بر اساس IEC 60034-27
اندازهگیری آنلاین تخلیه جزئی(PD) برای ماشینهای الکتریکی دوار مقبولیت گستردهای به دست آورده است. زیرا میتواند وجود نقاط ضعف موضعی سیستم عایق استاتور و همچنین پدیدههای مختلف قوس و جرقه را آشکار کند. با این وجود، از چندین مطالعه مشخص شده که نه تنها روشهای مختلف اندازهگیری وجود دارد، بلکه معیارها و روشهای تجزیه و تحلیل و در نهایت ارزیابی دادههای اندازهگیری شده نیز اغلب بسیار متفاوت بوده و واقعاً قابل مقایسه نیستند. در نتیجه، نیاز به یک استاندارد بینالمللی (IS) برای ارائه دستورالعملهای تعریفشده به کاربران اندازهگیری PD آنلاین برای ارزیابی وضعیت سیستمهای عایق آنها وجود دارد.
اندازهگیریهای PD آنلاین با ماشین الکتریکی دوار که تمام تنشهای عملیاتی حرارتی، الکتریکی، محیطی و مکانیکی را تجربه میکند، ثبت میشود. با توجه به تاثیر تنش واقعی بر روی سیم پیچ در حین اندازه گیری و با توجه به این واقعیت که اندازه گیری در طول انواع عملیات معمولی مانند بار پایه و بار اوج انجام می شود، آزمایش آنلاین PD می تواند تغییرات سیستم عایق سیم پیچ را در یک زمان نابهنگام شناسایی کند. مرحله و ارزیابی وضعیت بلادرنگ را به عنوان بخشی از استراتژی های تعمیر و نگهداری پیش بینی شده امکان پذیر می کند.
ارزیابی روند PD و مقایسه با ماشینهایی با طراحی مشابه و سیستم عایق مشابه اندازهگیری شده در شرایط مشابه، با استفاده از تجهیزات اندازهگیری یکسان، برای اطمینان از ارزیابی قابل اعتماد از وضعیت عایق سیمپیچ استاتور توصیه میشود. اطلاعات روند، معیار خوبی برای نشانه های اولیه تغییر در شرایط عایق فراهم می کند. این به برنامه ریزی برای بررسی بیشتر در حالت توقف از نظر بازرسی بصری و آزمایش آفلاین در طول قطع بازرسی بعدی زمان می دهد.
محدودیتها:
آزمایشهای آنلاین PD روی سیمپیچهای استاتور، اندازهگیریهای مقایسهای و نه مطلق را ایجاد میکنند. این یک محدودیت اساسی برای تفسیر داده های PD ایجاد می کند. بنابراین، معیارهای پذیرش با محدودیتهای ساده برای سیمپیچهای استاتور جدید یا برگشتی را نمیتوان ایجاد کرد، زیرا دلایل زیر نشان میدهد:
– انواع مختلفی از سنسورهای PD و همچنین ابزارهای ضبط و آنالیز وجود دارد.
به طور کلی، ناسازگار هستند و نتایج متفاوتی را برای یک فعالیت PD ایجاد می کنند.
– حتی با سیستم اندازهگیری یکسان، پالسهای تخلیه جزئی فرکانس بالا با ظرفیت و اندوکتانس سیمپیچ در مسیر خود از مبدا به نقطه اندازهگیری تعامل خواهند داشت، به عنوان مثال، در پایانه های سیم پیچ. بنابراین، اندازهگیریهای PD که در ماشینهایی با طراحی سیمپیچ و رتبهبندی متفاوت انجام میشود، نتایج PD متفاوتی را ایجاد میکند، حتی اگر نوع واقعی منبع PD یکسان باشد.
– انواع مختلف عیوب سیمپیچ، بزرگیهای PD متفاوتی ایجاد میکنند و تأثیر متفاوتی بر تخریب عایق دارند.
– فعالیت PD ممکن است نزدیک یا دور از سنسور PD رخ دهد. به طور کلی، اگر منبع PD در داخل سیم پیچ های دورتر از سنسور PD باشد، در مقایسه با منبع PD در اتصالات فاز نزدیک به دلیل تضعیف پالس، پاسخ کوچک تری را در سنسور PD در پایانه ها ایجاد می کند.
کاربران همچنین باید بدانند که هیچ مدرکی وجود ندارد که نشان دهد زمان شکست عایق سیم پیچ استاتور را می توان با استفاده از هر مقدار PD به تنهایی یا حتی در ترکیب تخمین زد. به منظور توصیف جامعتر وضعیت عایق استاتور، اندازهگیریهای PD باید با آزمایشهای الکتریکی دیگر تکمیل شود. همچنین، تعیین علت اصلی فرآیند زوال عایق با استفاده از تشخیص الگوی PD، به خصوص اگر بیش از یک فرآیند در حال وقوع باشد، هنوز تا حدودی ذهنی است، اگرچه فناوری تحلیل دیجیتال به سرعت در حال تکامل است.
