روش های تشخیص و آشکارسازی تخلیه جزئی

1.تشخیص پالس الکتریکی

جریان کوچکی از الکترون‌ها و یون‌ها در هر لحظه از زمان در تخلیه جزئی جاری می‌شود. این عبور جریان، در دو سر امپدانس سیستم عایقی پالس ولتاژ ایجاد می‌کند. یکی از مهم‌ترین و پر کاربردترین روش ها برای تشخیص تخلیه جزئی در شینه ژنراتور، اندازه‌گیری پالس های کوچک ولتاژ یا پالس جریان می باشد که همراه هر تخلیه جزئی می‌باشد. توجه داشته باشید که در یک کلاف معمولی، شینه، و یا سیم‌پیچ، ممکن است صدها تخلیه جزئی در هر ثانیه رخ دهد؛ بنابراین ممکن است، صدها پالس الکتریکی در هر ثانیه تشخیص داده شود. پالس ولتاژ را می‌توان با استفاده از خازن‌ فشارقوی تشخیص داد، که به طور معمول به پایانه فاز سیم پیچ متصل می‌شود. خازن دارای یک امپدانس بالا برای ولتاژ فرکانس منبع قدرت می‌باشد.

نمونه‌ای از مدار معادل الکتریکی آزمایش تخلیه جزئی به روش الکتریکی در شکل 3 مشاهده می‌شود. در این روش از یک ترانس قدرت آزمایشگاهی با نسبت تبدیل حدود 100000/220 ولت استفاده‌شده است که ورودی آن با استفاده از یک اتو ترانس قابل کنترل است. در خروجی ترانس قدرت از دو خازن فشارقوی صد کیلوولت و ظرفیت خازنی حدود 1200 پیکوفاراد به نام C_k و C_m استفاده شده است. از خازن C_m برای اتصال به پیک ولت‌متر و خواندن بیشینه ولتاژ در سمت خروجی ترانس فشارقوی استفاده می‌شود و از C_k برای حذف ولتاژ شبکه 50 هرتز از روی ولتاژ شینه و باقی ماندن سیگنال های تخلیه جزئی می‌باشد.

شکل (3): مدار معادل الکتریکی آزمایش تشخیص تخلیه جزئی به روش الکتریکی

در نهایت سیگنال خروجی C_k به وسیله یک فیلتر 50 تا 800 کیلوهرتز فیلترشده و نویز از آن حذف می‌شود، سپس این سیگنال توسط یک مدار تقویت‌کننده، تقویت‌شده و با استفاده از کارت آنالوگ به دیجیتال جهت تجزیه و تحلیل به رایانه فرستاده می­شود.

2.تشخیص امواج الکترومغناطیس فرکانس رادیویی

وقوع پالس ولتاژ یا جریان در سیم‌پیچ استاتور امواج الکترومغناطیس فرکانس رادیویی ایجاد می‌کند. اغتشاشات الکترومغناطیسی ایجادشده توسط تخلیه جزئی، فرکانس رادیویی بین صد کیلوهرتز تا صدها مگاهرتز ایجاد می کند. موج AM رادیو همراه با یک آنتن مناسب، می‌تواند برای سنجش فعالیت‌های تخلیه جزئی که اتفاق می‌افتد مورد استفاده قرار گیرد.

3.  تشخیص واکنش‌ شیمیایی در گاز خنک‌کننده

در ماشین‌های هوا خنک کن، وقوع تخلیه جزئی روی سطح سیم پیچ یا شینه موجب واکنش‌های شیمیایی در هوای مجاور می‌گردد. یکی از فراورده های جانبی واکنش‌های شیمیایی، اُزون می‌باشد. گاز اُزون یک گاز با ویژگی بویی می باشد. اگر فعالیت سطحی تخلیه جزئی قابل توجهی وجود داشته باشد، غلظت اُزون موجود در محیط افزایش می‌یابد. راه‌های مختلفی برای اندازه‌گیری غلظت اُزون وجود دارد که از جمله آن می‌توان به حسگرهای الکترونیکی اشاره کرد.

