اجزای اندازه گیری PD آنلاین را می توان در ابعاد مختلف نصب کرد. بسته به این میزان نصب، اندازه‌گیری‌های PD به صورت دوره‌ای یا پیوسته روی خط می‌تواند انجام شود.

نصب سنسورهای PD

انجام اندازه‌گیری‌های PD به صورت آنلاین حداقل مستلزم نصب حسگرهای PD در محل مناسب است. این می تواند در داخل جعبه ترمینال دستگاه، محفظه دستگاه، اطاقک نقطه خنثی یا نزدیک به کانال باس باشد. نوع سنسور PD محل سنسور و مراحل نصب را تعیین می کند.

برای نصب، راه اندازی، بهره برداری و نگهداری حسگرهای PD و سرنخ های اتصال آن، تامین کننده باید مستندات کافی را ارائه دهد. نصب و راه اندازی باید فقط توسط افراد ماهر انجام شود.

اگر یک قطعه اضافی بین ولتاژ بالا و زمین(مثلاً یک خازن ولتاژ بالا) متصل شود، باید الزامات عملکرد عایق را در محل نصب برآورده کند، به طوری که هماهنگی عایق سیستم تحت تأثیر قرار نگیرد.

علاوه بر این، قطعه نباید خطر خطای الکتریکی غیرقابل قبولی را به سیستم وارد کند. در صورت درخواست، تامین‌کننده قطعه باید اطلاعاتی را برای ارزیابی ریسک ارائه دهد، به عنوان مثال، داده‌های مربوط به تست استقامت ولتاژ و آمار خرابی.

سنسورهای PD باید شرایط عملیاتی معمولی را در محل نصب خود تحمل کنند.

قطعات فلزی باید از مواد غیر مغناطیسی باشند تا از گرم شدن در اثر میدان مغناطیسی جلوگیری شود.

برای هر فاز ماشین حداقل یک سنسور PD توصیه می شود که باید تا حد امکان نزدیک به سیم پیچ قرار گیرد. در صورت تمایل می توان یک سنسور PD را به نقطه خنثی دستگاه متصل کرد. در هر فاز یک سنسور PD دوم ممکن است در فاصله ای دورتر از پایانه ها نصب شود تا اطلاعات جهت پالس ها را جمع آوری کند .

برای موقعیت، نصب و اتصال سنسورهای PD ملاحظات زیر مهم است:

– سنسور PD و سیم های اتصال آن از جمله مسیریابی کابل اندازه گیری ولتاژ پایین نباید عملکرد عایق استاتور و باس فاز و فاصله های مورد نیاز را به خطر بیندازد.

– هنگام نصب سنسورهای PD، از رعایت مجوزهای ذکر شده در استانداردهای ملی و بین المللی مربوطه اطمینان حاصل کنید.

– نصب سنسور باید در برابر تمام شرایط عملیاتی مانند دما، ارتعاشات و اتصال کوتاه مقاومت کند، زیرا شل شدن یا تغییر شکل ممکن است باعث ایجاد خطای الکتریکی شود.

– سنسورهای PD که مستقیماً به پتانسیل ولتاژ بالا متصل هستند نباید در محیطی با آلودگی و رطوبت بیش از حد قرار داده شوند. آلودگی سطحی ممکن است باعث ایجاد جریان‌های نشتی شود که در نهایت منجر به تخریب ردیابی سطح یا فلور آلودگی می‌شود.

– سنسور PD و سیم های اتصال آن نباید فعالیت تخلیه جزئی را ایجاد کنند.

– سنسور PD، سیم های اتصال آن و سیستم انتقال سیگنال نباید حلقه های القایی ایجاد کنند.

– اتصالات به پتانسیل ولتاژ بالا و پتانسیل زمین باید تا حد امکان کوتاه و دارای اندوکتانس پایین باشند. توجه ویژه ای به کیفیت مکانیکی این اتصالات لازم است زیرا ممکن است در اثر ارتعاشات شل شوند.

