Cum se detectează descărcarea parțială?

Ce este descărcarea parțială?

În primul rând, o recapitulare rapidă: Descărcarea parțială este o descărcare electrică localizată care unește doar parțial izolația dintre conductori. Poate apărea în cavitățile din izolația solidă, de-a lungul suprafeței izolației sau în bule de gaz din izolația lichidă. Dacă este lăsată necontrolată, PD degradează progresiv izolația, ducând la defecțiunea finală.

1. Principii fundamentale ale detectării PD

Toate metodele de detectare se bazează pe măsurarea fenomenelor fizice pe care le generează activitatea PD:

Impulsuri electrice:Efectul principal este un impuls de curent rapid, la scară{0}}nanosecunde.

Emisii electromagnetice:Pulsul curent radiază energie electromagnetică, inclusiv semnale de radiofrecvență (RF) și de înaltă{0}frecvență.

Emisii acustice:Descărcarea creează o mică undă de șoc, un „clic” sonor sau ultrasonic.

Subproduse chimice:PD descompune materialele de izolație, eliberând gaze specifice (cum ar fi ozonul) și creând modificări chimice.

2. Metode primare de detectare

Iată principalele metode, clasificate după fenomenul pe care îl detectează.

A. Metode de detectare electrică (standardul de aur)

Aceasta este metoda cea mai directă și cantitativă, urmând standardul IEC 60270.

Cum funcționează:Măsoară sarcina aparentă (în picoCoulombs, pC) a impulsurilor de curent cauzate de PD. Un condensator de cuplare și o impedanță de detectare formează un circuit pentru a capta aceste-impulsuri de înaltă frecvență.

Înființat:

Un condensator de cuplare este conectat în paralel cu obiectul de testat.

O impedanță de măsurare (quadripol) este conectată în serie cu condensatorul.

Un detector PD specializat măsoară impulsurile, filtrează zgomotul și afișează rezultatele.

Ieșire cheie:

Magnitudine PD (pC):Sarcina aparentă a descărcării.

Faza-Model de descărcare parțială rezolvată (PRPD):Un grafic care arată magnitudinea și numărul descărcării în funcție de unghiul de fază al ciclului de alimentare CA. Acest model este ca o „amprentă” care ajută la identificareatipde PD (de exemplu, intern, de suprafață sau corona).

Pro:

Foarte sensibil și cantitativ.

Oferă cea mai precisă măsurare a severității descărcării.

Analiza PRPD este excelentă pentru diagnosticarea defecțiunilor.

Contra:

Necesită o conexiune electrică directă la aparatul de-înaltă tensiune.

Adesea necesită deconectarea activului (testare offline).

Susceptibil la interferențe electrice/zgomot.

B. Sensarea emisiilor acustice / ultrasonice (AE).

Aceasta este o metodă ne-intruzivă foarte populară, în special pentru echipamentele live.

Cum funcționează:Utilizează senzori ultrasonici (sau senzori de emisie acustică) pentru a detecta undele sonore de-frecvență înaltă (de obicei, 20 kHz până la 300 kHz) produse de PD. Deoarece auzul uman depășește în jur de 20 kHz, acestea sunt „ultrasonete”.

Înființat:

Senzorii sunt plasați pe suprafața echipamentului (de exemplu, rezervor transformator, dulap de comutație).

„Pistoale” cu ultrasunete portabile sunt folosite pentru scanarea generală.

Mai mulți senzori fiși pot fi utilizați pentru monitorizarea permanentă și pentru a triangula locația exactă a sursei PD.

Ieșire cheie:

Nivelul dB cu ultrasunete:Intensitatea sunetului.

Sunetul „Șuierat” sau „Trăpit”:Multe dispozitive au căști pentru a auzi semnalul ultrasonic heterodin (în jos{0}}mixt).

Pro:

Excelent pentruidentificarea locației fiziceal PD.

Poate fi folosit pe echipamente sub tensiune, sub tensiune (testare online).

Imun la interferența electrică.

Contra:

Sunetul este ușor atenuat și blocat de bariere solide (de exemplu, în interiorul unui rezervor de transformator).

Nu este la fel de eficient pentru cuantificarea severității (pC) a descărcării.

Zgomotul acustic de fundal poate fi o problemă.

C. Detecție cu transformator de curent de înaltă-frecvență (HFCT / RFCT).

Aceasta este una dintre cele mai comune metode de monitorizare online a cablurilor, aparatelor de comutare și transformatoarelor.

Cum funcționează:O clemă-pe senzorul HFCT este plasată în jurul firului de împământare sau a mantalei cablului. Acționează ca un transformator de curent reglat la frecvențe înalte (de obicei, 100 kHz până la 50 MHz), detectând impulsurile de curent RF de la PD care curg către masă.