نویز و اختلالات ناشی از محیط الکتریکی تأثیر زیادی بر اندازه گیری PD آنلاین دارد. اتصال متقابل PD و نویز بین فازهای مختلف می تواند تفسیر عینی نتایج آزمایش را دشوار کند. بنابراین، تکنیک های مختلف سرکوب نویز آنالوگ و دیجیتال برای بهبود حساسیت اندازه گیری PD و ابزارهای تحلیل PD استفاده می شود.
کاربران اندازهگیری PD باید بدانند که با توجه به اصول روش، همه مشکلات مربوط به عایق در سیمپیچهای استاتور را نمیتوان با اندازهگیری فعالیت PD بر روی خط تشخیص داد. به عنوان مثال، خرابیهای عایق شامل جریانهای نشتی پیوسته به دلیل مسیرهای رسانا بین پتانسیل الکتریکی مختلف سیستم عایق یا ترکهای عایق اصلی ریز با فعالیت PD بسیار کم در مقایسه با PD لایهبرداری معمولی یا پدیده تخلیه بدون پالس.
اصطلاحات و تعاریف IEC
تخلیه جزئی PD
تخلیه الکتریکی موضعی که فقط تا حدی عایق را بین هادی ها پل می کند و امکان دارد در مجاورت هادی رخ دهد یا رخ ندهد.
اندازه گیری آنلاین
تست با ماشین الکتریکی دوار در حالی که در حال انجام کار است.
اندازه گیری آفلاین
تست با ماشین الکتریکی دوار در حالت سکون انجام می شود و دستگاه از سیستم برق جدا می شود
نکته: ولتاژ تست لازم از منبع ولتاژ جداگانه به سیم پیچ اعمال می شود.
پوشش شیار رسانا
رنگ رسانا یا لایه نوار در تماس نزدیک با عایق دیوار زمینی در قسمت شیار سمت سیم پیچ، که اغلب به آن پوشش نیمه رسانا نیز می گویند.
نکته: این پوشش همراه با طراحی مناسب شیار، تماس الکتریکی را با هسته استاتور، بدون اتصال به لایه های هسته، فراهم می کند.
پوشش کنترل تنش
رنگ یا نوار روی سطح عایق دیوار زمینی که فراتر از پوشش بخش شیار رسانا در میلهها و کویلهای استاتور ولتاژ بالا است.
نکته: پوشش کنترل تنش، تنش میدان الکتریکی را در امتداد اورهنگ سیمپیچ به زیر یک مقدار بحرانی کاهش میدهد که باعث شروع PD در سطح میشود. پوشش کنترل تنش با پوشش بخش شیار رسانا همپوشانی دارد تا تماس الکتریکی بین آنها برقرار شود.
تخلیه کرونا
تخلیه جزئی قابل مشاهده در مجاورت سطح یک هادی لخت یا سطح عایق یک هادی
جرقه زنی ارتعاشی
باعث قطع جریان های سطحی بین سطح خارجی بخش شیار یک میله و لایه های هسته زمین شده به دلیل ولتاژهای القایی محوری روی پوشش شیار رسانا همراه با ارتعاشات میله می شود.
تخلیه شیار
تخلیه هایی که بین سطح بیرونی بخش شیار یک سیم پیچ یا میله و لایه های هسته زمین شده به دلیل قدرت میدان الکتریکی بالا رخ می دهد.
توزیع بزرگی دامنه
تعداد دامنه ها در یک سری از پنجره های با فاصله مساوی با بزرگی پالس در طول زمان اندازه گیری از پیش تعریف شده
تخلیه داخلی
تخلیه هایی که در عایق دیواره اصلی ایجاد می شود
توزیع فازی دامنه
تعداد پالس ها در یک سری از پنجره های فاز با فاصله مساوی در طول زمان اندازه گیری از پیش تعریف شده
تخلیه های سطحی
تخلیه هایی که روی سطح عایق یا روی سطح اجزای سیم پیچی در برآمدگی سیم پیچ یا قسمت فعال سیم پیچ ماشین رخ می دهد.
الگوی حل فازی تخلیه جزئی PRPD
الگوی توزیع دامنه PD و تعداد پالس های PD در مقابل موقعیت فاز شکل موج AC، برای تجسم رفتار PD در طول زمان اندازه گیری از پیش تعریف شده
سنسور PD
نوع عمومی مبدل، که می تواند برای تشخیص سیگنال های PD از سیم پیچ ماشین استفاده شود.