نقطه دسترسی خارجی و کابل کشی

از آنجایی که مکان‌های حسگر PD به دلیل محدودیت‌های بهداشتی و ایمنی معمولاً در حین کار دستگاه قابل دسترسی نیستند، یک نقطه دسترسی نامحدود در خارج توصیه می‌شود. نقطه دسترسی باید بدون هیچ گونه خطری برای پرسنل و تجهیزات، امکان اتصال و جدا شدن دستگاه اندازه گیری PD را به کابل های حسگر PD در حین کار دستگاه فراهم کند. در صورتی که در سنسور PD گنجانده نشده باشد، نقطه دسترسی باید شامل وسایل حفاظت از اضافه ولتاژ باشد تا در صورت خرابی در مدار اندازه گیری، حداکثر ولتاژ خروجی خود را طبق قوانین و مقررات فنی متداول تا حد ایمن کاهش دهد.

از آنجایی که کابل ممکن است یک نقطه ورودی برای نویز الکترومغناطیسی توسط فرآیندهای کوپلینگ ایجاد کند، باید از درجه مناسبی از محافظ و اتصالات با کیفیت بالا استفاده شود. با توجه به ارتعاشات مداوم نزدیک به دستگاه، همه اتصالات باید از نوع مکانیکی قوی باشند.

هنگامی که شیلد کابل در دو انتها ارت می شود، شیلد یک حلقه زمین ایجاد می کند که ممکن است منجر به جریان های زیاد شود و به سپر آسیب برساند. روش های مختلفی برای کاهش چنین جریان های زمینی بدون آسیب رساندن به محافظ وجود دارد. طراحی ارت کابل باید طرح ارتینگ خروجی سنسور PD و ورودی دستگاه اندازه گیری PD را در نظر بگیرد. مفهوم کلی ارت ژنراتور، شین فاز و ترانسفورماتور HV باید دنبال شود.

از طرف دیگر، اطلاعات PD را می توان از طریق کابل نوری به نقطه دسترسی خارجی منتقل کرد.

با یک اکسس پوینت خارجی، یک دستگاه اندازه گیری PD قابل حمل را می توان در هر زمانی در حین کار دستگاه به طور ایمن متصل کرد و سیگنال های PD آنلاین را می توان دریافت کرد. چنین اتصال موقت یک دستگاه اندازه گیری PD برای اندازه گیری های فوری در فواصل زمانی خاص کافی است و تنها به یک دستگاه اندازه گیری برای چندین واحد ماشین در هر سایت نیاز دارد. این معمولاً «اندازه‌گیری‌های دوره‌ای PD» نامیده می‌شود.

نصب و راه اندازی دستگاه اندازه گیری PD

به منظور انجام یک اندازه گیری پیوسته PD بر روی استاتور ماشین، یک دستگاه اندازه گیری PD علاوه بر حسگرهای PD باید به طور دائم نصب شود. برای اجازه دادن به تعمیر و نگهداری یا تعویض دستگاه در حین کار دستگاه، نصب یک نقطه دسترسی نیز توصیه می شود. در مورد اتصالات کابل، همان ملاحظات مربوط به کابل های بین سنسورهای PD و نقطه دسترسی باید در نظر گرفته شود.

علاوه بر این، ممکن است یک اتصال ارتباطی بین دستگاه اندازه‌گیری PD و رایانه‌ای که اطلاعات کنترل و وضعیت و همچنین داده‌های PD را منتقل می‌کند، لازم باشد. بسته به فواصل، طرح سایت و وضعیت اختلال باید از یک روش اتصال استفاده شود که در یک محیط خاص قابل اعتماد باشد.

اگر رایانه در یک شبکه توزیع شده تعبیه شده باشد، داده های PD به طور مداوم در ابزار PD یا در رایانه یا هر درایو شبکه ذخیره می شوند.

