Koji je princip rada detektora djelomičnog pražnjenja?

Djelomično pražnjenje (PD) je lokalizirano električno pražnjenje koje se javlja unutar izolacijskog materijala ili na sučelju između različitih izolacijskih materijala kada jakost električnog polja prijeđe određeni prag. To je uobičajena pojava u visokonaponskoj električnoj opremi i može postupno oštetiti izolaciju, što dovodi do kvara opreme, pa čak i sigurnosnih opasnosti. Detektor djelomičnog pražnjenja ključni je uređaj koji se koristi za otkrivanje i analizu signala djelomičnog pražnjenja, pomažući u procjeni stanja izolacije električne opreme. Kao dobavljač detektora djelomičnog pražnjenja, u ovom ću se blogu pozabaviti principom ovih detektora.

Osnovni koncept djelomičnog pražnjenja

Prije razumijevanja principa detektora djelomičnog pražnjenja, bitno je znati što je djelomično pražnjenje. U idealnom izolacijskom sustavu, distribucija električnog polja je jednolika, a izolacija može izdržati primijenjeni napon bez ikakvog pražnjenja. Međutim, u scenarijima stvarnog svijeta, zbog čimbenika kao što su proizvodni nedostaci, starenje i stres okoliša, u izolaciji može biti šupljina, nečistoća ili neravnomjerne distribucije električnog polja. Kada jakost električnog polja u tim područjima dosegne kritičnu vrijednost, plin ili tekućina u šupljinama će se ionizirati, što će rezultirati djelomičnim pražnjenjem.

Djelomična pražnjenja su električni impulsi kratkog trajanja koji generiraju različite fizičke učinke, uključujući električne, akustične, elektromagnetske i optičke signale. Ti se signali mogu otkriti i analizirati kako bi se utvrdila prisutnost, mjesto i ozbiljnost djelomičnog pražnjenja.

Načela detekcije detektora djelomičnog pražnjenja

Princip električne detekcije

Metoda električne detekcije je jedna od najčešće korištenih tehnika za detekciju djelomičnog pražnjenja. Temelji se na činjenici da djelomična pražnjenja stvaraju električne impulse koji se mogu mjeriti kao strujni ili naponski signali.

• Metoda spojnog kondenzatora: U ovoj metodi, spojni kondenzator spojen je paralelno s ispitnim objektom. Kada se u ispitivanom objektu pojavi djelomično pražnjenje, prijenos naboja uzrokuje promjenu napona na spojnom kondenzatoru. Ovu promjenu napona zatim detektira mjerna impedancija spojena na spojni kondenzator. Mjerna impedancija pretvara promjenu napona u strujni signal, koji se dalje pojačava i obrađuje detektorom. Detektirani signal može se koristiti za određivanje veličine i učestalosti djelomičnog pražnjenja. Na primjer, našHZJF - 9102 dvokanalna oprema za ispitivanje djelomičnog pražnjenjakoristi naprednu električnu tehnologiju detekcije s visokopreciznim spojnim kondenzatorima i mjerenjem impedancije za precizno otkrivanje signala djelomičnog pražnjenja.

• Metoda izravne veze: U nekim slučajevima, struja djelomičnog pražnjenja može se izravno izmjeriti spajanjem ispitnog objekta na detektor kroz put niske impedancije. Ova metoda je prikladna za ispitne objekte s relativno niskim kapacitetom. Metoda izravnog povezivanja može pružiti točnije mjerenje struje djelomičnog pražnjenja, ali zahtijeva pažljivo razmatranje pitanja uzemljenja i smetnji.

Princip akustičke detekcije

Akustična detekcija je još jedna važna metoda za detekciju djelomičnog pražnjenja. Kada dođe do djelomičnog pražnjenja, ono generira ultrazvučne valove zbog brzog širenja i skupljanja plina ili tekućine u šupljinama. Ovi ultrazvučni valovi mogu se detektirati akustičnim senzorima postavljenim na površinu ispitnog objekta.

• Ultrazvučni senzor: Ultrazvučni senzori koji se koriste u detektorima djelomičnog pražnjenja obično su piezoelektrični senzori. Kada ultrazvučni val pogodi piezoelektrični element, uzrokuje mehaničku deformaciju, koja generira električni signal proporcionalan amplitudi ultrazvučnog vala. Otkriveni akustični signali se zatim pojačavaju i analiziraju kako bi se utvrdila prisutnost i mjesto djelomičnog pražnjenja. Prednost akustičke detekcije je što nije invazivna i može se koristiti za lociranje djelomičnog pražnjenja u složenim strukturama. NašeHZ - 9003C prijenosni ručni višenamjenski tester djelomičnog pražnjenjaopremljen je akustičnim senzorima visoke osjetljivosti, koji omogućuju detekciju djelomičnog pražnjenja na licu mjesta i u stvarnom vremenu.

• Lokacija akustične emisije: Korištenjem više akustičnih senzora, lokacija djelomičnog pražnjenja može se odrediti na temelju vremenske razlike dolaska (TDOA) akustičnih signala na različite senzore. Metoda TDOA izračunava udaljenost između izvora djelomičnog pražnjenja i svakog senzora, a zatim koristi triangulaciju za procjenu lokacije izvora.

