تخلیه الکتریکی جزئی
تخلیه جزئی که در تجهیزات فشارقوی رخ می دهد عبارت است از جرقه های بسیارکوچک که در نقاط با شدت میدان بزرگ ایجاد می شود. بروز نخلیه های الکتریکی در موتورها و ژنراتورهای فشارقوی بدون استثنا رخ می دهد و دلیل آن بالا بودن شدت میدان عایق تا چند کیلو ولت بر میلیمتر و نوع ساختار عایقی می باشد. گرچه تخلیه الکتریکی جزئی پدیده ای است که در پیر شدن عایق و شکست عایق نقش اساسی دارد ولی در عین حال بهترین مشخصه ای است که می توان با اندازه گیری و پایش دوره ای یا آنلاین آن به وضعیت سیستم عایقی ماشین مورد نظر پی برد.
روش های آشکارسازی تخلیه جزئی
همواره تخلیه جزئی با چند مشخصه فیزیکی همراه می‌باشد که عبارت‌اند از :
- پالس های الکتریکی
- امواج الکترومغناطیس فرکانس رادیویی
- واکنش‌های شیمیایی در گازهای خنک‌کننده هوا یا هیدروژن
- امواج نوری
- امواج فراصوتی
تشخیص الکترومغناطیسی پدیده تخلیه جزئی
زمان افزایش کوتاه جریان پالس (کمتر از 1ns) تخلیه جزئی PD امواج الکترومغناطیسی را از HF تا محدوده UHF (3 مگاهرتز تا 3 گیگاهرتز) و در چندین ماده عایق بیش از حد تحریک می کند.
تشخیص آکوستیک پدیده تخلیه جزئی
تخلیه جزئی PD به عنوان منبع نقطه ای امواج صوتی ظاهر می شود. این امواج صوتی از طریق ساختار داخلی دستگاه فشار قوی تا رسیدن به سطح خارجی پخش می شود. برای تشخیص PD، معمولاً از محدوده فرکانس آلتراسونیک(تقریباً 20 کیلوهرتز تا 250 کیلوهرتز) استفاده می شود. و همچنین محدوده شنیداری(تقریباً 100 هرتز تا 20 کیلوهرتز). محدوده فرکانس مورد استفاده برای تشخیص صوتی بسته به سیستم عایق مورد استفاده(جامد، مایع و گاز) انتخاب می شود.
مکان یابی منابع تخلیه جزئی
هنگام انجام اندازه‌گیری‌های PD بر روی دستگاه‌های ولتاژ بالا، معمولاً از دو رویکرد مختلف برای مکان‌یابی منبع PD استفاده می‌شود. اولاً، تغییرات دامنه سیگنال یا تغییر شکل اشکال سیگنال می تواند نشانه هایی از محل منبع PD باشد. در مرحله دوم، اندازه‌گیری زمان انتشار پالس‌های PD می‌تواند برای محاسبه مکان‌های منبع استفاده شود. به چنین روش هایی به عنوان اندازه گیری مکان مبتنی بر زمان رسیدن یا زمان انتشار گفته می شود. می توان از روش های مبتنی بر الکترومغناطیسی، صوتی یا ترکیبی از هر دو استفاده کرد.
طراحی یونیت های کوپلینگ PD
مدارهای اندازه گیری PD مطابق با استاندارد IEC 60270 به طور کلی مجهز به خازن کوپلینگ جداگانه Ck هستند که به صورت سری با امپدانس اندازه گیری Zm متصل می شود.
مزایا و معایب اندازه گیری تخلیه جزئی الکترومغناطیس و آکوستیک
مقایسه مزایا و معایب روش های اندازه گیری الکترومغناطیسی VHF و UHF PD و اندازه گیری صوتی روی تجهیزات فشارقوی
جنبه ها و نکات خاص پیرامون تخلیه جزئی در GIS
تخلیه جزئی در GIS ناشی از نقص سیستم عایق است. نشان داده شده است که جریان های تخلیه منابع PD در SF، نمایش گاز دارای زمان خیز هستند که می تواند کمتر از صد پیکو ثانیه باشد. عیوب، به عنوان مثال ذرات فلزی متحرک آزاد (شایع ترین نوع نقص) یا عیوب ثابت، باعث ایجاد گذراهای الکترومغناطیسی با محتوای فرکانسی بسیار بالاتر از 2 گیگاهرتز می شوند.
علاوه بر روش مرسوم طبق استاندارد IEC 60270، برای اندازه گیری PD در GIS از روش های VHF، UHF و آکوستیک استفاده می شود.