نکته: یک سنسور PD معمولاً از یک خازن کوپلینگ ولتاژ بالا با طراحی اندوکتانس پایین و یک دستگاه کوپلینگ ولتاژ پایین به صورت سری تشکیل می شود.
دستگاه کوپلینگ
معمولاً یک شبکه چهار پایانه فعال یا غیرفعال است که جریان های ورودی را به سیگنال های ولتاژ خروجی تبدیل می کند.
نکته: این سیگنال ها توسط یک سیستم انتقال به دستگاه اندازه گیری منتقل می شود. پاسخ فرکانسی دستگاه کوپلینگ معمولاً حداقل به گونه ای انتخاب می شود که به طور موثر از رسیدن فرکانس ولتاژ آزمایشی و هارمونیک های آن به دستگاه اندازه گیری جلوگیری کند.
شاخص درجه حرارت مقاومت RTD
آشکارساز دما در سیم پیچ استاتور، معمولاً بین نوار بالا و پایین یا بین دو طرف سیم پیچ تعبیه شده در یک شیار معین قرار می گیرد.
بزرگی تخلیه جزئی Q
بزرگی مرتبط با یک پالس PD ثبت شده توسط یک سیستم اندازه گیری
علت و اثرات PD آنلاین
به طور کلی، تخلیه جزئی (PD) می تواند در مکان هایی ایجاد شود که خواص دی الکتریک مواد عایق ناهمگن است. در چنین مکان هایی، قدرت میدان الکتریکی محلی ممکن است افزایش یابد. به دلیل فشار بیش از حد الکتریکی موضعی، این ممکن است منجر به خرابی موضعی و جزئی شود. این خرابی فقط تا حدی باعث پل زدن مواد عایق می شود. PD به طور کلی نیاز به حجم گاز یا حجم خالی برای ایجاد دارد، به عنوان مثال: حفره های تعبیه شده در عایق مجاور هادی ها یا در رابط های عایق.
هنگامی که قدرت میدان موضعی از قدرت دی الکتریک ماده بیشتر شود، تخلیه جزئی ممکن است رخ دهد. این فرآیند، در طی یک سیکل ولتاژ اعمال شده ممکن است منجر به پالس های PD متعدد شود.
مقدار بار منتقل شده در دشارژ ارتباط نزدیکی با موارد زیر دارد:
ویژگی های خاص ناهمگنی مانند ابعاد، ولتاژ شکست واقعی و خواص دی الکتریک خاص مواد درگیر
به عنوان مثال. خواص سطح، نوع گاز، فشار گاز و غیره
سیستمهای عایق سیمپیچ استاتور برای ماشینهای ولتاژ بالا همیشه مقداری فعالیت PD دارند، اما ذاتاً به دلیل اجزای غیرآلی میکا، در برابر تخلیههای جزئی مقاوم هستند. با این حال، PD قابل توجه در این ماشینها معمولاً بیشتر نشانه نقص عایق، مانند مشکلات تولید یا خرابی در حین کار است، نه اینکه علت مستقیم خرابی باشد. با این وجود، بسته به فرآیندهای فردی، PD در ماشینها ممکن است مستقیماً به عایق حمله کند و در نتیجه بر روند پیری تأثیر بگذارد. زمان تا شکست یا احتمال شکست ممکن است همیشه با سطوح PD مرتبط نباشد، اما به طور قابل توجهی به عوامل دیگر بستگی دارد. به عنوان مثال دمای کار، ارتعاشات میله، درجه آلودگی و غیره.
اندازه گیری و تجزیه و تحلیل رفتار خاص PD را می توان به طور موثر برای کنترل کیفیت سیم پیچ ها و اجزای سیم پیچ جدید و برای تشخیص زودهنگام نقص های عایق ناشی از عوامل حرارتی، الکتریکی، محیطی و مکانیکی در سرویس استفاده کرد، که ممکن است منجر به شکست عایق شود.
تفاوت اصلی بین اندازهگیریهای آنلاین و آفلاین:
توزیع ولتاژ متفاوت در طول سیمپیچ و اثرات حرارتی و مکانیکی مختلف مربوط به عملیات، مانند ارتعاش، قوس تماس یا گرادیانهای دما بین مس استاتور و هسته آهنی استاتور است. علاوه بر این، به ویژه برای ماشینهای خنکشده با هیدروژن، گاز و فشار گاز ممکن است برای اندازهگیریهای PD غیرحضوری و آنلاین متفاوت باشد.