producenta.

Dotyczy głównie sprzętu-pokrytego metalem.

E. Wykrywanie ultra-wysokiej-częstotliwości (UHF).

Najlepsza metoda monitorowania online transformatorów mocy i rozdzielnic izolowanych gazem (GIS).

Jak to działa:Zdarzenia wyładowań niezupełnych emitują fale elektromagnetyczne w-wysokim-zakresie częstotliwości (300 MHz do 3 GHz). Czujniki UHF (wewnętrzne lub zewnętrzne) to anteny wykrywające te sygnały.

Organizować coś:

GIS:Czujniki instaluje się poprzez okna dielektryczne lub złącza w zbiorniku GIS.

Transformatory:Czujniki można instalować w zaworach spustowych lub dedykowanych portach.

Kluczowe wyjście:

Amplituda sygnału UHF.

Wzory PRPD dla zaawansowanej diagnostyki.

Plusy:

Niezwykle czuły i odporny na{0}}zakłócenia zewnętrzne o niższej częstotliwości.

Doskonały do ​​stałego monitorowania online krytycznych zasobów.

Potrafi zlokalizować źródło na podstawie różnic-czasu-lotu między wieloma czujnikami.

Wady:

Wymaga specjalistycznego, często drogiego sprzętu.

Kalibracja do komputera PC jest bardzo trudna.

Instalacja w istniejącym sprzęcie może być wyzwaniem.

F. Wykrywanie substancji chemicznych/gazów

Analiza rozpuszczonego gazu (DGA):W przypadku transformatorów-wypełnionych olejem technologia PD wytwarza określone gazy, takie jak wodór (H₂) i metan (CH₄). DGA oleju może wskazywać na aktywność PD.

Wykrywanie ozonu:Wyładowania niezupełne w powietrzu wytwarzają ozon, który czasami można wyczuć lub wykryć za pomocą czujników.

3. Praktyczny przewodnik-po-kroku dotyczący podstawowej ankiety PD

W przypadku technika zaczynającego od rozdzielnicy lub podstacji typowe podejście jest następujące:

Planowanie:Przejrzyj jednoliniowe-diagramy sprzętu i dane historyczne. Zidentyfikuj potencjalne punkty aktywne wyładowań niezupełnych.

Wstępne badanie przesiewowe (TEV i ultradźwiękowe):

Użyjmiernik TEVdo skanowania metalowych-paneli rozdzielnic. Rejestruj poziomy mV na wszystkich dostępnych powierzchniach.

Jednocześnie użyjPistolet ultradźwiękowynasłuchiwać wyładowań wokół przepustów, zakończeń kabli i otworów wentylacyjnych.

Analiza danych i triangulacja:

W przypadku stwierdzenia wysokich odczytów należy użyć czujnika ultradźwiękowego, aby precyzyjnie zlokalizować źródło dźwięku „klikania”. Przesuń czujnik, aby znaleźć punkt o najgłośniejszym natężeniu.

Dalsze działania-/szczegółowe dochodzenie (w razie potrzeby):

Jeśli podejrzewa się poważne źródło, mogą być wymagane bardziej zaawansowane metody.

Testowanie offline:Wykonaj test elektryczny zgodny z normą IEC 60270 podczas planowanej awarii, aby określić ilościowo poziom wyładowań niezupełnych w PC.

Monitorowanie online:Zainstaluj czujniki HFCT na odpowiednich przewodach uziemiających w celu ciągłego monitorowania i analizy PRPD.

Podsumowanie tabeli metod