بر اساس IEC 60885
دامنه
این بخش از IEC 60885، روش تست تخلیه جزیی (PD) و اندازه‌گیری در طول کابل قدرت اکسترود را تعیین می‌کند، اما اندازه‌گیری صورت گرفته بر روی سیستم‌های کابل نصب‌شده را شامل نمی‌شود. ارجاعاتی به IEC 60270 صورت گرفته که به‌طور کلی تکنیک‌ها و ملاحظات قابل اجرا برای اندازه‌گیری تخلیه جزیی را می‌دهد.
اصطلاحات، تعاریف و نمادها
اصطلاحات و تعاریف برای اهداف این سند، اصطلاحات و تعاریف ارائه‌شده در IEC 60270 است.
نمادهای مورداستفاده در استاندارد IEC
a1 اندازه تخلیه اندازه‌گیری شده با کالیبراتور در انتهای نزدیک به آشکارساز
a2 اندازه تخلیه اندازه‌گیری شده با کالیبراتور در انتهای دور از آشکارساز
Ccal کالیبراتور
CK خازن کوپلاژ
CX کابل قدرت
D آشکارساز
I مولد پالس دوبل
L طول کابل قدرت
M کابل سیگنال کواکسیال
Q اندازه تخلیه
R1R2 مقاومت تطبیق
RS ساپرس کننده انعکاس
V سرعت انتشار تخلیه جزیی
V نشان‌دهنده ولتاژ
W منبع تغذیه
Z امپدانس / فیلتر
ZA واحد ورودی
ZW امپدانس ترمینال
بررسی اجمالی
اندازه‌گیری تخلیه جزیی باید با استفاده از تکنیک تست مشخص شده در IEC 60270 انجام شود.
هدف
هدف این تست تعیین اندازه تخلیه و یا بررسی این‌که دامنه تخلیه از یک مقدار مشخص در یک ولتاژ مشخص و در یک حداقل حساسیت اعلام‌شده تجاوز نکند.
مشکل انطباق حرکت امواج برای طول‌های بلند
کابل های با طول کوتاه مانند یک خازن منفرد رفتار می کنند، زیرا می توان مقدار تخلیه را مستقیماً با در نظر گرفتن کابل به عنوان یک خازن اندازه گیری کرد.
با این حال، کابل‌های طولانی‌تر مانند یک خط انتقال رفتار می‌کنند و پالس‌های PD از منبع خود در هر دو جهت در طول کابل، به شکل موج دور می‌شوند. با رسیدن به انتهای راه دور از تجهیزات اندازه‌گیری، اگر انتهای آن مدار باز باشد، پالس با همان قطبیت منعکس می‌شود. سپس پالس منعکس شده در طول کابل به عقب برمی گردد و در زمانی پس از پالس دریافتی مستقیم به آشکارساز می رسد. اگر زمان بین رسیدن دو پالس کوتاه باشد(اختلاف زمانی به طول کابل بستگی دارد) در این صورت ابزار تشخیص ممکن است پاسخ کاذب بدهد که نشان‌دهنده بزرگ‌تر یا کوچک‌تر بودن مقدار دبی نسبت به حالت واقعی است. روش های ذکر شده در این استاندارد امکان اندازه گیری صحیح تخلیه‌های جزیی را در این شرایط فراهم می کند. شکل های 1 تا 4 رفتار امواج در حال حرکت و اثرات برهم نهی احتمالی را نشان می دهند.