چندین دستگاه اندازه گیری PD در یک نیروگاه، یکی برای هر ماشین، می تواند از طریق یک شبکه داده به یک ایستگاه کامپیوتری مرکزی متصل شود که امکان مشاهده و تجزیه و تحلیل فعالیت PD را در همه ماشین ها از یک مکان، برای مثال اتاق کنترل، فراهم می کند. گزینه های دسترسی از راه دور از طریق پیوندهای ارتباطی مانند اتصال به اینترنت امن به مرکز تشخیصی باید امکان پذیر باشد.

نصب و راه اندازی سیستم های جمع آوری اطلاعات عملیاتی

علاوه بر داده‌های PD، داده‌های عملیاتی دستگاه باید به‌طور خودکار جمع‌آوری شده و همراه با داده‌های PD، در صورت وجود، ذخیره شوند. داده های عملیاتی مانند توان اکتیو، توان راکتیو، سیم پیچ استاتور و دمای هسته، دمای هوا/گاز خنک کننده، ولتاژ استاتور و رطوبت گاز خنک کننده برای ارزیابی سیستم سیم پیچ استاتور بر اساس تفسیر داده های PD اهمیت دارند. داده‌های عملیاتی باید به داده‌های PD در پایگاه داده مرتبط شوند یا داده‌های PD به رایانه نیروگاه منتقل می‌شوند یا همه این مجموعه‌های داده باید از طریق اتصال اینترنتی ایمن به یک مرکز تشخیص از راه دور منتقل شوند.

چنین داده‌های عملیاتی ماشین را می‌توان با نصب رابط‌های مناسب برای سیستم کنترل نیروگاه، دستیابی کرد. نمونه های معمولی از نصب های رابط ممکن عبارتند از:

– نصب یک ماژول مبدل دیجیتال آنالوگ چند کاناله(ADC) که قادر به دریافت سیگنال های فرآیندی است و داده های دیجیتالی شده را از طریق شبکه ارتباطی به کامپیوتر منتقل می کند.

– نصب یک رابط نرم افزاری بر روی کامپیوتر که با سیستم کنترل نیروگاه ارتباط برقرار می کند و داده های عملیاتی مورد نیاز را بر روی کامپیوتر فراهم می کند.

سیستم‌های اندازه‌گیری PD آنلاین با دستگاه‌های نصب شده دائمی برای اکتساب PD و سیستم‌های جمع‌آوری داده‌های عملیاتی برای انجام نظارت بر خط پیوسته PD اجباری هستند.

نرمال سازی اندازه گیری ها

به دلیل انتشار پالس، رزونانس و کوپل متقابل در سیم پیچ های ماشین، نرمالیزاسیون مقدار بزرگی امکان پذیر نیست.

با توجه به طیف گسترده ای از محدوده فرکانسی که توسط سیستم های اندازه گیری PD استفاده می شود، دو روش نرمال سازی برای سیستم های مختلف مورد نیاز است.

نرمالیزاسیون برای سیستم های فرکانس پایین

نرمال سازی مدار آزمایش ممکن است مقایسه بین اندازه گیری ها را در ماشین هایی که طراحی و رتبه مشابهی دارند(ولتاژ، توان، نوع خنک کننده) که با سیستم PD یکسان انجام می شود، تسهیل کند. نرمال سازی مدار آزمایش باید با تزریق پالس های جریان کوتاه مدت با مقدار بار شناخته شده توسط یک مولد پالس مرجع(کالیبراتور) مطابق با مشخصات ارائه شده در IEC 60270 انجام شود. روش نرمال سازی را فقط می توان به صورت آفلاین انجام داد.

توجه به نکات زیر ضروری است:

– نرمال سازی تابع انتقال سیگنال ناشناخته و وابسته به ماشین را بین منبع PD واقعی در عایق سیم پیچ و محل سنسورهای نصب شده تعریف نمی کند، که به طور کلی تابعی از محل منبع PD و طراحی سیم پیچ فردی است.