4.  تشخیص امواج نوری

در اصل دو قاعده در روش تشخیص تخلیه جزئی نوری وجود دارد. قاعده اول تشخیص مستقيم بر اساس سیگنال­ های نوری ساطع شده از تخليه جزئی می‌باشد. در اين روش با استفاده از سيستم تشخیص لحظه به وجود آمدن پالس تخليه آشکارسازی انجام می‌شود. قاعده دوم بر پایه تأثیرات صوتی می‌باشد كه بر اثر وقوع تخليه جزئی ايجاد می‌شود. اين قاعده روش نوری_صوتی نامیده می‌شود.

در اين روش امواج صوتی كه بر اثر تخلیه جزئی ايجاد می‌شوند بر روی فیبرهای جاسازی شده در تجهيز تأثیر نوری می‌گذارد. در نهایت از مقایسه اين سيگنال با سيگنال مرجع می‌توان به وقوع تخلیه جزئی پی برد. از مشكلات اساسی این روش استفاده از حس بينايی در روند تشخیص می‌باشد. به همين علت، اين نوع سیستم‌ها بيشتر براي آشکارسازی در عایق‌های گازی (مانيتورينگ خطوط هوایی) و به صورت خیلی محدود برای آشکارسازی در عایق‌های مایع بكار گرفته می‌شوند. علاوه بر اين پدیده تضعیف و پراكندگی كه به علت فاصله زياد ميان ماده عايقی و حسگر می‌باشد، تأثیر بسيار زيادی بر راندمان آشکارسازی و نيز دقت آن دارد.

5.  تشخیص فراصوت(التراسونیک) تخلیه جزئی

روش آزمایش تشخیص الکتریکی تخلیه جزئی در طیف گسترده‌ای از شرایط به کار گرفته می‌شود. در برخی از این کاربردها، روش الکتریکی خیلی مفید واقع نبوده و معمولاً نتایج با تداخل بیش از حد نویز همراه می‌باشد که در یک محیط تحقیقاتی و یا کارخانه قابل کنترل می‌باشد ولی اغلب در نیروگاه‌ها و یا پست‌های فشارقوی قابل کنترل نمی‌باشد. در چنین شرایطی استفاده از روش‌های الکتریکی نیازمند جداسازی بر پایه‌ی خصوصیات در حوزه زمان و فرکانس می‌باشد. استفاده از چنین روش هایی معمولاً نیاز به کوپلرهای تخلیه جزئی بسیار تخصصی دارد که اغلب بایستی برای تجهیز مورد آزمایش طراحی شوند.

میزان حساسیت در روش تشخیص الکتریکی تخلیه جزئی با افزایش ظرفیت خازنی جسم مورد آزمایش کاهش می‌یابد. در یک تجهیز مورد آزمایش بزرگ مانند ترانس قدرت و یا تابلو سوئیچ گیر، تنها تشخیص حضور و دامنه تخلیه جزئی نمی‌تواند کمک زیادی به ما کند، مگر اینکه نشانه ای از محل آن را نیز برایمان فراهم کند. روش الکتریکی در تشخیص تخلیه جزئی روش مفیدی برای یافتن محل تخلیه جزئی نمی‌باشد، ولی روش تشخیص تخلیه جزئی فراصوت در تمامی موارد دارای مزیت مکان‌یابی نسبت به روش الکتریکی می‌باشد. روش تشخیص فراصوت تخلیه جزئی می‌تواند به صورت یک سیستم ایمن در مقابل با امواج الکترومغناطیس عمل کند. این روش می‌تواند در محل‌ها و مکان‌های نصب تجهیز استفاده شود که در آن کاربرد روش الکتریکی در حضور و تداخل امواج الکترومغناطیس به نصب کوپلرهای تخصصی تخلیه جزئی درون تجهیز نیاز خواهد داشت.

از دیگر مزایای این روش می‌توان به این اشاره کرد که حساسیت روش صوتی با تغییر در ظرفیت خازنی شی مورد آزمایش تغییر نمی‌کند و همچنین می‌تواند نشانه‌هایی از محل منبع تخلیه جزئی درون سیستم های پیچیده را برایمان فراهم کند. در برخی از شرایط برای رسیدن به مزایای بیشتر، ترکیبی از هر دو روش صوتی و الکتریکی استفاده می‌شود که برای تشخیص تخلیه جزئی و جلوگیری از آژیر­های نا به جا در نظارت‌های آنلاین استفاده‌شده است.