دستگاه آنالایزر آنلاین تخلیه جزئی
(ویژه تست تخلیه جزئی کابل ها، ژنراتور ها، ترانسفورماتورها)
کالیبراتور CAL 2n – نرم افزار TESLA PD V1.4.1 راهنمای کاربری و آنالیز اطلاعات –
پهنای باند 20 کیلو هرتز تا 20 مگاهرتز – شامل تمام پترن های PRPD، TW ،PSA –
سرعت نمونه برداری 100MSPS با رزولوشن 10 تا 12 بیت
شکل1 – محل تخلیه دقیقاً در انتهای کابل از راه دور از آشکارساز (x = l)
شکل2 – محل تخلیه در فاصله –x = x1 امواج متحرک
شکل3 – تضعیف پالس های PD در امتداد کابل
شکل4 – برهم نهی و تضعیف پالس های PD
تجهیزات تست
تجهیزات شامل موارد زیر می‌باشد:
- یک منبع ولتاژ متناوب با ولتاژ بالا دارای یک نرخ به‌اندازه کافی برای انرژی‌دار کردن طول کابل تحت تست
- یک ولت‌متر ولتاژ بالا
- یک مدار اندازه‌گیری
- یک کالیبراتور تخلیه
- یک مولد پالس دوبل
- در صورت امکان، امپدانس ترمینال یا ساپرس کننده انعکاس
تمام اجزاء تجهیزات تست باید دارای یک اندازه کافی از سطح پایین نویز برای رسیدن به حساسیت موردنیاز باشند. فرکانس منبع تست باید در محدوده 45 هرتز تا 65 هرتز با شکل موج حدوداً سینوسی و با مقدار نسبت بیشینه به r.m.s. برابر با 2√ که با حداکثر تلورانس 5٪ همراه است باشد.
مدار تست و دستگاه‌ها
شامل موارد زیر می‌باشد:
- منبع تغذیه ولتاژ بالا
- شی‌ء مورد تست
- خازن کوپلینگ
- و ابزار اندازه‌گیری HV و PD
مدار اندازه‌گیری شامل امپدانس اندازه‌گیری (امپدانس ورودی ابزار اندازه‌گیری و واحد ورودی که برای مطابقت با امپدانس کابل انتخاب‌شده است)، پایه اتصال‌دهنده و ابزار اندازه‌گیری می‌باشد. ابزار اندازه‌گیری یا آشکارساز، شامل یک دستگاه تقویت‌کننده مناسب، یک اسیلوسکوپ و یا ابزار دیگر برای نشان دادن وجود تخلیه‌های جزیی و برای اندازه‌گیری بار ظاهر می‌باشد. سیستم اندازه‌گیری باید با IEC 60270 منطبق باشد.
ژنراتور پالس دوبل
یک مولد پالس دوبل ابزاری است که دو پالس برابر تولید می‌کند (با بار ظاهری مشابه) دنبال یکدیگر در یک بازه زمانی که می‌تواند بین 0،2 میکروثانیه تا 100 میکروثانیه تغییر کند. زمان صعود پالس‌ها نباید از ns 20 (10٪ تا 90٪ از مقدار پیک) تجاوز کند؛ زمان بین 10٪ مقادیر جلو و پشت موج نباید از ns 150 تجاوز کند. پالس‌ها ممکن است با فرکانس قدرت سنکرون شده باشند.
امپدانس ترمینال
امپدانس ترمینال امپدانسی است برابر مقدار امپدانس مشخصه شی‌ء تست که به انتهای باز کابل دور از آشکارساز وصل می‌شود. آن ممکن است ترکیبی از مقاومت و خازن (R & C) و یا مقاومت، ظرفیت خازنی و اندوکتانس (R، C & L) باشد. اجزای تشکیل‌دهنده باید برای بهره‌برداری در ولتاژ تحت تست کابل مناسب باشد. الزامات اضافی در بخش 5.6 مشخص شده است.
سرکوبگر انعکاس
یک سوئیچ الکترونیکی است که برای بلوک کردن ورودی ابزار اندازه‌گیری از پالس‌های منعکس‌شده از انتهای باز کابل طراحی‌شده است. این امر توسط مسدود کردن ورودی برای یک زمان ثابت پس از اولین پالس دریافت شده به دست می‌آید.
