Što je ispitivanje djelomičnog pražnjenja u transformatoru?

1. Što je djelomično pražnjenje (PD)?

Da biste razumjeli test, prvo morate razumjeti fenomen koji otkriva.

Definicija: Djelomično pražnjenje je lokalizirano električno pražnjenje koje samo djelomično premošćuje izolaciju između vodiča. Može se pojaviti u šupljinama (plinskim džepovima) unutar čvrste izolacije, na granicama između različitih izolacijskih materijala ili u mjehurićima unutar tekuće izolacije (ulja).

Problem koji uzrokuje: Iako je svaki pojedinačni PD vrlo mala iskra, ona s vremenom nagriza izolaciju. Energija iz tih pražnjenja razbija kemijske veze u izolacijskom materijalu (papir, ulje, smola) putem:

Toplinski stres: Toplina od iskre.

Kemijska degradacija: Proizvodnja ozona i dušične kiseline (u zraku) ili vodika i metana (u ulju).

Fizička erozija: Doslovno spaljivanje sitnih rupa u materijalu.
Ovo sporo, kumulativno oštećenje progresivno slabi izolaciju sve dok više ne može izdržati električni stres, što dovodi do potpunog probijanja (sloma) i katastrofalnog kvara transformatora.

2. Zašto je PD test tako važan?

Rano otkrivanje kvara: To je jedan od najosjetljivijih testova za otkrivanje početnih (u razvoju) kvarova u izolacijskom sustavu u vrlo ranoj fazi, često godinama prije kvara.

Sprječava katastrofalne kvarove: Ranim otkrivanjem slabe izolacije, održavanje ili popravak mogu se planirati proaktivno, izbjegavajući neplanirane prekide, skupe popravke i potencijalne sigurnosne opasnosti.

Osiguranje kvalitete: To je obvezno rutinsko testiranje za nove transformatore prije nego što napuste tvornicu, čime se osigurava da zadovoljavaju najviše standarde kvalitete i da nemaju većih grešaka u proizvodnji.

Procjenjuje stanje tijekom rada: za transformatore na terenu, periodično ispitivanje PD-a ključni je dio-programa održavanja koji se temelji na stanju, pomaže u određivanju preostalog vijeka trajanja i potrebe za preradom ulja ili-sušenjem.

3. Kako radi ispitivanje djelomičnog pražnjenja?

Ispitivanje se provodi primjenom napona višeg od normalnog radnog napona transformatora na njegove namotaje, ali nižeg od njegovog ispitnog napona otporne-frekvencije. Cilj je izolaciju dovoljno opteretiti da pobudi sve postojeće nedostatke bez prouzročenja novih oštećenja.

Temeljno načelo je da kada se pojavi PD, on generira tri mjerljiva fenomena gotovo istovremeno:

Električni impulsi: vrlo brz, mali-puls struje (nanosekunde do mikrosekunde) teče u ispitnom krugu.

Elektromagnetski valovi: Puls emitira elektromagnetsku energiju, uključujući radiofrekventne (RF) signale.

Akustični valovi: Sićušna iskra stvara ultrazvučni "klik" ili zvučni val unutar spremnika transformatora.

Postavljanje testa uključuje:

Izvor-visokog napona: za napajanje transformatora.

Spojni kondenzator: pruža put niske-impedancije za PD impulse koji se mjere.

PD detektor/sustav mjerenja: sofisticirani instrument koji hvata, filtrira i analizira impulse.

Senzori: To mogu biti:

Električni senzori: Za izravno mjerenje strujnih impulsa.

Visoko{0}}frekventni strujni transformatori (HFCT): stegnuti oko uzemljenja radi hvatanja RF signala.

Ultra{0}}senzori visoke frekvencije (UHF): Antene postavljene unutar transformatora (kroz uljne ventile) ili izvana za otkrivanje elektromagnetskih valova u rasponu GHz. Ovo je vrlo popularno jer je otporno na vanjske električne smetnje.

Senzori akustične emisije (AE): Mikrofoni postavljeni s vanjske strane spremnika transformatora za "osluškivanje" ultrazvučnih zvukova PD-a. Ovo je izvrsno za lociranje izvora PD.

4. Ključna mjerenja i tumačenje

PD detektor ne otkriva samo prisutnost pražnjenja; kvantificira ga s nekoliko ključnih parametara:

Prividni naboj (q): Najvažnija količina. Izražava se u pikokulonima (pC). Budući da je stvarno pražnjenje unutar izolacije i ne može se izravno mjeriti, "prividni naboj" je kalibrirana mjera naboja koji bi, ako bi se trenutno ubrizgao između terminala transformatora, imao isti učinak kao interni PD. Niže vrijednosti su bolje.

Početni napon PD-a (PDIV): Napon pri kojem se PD-ovi prvi put počinju javljati kako se ispitni napon povećava.

Napon gašenja PD (PDEV): Napon pri kojem PD prestaju kako se ispitni napon snižava.

Tumačenje: Inženjeri ne traže samo prisutnost PD-a; analiziraju uzorak, veličinu (u pC) i fazni odnos impulsa. Različite vrste defekata (šupljine, površinska pražnjenja, plutajuće komponente) proizvode jedinstvene "otiske prstiju" na valnom obliku napona.

Standardi i prihvatljive granice

Međunarodni standardi (poput IEC 60270) definiraju postupke ispitivanja i prihvatljive razine PD-a. Za novi transformator, tipični kriterij prihvaćanja je da razina PD, pod određenim ispitnim naponom, ne smije premašiti ****

100 pC do 500 pC

, pri čemu je 100 pC uobičajena i vrlo stroga granica za-visokonaponsku opremu. Za transformatore u uporabi, više razine se mogu tolerirati uz plan za nadzor i intervenciju.