Înființat:Clema este pur și simplu plasată în jurul conductorului. Nu este nevoie de conexiune electrică directă la tensiune înaltă.

Ieșire cheie:

Mărimea și faza pulsului PD.

Poate genera modele PRPD pentru analiză.

Pro:

Non-intruziv și ușor de instalat pe echipamentele active.

Sensibilitate bună și oferă date-rezolvate în fază.

Excelent pentru monitorizarea cablurilor și a aparatelor de distribuție.

Contra:

Sensibilitatea depinde de amplasare și de integritatea conexiunii la pământ.

Poate fi afectat de interferența radiofrecvenței (RFI).

D. Sensarea tensiunii tranzitorii la pământ (TEV).

Folosit pe scară largă pentru testarea-dispozitivelor de comutare cu placare metalică.

Cum funcționează:Când PD apare în interiorul aparatului de comutare placat-metal, impulsurile de curent se deplasează de-a lungul suprafețelor interioare metalice. La goluri sau îmbinări (cum ar fi ușile), aceste impulsuri se cuplează la suprafața exterioară, creând o Tensiune Tranzitorie a Pământului. O sondă TEV măsoară această tensiune pe exteriorul carcasei metalice.

Înființat:Un contor portabil cu o placă de cuplare capacitivă este plasat pe suprafața metalică a aparatului de comutare.

Ieșire cheie:Mărimea TEV în milivolți (mV).

Pro:

Foarte rapid și simplu pentru verificarea stării aparatului de comutare.

Testare online non-intruzivă.

Contra:

Oferă o măsură relativă, nu o valoare pC absolută.

Calibrarea și interpretarea pot fi specifice producătorului-.

Se aplică în principal echipamentelor placate cu metal-.

E. Detecție cu frecvență ultra-înaltă{{2} (UHF).

Metoda principală pentru monitorizarea online a transformatoarelor de putere și a instalațiilor de comutație izolate cu gaz-(GIS).

Cum funcționează:Evenimentele PD emit unde electromagnetice în intervalul de frecvență ultra-înaltă- (300 MHz până la 3 GHz). Senzorii UHF (interni sau externi) sunt antene care detectează aceste semnale.

Înființat:

GIS:Senzorii sunt instalați prin ferestre dielectrice sau cuplaje în rezervorul GIS.

Transformatoare:Senzorii pot fi instalați în supape de scurgere sau în porturi dedicate.

Ieșire cheie:

Amplitudinea semnalului UHF.

Tipare PRPD pentru diagnostic avansat.

Pro:

Extrem de sensibil și imun la zgomotul extern de frecvență mai joasă-.

Excelent pentru monitorizarea online, permanentă a activelor critice.

Poate localiza sursa folosind diferențele de timp-de-zbor între mai mulți senzori.

Contra:

Necesită echipament specializat, adesea costisitor.

Calibrarea pe PC este foarte dificilă.

Instalarea în echipamentele existente poate fi dificilă.

F. Detectare chimică/gaz

Analiza gazelor dizolvate (DGA):Pentru transformatoarele cu ulei-, PD produce gaze specifice, cum ar fi hidrogen (H₂) și metan (CH₄). DGA al uleiului poate indica activitatea PD.

Detectarea ozonului:PD în aer produce ozon, care poate fi uneori mirosit sau detectat cu ajutorul senzorilor.

3. Un ghid practic-cu-pas cu pas pentru un sondaj de bază PD

Pentru un tehnician care începe cu un aparat de distribuție sau o substație, o abordare comună este:

Planificare:Examinați diagramele cu o singură linie-de echipamente și datele istorice. Identificați potențiale puncte fierbinți de PD.

Screening inițial (TEV și ultrasunete):

Folosiți acontor TEVpentru a scana panouri-metalice ale aparatelor de comutare. Înregistrați nivelurile mV pe toate suprafețele accesibile.

În același timp, utilizați unPistol cu ​​ultrasunetepentru a asculta scurgerile din jurul bucșelor, terminațiilor cablurilor și orificiilor de aerisire.

Analiza datelor și triangularea:

Dacă se găsesc valori ridicate, utilizați senzorul cu ultrasunete pentru a localiza cu precizie sursa sunetului „clic”. Mutați senzorul pentru a găsi punctul cu cea mai mare intensitate.

Urmărire-/ Investigație detaliată (dacă este necesar):

Dacă se suspectează o sursă gravă, pot fi necesare metode mai avansate.

Testare offline:Efectuați un test electric standard IEC 60270 în timpul unei întreruperi planificate pentru a cuantifica nivelul PD în pc.

Monitorizare online:Instalați senzori HFCT pe cablurile de împământare relevante pentru monitorizare continuă și analiză PRPD.

Tabel Rezumat al Metodelor