کاربرد تحلیل PSA در تشخیص نوع عیب عایقی

1. مقدمه

در ماشین‌های فشارقوی که ولتاژ اعمالی به سیم‌پیچِ آن‌ها بیش از یک کیلوولت می‌باشد از سیم‌پیچی نوع مستطیل شکل استفاده می‌شود که در آن تنها چند دور هادی داخل شیار قرار می‌گیرد. در ماشین‌های فشارقوی هر دور سیم‌پیچی از تعدادی رشته با مقطع مستطیلی تشکیل‌شده است که تعداد آن به سطح مقطع کل و شرایط طراحی ماشین بستگی دارد. در این نوع سیم‌پیچی ابتدا رشته‌ها با عایقی چند صد ولتی، عایق شده و در صورت لزوم ترانهاده گردیده، توسط دستگاه برش خورده و بسته به طراحی در چند ستون قرار می‌گیرد. درنهایت کل رشته‌ها در یک قالب مستطیل شکل قرارگرفته و عایق‌بندی اصلی صورت می‌گیرد. به این نوع از سیم‌پیچی، سیم‌پیچی نوع مستطیل شکل گفته می‌شود. سیم‌پیچ نوع مستطیل شکل به‌صورت پیش‌ساخته بوده که در دو نوع کلاف چند حلقه‌ای و شینه رایبل ساخته می‌شود. در شکل (1) می‌توان قسمت‌های مختلف و یک برش مقطعی شینه رایبل را که در این آزمایش‌ها مورداستفاده قرارگرفته، مشاهده کرد. شینه مورداستفاده در این آزمایش‌ها از نوع رایبل می‌باشد که توسط یک شرکت داخلی ساخته شده است.

تخلیه جزئی

شکل (1): بخش­ها و یک برش مقطعی مربوط به شینه رایبل

در این نوع شینه برای محافظت از کرونای انتهایی شینه، از نوار و وارنیش نیمه‌رسانا استفاده می‌شود. وارنیش عمدتاً برای تعمیرات و قسمت‌هایی که نمی‌توان از نوار استفاده کرد توصیه می‌شود. از مشخصه‌های بارز این مواد می‌توان به عملکرد غیرخطی در مشخصه ولتاژ/جریان اشاره کرد. عدم به‌کارگیری نوار یا وارنیشِ حفاظت کرونای انتهایی، تخلیه‌های سطحی در انتهای شینه را در پی خواهد داشت. بهره‌برداری مطمئن از ژنراتور وابستگی شدیدی به سلامت عایق سیم‌پیچ استاتور دارد؛ بنابراین عیب‌یابی سیم‌پیچ استاتور، ازجمله مهم‌ترین اقدامات، جهتِ تضمین عملکرد مطمئن ماشین و افزایش طول عمر آن می­باشد. تست تخلیه جزئی از مهم‌ترین تست‌های تشخیص سلامت شینه استاتور به شمار می‌رود که نتایج مفید و قابل‌اعتمادی در این زمینه در اختیار می‌گذارد.

 پنج نوعِ متفاوت از تخلیه جزئی در شینه ژنراتور وجود دارد که عبارت­اند از: تخلیه جزئی داخلی مجاور هادی، تخلیه جزئی داخلی میان عایق، تخلیه جزئی مجاور هسته (تخلیه داخل شیار)، تخلیه جزئی در ناحیه لایه تنظیم میدان و تخلیه جزئی بین سر کلاف‌ها. شکل (2) حالت‌های مختلفی از تخلیه جزئی درون یک شینه ژنراتور فشارقوی را نشان می‌دهد.

تخلیه جزئی

شکل (2): حالت‌های مختلف تخلیه جزئی در یک شینه ژنراتور فشارقوی

2. تجزیه‌وتحلیل تخلیه جزئی به روش حل فازی (PRPDA)

یکی از رایج‌ترین روش‌های تحلیل تخلیه جزئی، تحلیل به روش بررسی فازی می‌باشد. در این روش، فاز وقوع و بار ظاهری تخلیه‌ها ثبت می‌شوند. به‌منظور ثبت اطلاعات معمولاً از یک ماتریس m×n استفاده می‌شود که در آن m نشان‌دهنده­ی تعداد کانال‌های فاز (پنجره) و n نشان‌دهنده‌ی تعداد سطوح بار می‌باشد. هر یک از عناصر این ماتریس، تعداد تخلیه با اندازه و فاز خاصی را نشان می‌دهد. این روش قادر به ارائه الگوهای مختلفی می‌باشد ازجمله: الگوی j-n (فاز وقوع برحسب تعداد تخلیه)، الگوی j-qm (فاز وقوع برحسب حداکثر بار ظاهری، شکل (3))، الگوی j-qa (فاز وقوع برحسب متوسط بار ظاهری)، الگوی q-n (بار ظاهری برحسب تعداد تخلیه) و الگوی j-q-n که یک الگوی سه‌بعدی بوده و تعداد، فاز وقوع و بزرگی دامنه تخلیه را نشان می‌دهد.

تخلیه جزئی

شکل (3): نمودار دوبعدی تخلیه جزئی برای یک شینه نیروگاهی

3. روش تحلیل توالی سیگنال (PSA)

توالی تکرار تخلیه الکتریکی جزئی در محل ایجاد آن یک‌روند اتفاقی نبوده و برحسب یک‌روند مشخص که مرتبط با شرایط و نوع تخریب عایقی می‌باشد به وقوع می‌پیوندد . در روش تحلیل فازِ ولتاژ تخلیه، دامنه­ی تخلیه و زمان وقوع آن برحسب فاز ولتاژ اعمالی مورداستفاده قرار می‌گیرد. بارهای ذخیره شده در سطوح حفره عایق ناشی از تخلیه‌های ماقبل، تأثیر زیادی در توالی تخلیه‌های حفره دارد به‌نحوی‌که برخلاف تصورات ابتدایی، ایجاد و تکرار تخلیه به‌عنوان یک پدیده اتفاقی را مردود می‌شمارد.

در برخی سیستم‌های عایقی که حاوی اندوکتانس زیاد می‌باشند، اندازه تخلیه الکتریکی جزئیِ ثبت شده، می‌تواند تا ده‌ها درصد تضعیف گردد  و منحصراً تحلیل دامنه برحسب فاز می‌تواند به نتیجه‌گیری صحیحی منجر نشود. مؤلفه اصلی در روش تحلیل توالی تخلیه، فاصله زمانی بین وقوع تخلیه‌های دنبال هم می‌باشد که این مؤلفه می‌تواند به‌صورت مؤلفه اختلاف ولتاژ و یا اختلاف زاویه فاز بین تخلیه‌های دنبال هم نیز بیان شود. شکل (4) پارامتر­های مشخصه بین تخلیه‌های متوالی در روش تحلیل توالی سیگنال را نشان می­دهد. همان‌طور که در نمودار مشاهده می‌شود فاصله سه تخلیه­ی ایجاد شده در زمان‌های tn-1، tn و tn+1 می‌تواند به‌صورت مؤلفه‌های اشاره شده در روابط ذیل معرفی شوند:

تخلیه جزئی

که در آن Dt، DU، Dj و E به ترتیب نشان‌دهنده فاصله زمانی، اختلاف ولتاژ، اختلاف زاویه و شدت میدان زاویه­ای بین تخلیه‌های دنبال هم می­باشد.

تخلیه جزئی

شکل (4): پارامتر­های مشخصه بین تخلیه‌های متوالی در روش تحلیل توالی سیگنال

1 دیدگاه. Leave new

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Fill out this field
Fill out this field
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.
You need to agree with the terms to proceed

فهرست