– در پایانه های ماشین نرمال سازی به اندازه کافی نشان دهنده پالس های PD نیست که در واقع در یک مکان نامعلوم در سیم پیچ استاتور رخ می دهند. در نتیجه، روند نرمال سازی یک اندازه گیری روی سیم پیچ های کامل، معیاری برای کیفیت سیستم عایق از نظر کمیت مطلق ارائه نمی کند.

– نرمال شدن قابلیت مقایسه نتایج PD را بین ماشین‌هایی با طراحی و رتبه یکسان افزایش می‌دهد و بنابراین حداقل یک مرتبه مقایسه بین ماشین‌های مختلف اجازه می‌دهد.

– برای نرمال سازی سیستم های اندازه گیری PD در محدوده فرکانس پایین، باید از ژنراتورهای پالس مرجع استفاده کرد که طیف فرکانس پالس ثابتی را در محدوده فرکانس مورد استفاده ارائه می دهند.

– برای بررسی عملکرد سیستم اندازه گیری، می توان روند نرمال سازی را تکرار کرد.

– نرمال سازی معمولاً فقط برای یک تنظیم پارامتر ابزار اندازه گیری معتبر است. اگر فرکانس سیستم تشخیص متغیر باشد، هر تغییر فرکانس حد پایین، فرکانس حد بالایی و پهنای باند نیاز به یک نرمال سازی جداگانه دارد. نمی توان از یک ضریب نرمال سازی که در یک تنظیم فرکانس مشخص به دست آمده است به فاکتورهای عادی برای تنظیمات دیگر تبدیل کرد. در صورت تغییر مشخصات فیلتر نیز به همین ترتیب است.

– به دلیل تولید محدود افزایش پهنای باند بسیاری از ابزارها، در صورتی که اندازه گیری ها در تنظیمات بهره به غیر از نرمال سازی انجام شوند، همین امر صدق می کند. در اینجا نیز، ممکن است قبل از اندازه‌گیری‌ها، نرمال‌سازی لازم باشد.

– هر گونه تغییر در مدار اندازه گیری، به عنوان مثال. تغییر سنسورهای PD، کابل کشی و مسیریابی این ها، نصب تجهیزات به موازات سیم پیچ(سرج ارستر یا خازن سرج و غیره) نیاز به نرمال سازی مجدد دارند.

روش نرمال سازی

نرمال کردن مدار آزمایش با تزریق پالس های جریان با مقدار بار مشخص در پایانه های دستگاه یا تا حد امکان نزدیک به آنها، با استفاده از یک ژنراتور پالس مرجع انجام می شود. این برای شبیه سازی پالس های PD است که در پایانه های دستگاه در طول اندازه گیری ظاهر می شوند.

ترجیحاً ژنراتور پالس مرجع باید به نحوی همزمان با شبکه کار کند. این به شناسایی پالس های نرمال سازی به ویژه در محیط های پر سر و صدا کمک خواهد کرد(شکل 1 را ببینید).

شکل 1 – جسم اندازه گیری، در حین نرمال سازی
نقطه خنثی در شرایطی مشابه در حین کار قرار دارد

روند نرمال سازی باید به صورت زیر انجام شود:

الف) تمامی اتصالات بین ماشین و ترانسفورماتور اصلی باید بسته شود. اگر این امر به دلیل محدودیت های ایمنی امکان پذیر نباشد، باید در پروتکل نرمال سازی ذکر شود.

ب) پایانه های ماشین نباید ارت شوند.

ج) اتصال نقطه خنثی باید در همان شرایطی که در طول عملیات انجام می شود حفظ شود.

د) اگر خازن های سرج روی ماشین نصب شده باشند، باید به سیم پیچ متصل بمانند.