Princip elektromagnetske detekcije

Djelomična pražnjenja također stvaraju elektromagnetske valove u radiofrekvencijskom (RF) području. Ovi elektromagnetski valovi mogu se detektirati elektromagnetskim senzorima, kao što su antene.

• Detekcija antene: Antene se koriste za primanje elektromagnetskih signala generiranih djelomičnim pražnjenjima. Primljeni signali se zatim pojačavaju i analiziraju kako bi se odredile karakteristike djelomičnog pražnjenja. Elektromagnetska detekcija ima prednost jer može detektirati djelomična pražnjenja s udaljenosti bez izravnog kontakta s ispitnim objektom. Osobito je koristan za otkrivanje djelomičnog pražnjenja u visokonaponskim sklopnim uređajima i energetskim transformatorima. NašeHZJF - 9104 Četverokanalni ispitivač djelomičnog pražnjenjamože biti opremljen elektromagnetskim senzorima za pružanje sveobuhvatnih mogućnosti detekcije djelomičnog pražnjenja.

• Analiza frekvencijskog spektra: Frekvencijski spektar elektromagnetskih signala može pružiti vrijedne informacije o prirodi djelomičnog pražnjenja. Različite vrste djelomičnog pražnjenja mogu imati različite frekvencijske spektre, koji se mogu koristiti za razlikovanje različitih izvora djelomičnog pražnjenja i procjenu njihove ozbiljnosti.

Obrada i analiza signala

Nakon što se detektiraju signali djelomičnog pražnjenja, potrebno ih je obraditi i analizirati kako bi se izvukle korisne informacije.

• Pojačavanje i filtriranje: Otkriveni signali obično su vrlo slabi i potrebno ih je pojačati do razine koju je moguće detektirati. U isto vrijeme, filtriranje se koristi za uklanjanje šuma i smetnji iz signala. Niskopropusni, visokopropusni i pojasnopropusni filtri obično se koriste za odabir frekvencijskog raspona od interesa.

• Brojanje pulsa i mjerenje magnitude: Broj impulsa djelomičnog pražnjenja i njihove veličine važni su parametri za procjenu ozbiljnosti djelomičnog pražnjenja. Brojanje impulsa može se koristiti za praćenje aktivnosti djelomičnog pražnjenja tijekom vremena, dok mjerenje veličine može pružiti informacije o energiji svakog događaja djelomičnog pražnjenja.

• Faza - analiza razriješenog djelomičnog pražnjenja (PRPD).: PRPD analiza moćan je alat za analizu djelomičnog pražnjenja. Prikazuje veličinu impulsa djelomičnog pražnjenja u odnosu na fazni kut primijenjenog napona. Različite vrste parcijalnih pražnjenja imaju karakteristične PRPD uzorke, koji se mogu koristiti za identifikaciju izvora i vrste parcijalnih pražnjenja.

Primjena detektora djelomičnog pražnjenja

Detektori djelomičnog pražnjenja naširoko se koriste u različitoj visokonaponskoj električnoj opremi, uključujući energetske transformatore, sklopne uređaje, kabele i generatore. Detektiranjem i praćenjem djelomičnog pražnjenja, ovi detektori mogu spriječiti kvarove opreme, smanjiti troškove održavanja i poboljšati pouzdanost električne mreže.

• Energetski transformatori: Detekcija djelomičnog pražnjenja ključna je za energetske transformatore, budući da djelomična pražnjenja mogu uzrokovati slom izolacije i dovesti do kvara transformatora. Redovito testiranje djelomičnog pražnjenja može otkriti rane znakove problema s izolacijom, omogućujući pravovremeno održavanje i zamjenu.

• Rasklopna oprema: U visokonaponskim sklopnim uređajima, djelomična pražnjenja mogu ukazivati ​​na labave spojeve, degradaciju izolacije ili druge nedostatke. Detekcija djelomičnih pražnjenja u rasklopnim uređajima može pomoći u osiguravanju sigurnog i pouzdanog rada elektroenergetskog sustava.

Kontakt za kupnju i savjetovanje

Ako ste zainteresirani za naše detektore djelomičnog pražnjenja ili imate pitanja o detekciji djelomičnog pražnjenja, slobodno nas kontaktirajte. Naš stručni tim spreman je pružiti vam detaljne informacije o proizvodu i tehničku podršku. Možemo ponuditi prilagođena rješenja temeljena na vašim specifičnim zahtjevima kako bismo vam pomogli u učinkovitom otkrivanju i upravljanju djelomičnim pražnjenjima u vašoj električnoj opremi.

Reference

• IEEE Std C57.127 - 2016, IEEE Vodič za mjerenje djelomičnog pražnjenja u energetskim transformatorima punjenim tekućinom.
• IEC 60270:2000, Tehnike ispitivanja visokog napona - Mjerenja djelomičnog pražnjenja.
• Tanaka, T. i Nakamura, Y. (2002). Mjerenje parcijalnih pražnjenja i dijagnostika električne izolacije. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 9(6), 829 - 836.