راه‌اندازی مدار تست
تعیین خواص مشخصه مدار تست
خواص مشخصه مدار آزمایش باید تحت شرایطی که باید استفاده شود تعیین شود. مدارهای آزمایشی که معمولاً برای اتصال به یک سر کابل استفاده می‌شوند، مدارهایی هستند که در شکل‌های 5، 6، 7، 8 و 9 نشان داده شده‌اند. مدارهای آزمایشی مشابه هنگامی که هر دو انتهای هادی کابل به هم وصل شده باشند نیز قابل اجرا هستند. در این حالت دو سر صفحه کابل فلزی نیز باید به هم متصل شوند.
امپدانس ترمینال
اگر یک امپدانس ترمینال به انتهای راه دور کابل مورد آزمایش وصل شود، با مقدار امپدانس برابر با امپدانس مشخصه کابل، کابل طوری رفتار می کند که گویی طول آن بی نهایت است و هیچ موج انعکاسی وجود نخواهد داشت. مدار برای اتصال امپدانس ترمینال در شکل 8 نشان داده‌شده است. مقادیر (RC و L که در آن قابل‌اجرا باشد) اجزای امپدانس ترمینال و مناسب بودن آن برای نوع کابل تحت آزمایش باید با استفاده از روش شرح داده‌شده در 5.6 موردبررسی قرار گیرد. این بررسی باید انجام شود وقتی‌که مدار تست تنظیم‌شده است و همچنین زمانی که هیچ تغییری در مدار صورت نگیرد.
تعیین برهم‌نهی امواج رفت و برگشتی
اگر از امپدانس ترمینال استفاده نشود، با توجه به برهم‌نهی امواج حرکتی تعیین خواص مدار تست لازم است. یک مولد پالس دوبل مطابق با شکل 10 متصل شده است و یک نمودار پالس دوبل رسم شده است(نگاه کنید به 5.5 و شکل‌های 11، 12 و 13). این بررسی باید انجام شود وقتی مدار تست تنظیم‌شده است و همچنین زمانی که هیچ تغییری در مدار وجود ندارد.
سرکوب‌کننده انعکاس
هدف استفاده از سرکوب‌کننده انعکاس، به دست آوردن نمودار پالس دوبل نوع 1 متناسب با شکل 11 می‌باشد. با استفاده از آرایش نشان داده‌شده در شکل 14، بهره‌وری ساپرس کننده انعکاسی باید بررسی شود با رسم یک نمودار دو پالس (نگاه کنید به 5.5 و شکل‌های 11، 12 و 13)، وقتی مدار تست تنظیم‌شده و همچنین زمانی که هیچ‌گونه تغییر به مدار صورت نگیرد.
کالیبراسیون سیستم اندازه‌گیری در مدار تست کامل
کالیبراسیون سیستم اندازه‌گیری در مدار تست کامل باید مطابق با بند 5 از IEC 60270: 2000 انجام شود. کالیبراتور مورداستفاده باید با استاندارد IEC 60270 مطابقت داشته باشد. برای طول کابل طولانی‌تر از (> 100 متر) یک نیاز اضافی وجود دارد که ظرفیت خازن کالیبراسیون نباید بیشتر از 150pF شود.
حساسیت
حساسیت سیستم اندازه‌گیری به‌عنوان حداقل پالس تخلیه قابل‌تشخیص تعریف‌شده است، qmin، (برحسب پیکو کولمب – PC) که در حضور نویز پس‌زمینه مشاهده می‌شود. مقدار qmin باید مشخص شود با استفاده از بررسی سطح نویز پس‌زمینه و نباید بیشتر از دو برابر سطح نویز ظاهری باشد، hn (hn نویز خواندن در ابزار اندازه‌گیری است)؛ بنابراین:
qmin = x × k × hn
که در آن k ضریب مقیاس است و X نسبت حداقل تخلیه قابل‌تشخیص به نویز پس‌زمینه است. حداکثر مقدار مجاز از x مقدار 2 است. به‌طورمعمول مقادیر x از بین 1،25 و 1،5 باید دست یافتنی باشند. بیشینه مقادیر حساسیت باید با توجه به 5.4 مشخص شود.