تخلیه جزئی در ماشین های دوار
تخلیه جزئی به دلایل زیادی در حفره های عایق اصلی دیوار زمینی و در سطح استاتور و سیم پیچ ماشین های دارای ولتاژ ۳/۳ کیلوولت و بالاتر رخ می‌دهد. بر خلاف بسیاری از انواع دیگر تجهیزات، سیم‌پیچ‌های استاتور دارای ولتاژ 3،3 کیلوولت و بالاتر تقریباً همیشه در حین کار، به دلیل وجود “حفره‌های میکرو” که محصول جانبی معمولی فرآیندهای تولید هستند، PD پیوسته و پایین را نشان می‌دهند. عایق سیم پیچ به گونه ای طراحی شده است که در برابر این PD سطح پایین مقاومت کند و بنابراین به دلیل وجود میکا خطری برای عمر طولانی ندارد. با این حال، تجربه نشان می دهد که اگر سطوح تخلیه جزئی “بالا” باشد، یا تخلیه جزئی طی چندین سال افزایش یابد، تعمیر یا جایگزینی سیم پیچ محتاطانه است.
تخلیه جزئی در ترانسفورماتور ها
مکان یابی PD روی ترانسفورماتورها به دو وظیفه اصلی گروه بندی می شود. اولین شواهد PD (فرایند تشخیص) باید تا حد امکان حساس باشد و همزمان آن را از هر گونه اختلال احتمالی متمایز کند. ثانیاً تعیین منشأ خرابی (محل PD) باید انجام شود. در داخل ترانسفورماتورها یا راکتورها، تخلیه جزئی را می توان به عنوان یک منبع نقطه ای که یک موج صوتی و الکترومغناطیسی را در یک محیط همگن تابش می کند، مدل کرد.(مثلاً با استفاده از سرعت متوسط صوت)
تخلیه جزئی در کابل ها و متعلقات
کیفیت تولید کابل های اکسترود شده با آزمایشات معمول در کارخانه سازنده طبق استانداردهای مربوطه بررسی می شود. نصب متعلقات در محل، خطر بیشتری برای ایجاد ایراد دارد. ذرات کوچک، گرد و غبار، و قطرات رطوبت و غیره ممکن است منجر به نقص در مکان‌های حساس الکتریکی متعلقات شوند که احتمالاً منجر به کاهش طول عمر سیستم کابل یا خرابی می‌شود. با سنسورهای مناسبی که مستقیماً روی متعلقات قرار می‌گیرند، می‌توان این اطلاعات را با اندازه‌گیری پالس‌های جریان تخلیه جزئی در طول آزمایش‌های دی الکتریک پس از نصب و بعد در حین کارکرد تجهیزات به دست آورد.
A New Procedure for Partial Discharge Localization in Gas-Insulated Switchgears in Frequency Domain
This new method will permit a cost-efficient localisation of partial discharges (PD) in gas-insulated switchgears (GIS). It uses the interference phenomenon of two superimposed sensor signals.
Aging Diagnosis of Insulation Systemsby PD Measurements Extraction of Partial Discharge Features in Electrical Treeing
Test arrangements, based on the needle-plane electrode system, consider specimens having either a cavity at the tip or an intimate contact with insulation. It is shown that the Weibull-function parameters have close relation to discharges occurring in cavity and tree channels, and that an indication of inception of electrical trees can be obtained.
Comparative Study Of IEC 60270 Compliant Instruments For Pattial Discharge Pattern Acquisition
A recent edition of API 541 requires an instrument compliant with IEC 60270 for the measurement of PD on sacrificial stator coils, and proposes 100 pC (pico-Coulombs) for guidance on acceptance criteria until more data becomes available. Given the industry’s faith in PD as an acceptance test based on a representative sample, it warrants closer scrutiny.
Detection and Location of Partial Discharges in Power Transformers using Acoustic and Electromagnetic Signals
Precise acoustic arrival times are consequently essential to accurately locate PD in a power transformer. The averaging of acoustic PD signals helps to enhance the acoustic sensitivity. The acoustic detection limit is lowered significantly and the determination of the arrival times is made possible for weaker PD.
Fundamental Differences of the PD Measurement according to IEC 60270 and in UHF range
PD measurements in the UHF frequency range are an important tool for diagnostic at GIS. A general correlation between the measurement according to IEC standard 60270 and measurements in the UHF range is not possible. By the use of a “sensitivity check” the quality of the UHF measuring system is verified at GIS.
Partial Discharge Measurement in the Ultra High Frequency (UHF) Range
The paper provides essentially a summary of PD measurements applying the UHF range in order to increase the detection threshold, to improve the localization accuracy and to perform on-line measurements of Partial Discharge (PD) in noisy environments.
Measuring Partial Discharge On Operating High Voltage Motors With Vs-pwm Variable Speed Drives
IFMs of the voltage source, pulse width modulation (VS-PWM) type have become the most popular type of drive due to their relatively small size and low cost. Unfortunately, the voltage transients created by such IFMs are similar to the pulse signals caused by stator winding partial discharges, and thus distinguishing stator winding PD becomes harder.