ه) مولد پالس مرجع باید تا حد امکان به ترمینال و قاب با کوتاه ترین سیم های آزمایش ممکن متصل شود. در صورت نصب سنسور PD در نقطه خنثی، اندازه گیری نرمالیزاسیون تنها به دلیل فاصله معمولاً کوتاه تا زمین نشان دهنده خواهد بود.

و) اندازه گیری نرمال سازی را انجام دهید.

ر) توصیه می شود حداقل یک اندازه گیری با مولد پالس قطع شده انجام شود تا نرمال بودن را تأیید کند و نویز پایه ای را که ممکن است پالس های مرجع را روی هم قرار دهد، تأیید می کند.

ح) برای بررسی تقارن تمام فازهای نصب شده و سنسورهای PD توصیه می شود که یک نرمال سازی روی همه فازها به طور جداگانه انجام شود. به خصوص در ماشین های بزرگ، طول حلقه های فاز ممکن است به طور قابل توجهی از فاز به فاز متفاوت باشد.

نرمال سازی / بررسی حساسیت برای سیستم های فرکانس بالا و بسیار بالا

مشخصات برای تولید پالس الکترونیکی

بررسی حساسیت با تزریق پالس های ولتاژ بر روی هادی در نزدیک ترین نقطه به عایق انجام می شود. این نقطه معمولاً ترمینال سیم پیچ است و در ادامه این زیرمجموعه به عنوان پایانه اشاره می شود.

تنظیمات کلی برای این بررسی حساسیت در شکل 5 نشان داده شده است.

مولد پالس از یک پالس ولتاژ مستطیلی تشکیل شده است که ولتاژ اوج Ug و مقاومت داخلی Rg را به صورت سری دارد. برای اندازه گیری VHF PD ترجیح داده می شود که یک مولد پالس با امپدانس منبع 1 Ω یا کمتر داشته باشیم، زیرا این باعث ایجاد اعوجاج شکل پالس کمتری می شود. زمان افزایش tR ژنراتور پالس باید کمتر از 1/f باشد، جایی که f حد فرکانس بالایی سیستم تشخیص است. به عنوان مثال، اگر فرکانس قطع بالای سیستم اندازه گیری PD 100 مگاهرتز باشد، زمان افزایش پالس ژنراتور الکترونیکی باید کمتر از 10 نانو ثانیه باشد.

مدت زمان پالس ثبت شده در پایانه ها باید بیشتر از زمان پاسخگویی سیستم تشخیص باشد. این پاسخ زمانی، زمان مورد نیاز سیستم برای بازیابی شرایط اولیه خود پس از برانگیختن یک ضربه است. زمان سقوط تکانه اهمیتی ندارد.

شکل 2 – ترتیبی برای بررسی حساسیت

شکل 2 تنظیمات مورد استفاده برای بررسی حساسیت و مدل ساده شده ماشین الکتریکی دوار را نشان می دهد. در فرکانس بالا، امپدانس سیم پیچ ظاهری کاملاً ناشناخته است و نمایش معمول توسط یک خازن حتی ممکن است کاملاً اشتباه باشد. در محدوده VHF، سیم پیچ بیشتر شبیه امپدانس موجی عمل می کند. امپدانس اتصال زمین از ژنراتور پالس و اسیلوسکوپ نیز ناشناخته است و توسط یک اندوکتانس نشان داده می شود. با توجه به این پارامترهای ناشناخته، مرحله ولتاژ تزریق شده در ترمینال را نمی توان با ولتاژ تنظیم شده ژنراتور پالس تعیین کرد. بنابراین، ولتاژ در ترمینال Vm باید اندازه‌گیری شود، ترجیحاً با پروب‌های اسیلوسکوپ ورودی FET (با ظرفیت بسیار کم).

دو شرط تست وجود دارد:

حالت 1) خروجی مولد پالس مستقیماً به ترمینال متصل می شود.

حالت 2) خروجی ژنراتور پالس مستقیماً به صورت سری به خازن Cg متصل می شود.

مستقیماً در ترمینال متصل می شود. این خازن باید به گونه ای انتخاب شود که بار VgCg چند nC و کوچکتر از 1 nF باشد.

اگر قرار است ژنراتور پالس دور از جسم مورد آزمایش قرار گیرد، کابل کواکسیال باید در 50 Ω خاتمه یابد. هنگامی که فاصله ترمینال تا زمین جسم آزمایشی بیش از 1/10 طول موج حد فرکانس بالایی سیستم تشخیص باشد، اتصال القایی به زمین دیگر قابل چشم پوشی نیست (القایی زمین در شکل 2). یک صفحه زمین با اندوکتانس پایین باید نصب شود تا زمین ژنراتور را برای تزریق پالس گسترش دهد. استفاده از یک فویل مسی پهن یا سیم بافته توصیه می شود. این نقطه زمین ممکن است با نقطه اتصال زمین دستگاه کوپلینگ متفاوت باشد.

پیکربندی دستگاه

برای نشان دادن حساسیت، ماشین باید در پیکربندی نشان داده شده در شکل 1 باشد.

بررسی حساسیت

روش بررسی حساسیت را فقط می توان به صورت آفلاین انجام داد، مگر اینکه از خازن تزریق ولتاژ بالا Cg استفاده شود. اما تزریق پالس آنلاین یک عملیات خطرناک است که در این سند پوشش داده نشده است.

پالس ولتاژ Vm باید مستقیماً در ترمینال با استفاده از یک پروب اسیلوسکوپ و یک اسیلوسکوپ سریع اندازه گیری شود. این، در mV، حساسیت سیستم تشخیص PD است. اگر ژنراتور الکترونیکی را بتوان خیلی نزدیک به ترمینال قرار داد، در کمتر از 1/10 طول موج حد فرکانس بالای سیستم تشخیص، از جمله اتصال زمین، ولتاژ پالس تنظیم شده Ug را می توان به طور مستقیم استفاده کرد.

انتظار می رود جلوی ضربه ولتاژ نوسان داشته باشد. ولتاژی که برای بررسی حساسیت باید در نظر گرفته شود، مقدار پیک ولتاژ ثبت شده در ترمینال است. اگر نوسانات فرکانس بسیار بالا در مقایسه با فرکانس حد بالایی سیستم تشخیص اندازه گیری شود، فیلترینگ این جزء فرکانس بسیار بالا باید انجام شود.

در سرویس، نویز پس زمینه ممکن است به میزان قابل توجهی افزایش یابد. از آنجایی که این بررسی به صورت آفلاین انجام می شود، توصیه می شود خروجی PD را در سطوح مختلف ولتاژ پله ثبت کنید تا حداقل سطح حساسیت در حین کار تخمین زده شود. حداقل سطح حساسیت، اوج ولتاژ ژنراتور پله است که بالاتر از حد کف نویز قابل تشخیص است. تعیین حد نویز واقعی ممکن است دشوار باشد زیرا ماشین الکتریکی دوار به طور معمول در حین کار PD تولید می کند.

برای بررسی تقارن تمام فازهای نصب شده و دستگاه های کوپلینگ، توصیه می شود که بررسی حساسیت تمام فازها را به طور جداگانه انجام دهید. به خصوص در ماشین های بزرگ، طول حلقه های فاز ممکن است به طور قابل توجهی از یک فاز به فاز دیگر متفاوت باشد.

این استاندارد هیچ گونه حداقل حساسیت PD را توصیه نمی کند. این بررسی حساسیت فقط برای یک ضربه در ترمینال معتبر است و به دلیل تضعیف پالس، حساسیت ممکن است برای منابع PD واقع در سیم پیچ های سیم پیچ دور از ترمینال کاهش یابد.