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.

مزایای کوپلینگ PD به طور مستقیم در متعلقات، بر خلاف کوپلینگ PD معمولی در انتهای کابل، با افزایش طول سیستم های کابلی بیشتر نمایان می شود. پالس های PD هنگام حرکت در امتداد کابل به طور قابل توجهی ضعیف می شوند. پالس های سریع PD شکل موجی دم موج چند نانوثانیه ای دارند و در نتیجه طیف فرکانسی تا محدوده گیگاهرتز دارند. با افزایش طول کابل، کابل به عنوان یک فیلتر پایین گذر با کاهش فرکانس گوشه عمل می کند. هرچه محدوده فرکانس ادغام بالاتر باشد، تضعیف بار ضربه ظاهری اندازه گیری شده بیشتر خواهد بود. تضعیف زیاد اجزای فرکانس بالا باعث می شود جلوی موج صاف تر شود. برای مثال، با یک آشکارساز باند فرکانس بالای 50 مگاهرتز، تنها حدود 10 درصد از انرژی طیفی اولیه پالس PD را می توان پس از طی مسافت 500 متر در امتداد یک کابل 230 کیلوولت تشخیص داد. بنابراین برای کابل‌های بلند (بیش از 500 متر)، فرکانس شناسایی‌شده باید کمتر باشد تا دقت اندازه‌گیری بهتری حاصل شود و طول کابل بیشتری را پوشش دهد. در موارد کابل‌های کوتاه یا زمانی که فقط مناطق محلی نظارت می‌شوند، ممکن است از فرکانس بالاتر برای بهبود حساسیت اندازه‌گیری و کاهش نویز بهتر استفاده شود.

انواع مختلفی از سنسورهای PD برای تشخیص PD به طور مستقیم در متعلقات استفاده می شود. آنها بر پایه الکترودهای خازنی به عنوان مثال فویل کواکسیال، القایی (مانند سیم پیچ روگووسکی، ترانسفورماتورهای فریت HF) یا کوپلینگ میدان الکترومغناطیسی (مانند سنسورهای کوپلینگ جهتی DCS) هستند. به منظور به حداکثر رساندن نسبت سیگنال به نویز، این سنسورها برای تشخیص HF یا UHF طراحی شده اند.

حسگر خازنی PD یک حسگر میدان الکتریکی است و به راحتی می تواند به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از خود متعلقات طراحی شود. به طور کلی، عناصر سازنده متعلقات مانند الکترودهای مخروط تنش را می توان به صورت سودمند به عنوان یک حسگر استفاده کرد، در حالی که عملکردهای ولتاژ بالا پیکربندی، به ویژه در موارد اضافه ولتاژهای گذرا سریع، تحت تأثیر قرار نمی گیرند. جریان خازنی معمولاً از طریق بخشی از لایه نیمه هادی بیرونی کابل برق منتقل می شود و در نتیجه مشخصه گذر بالا درجه 1 ایجاد می شود. فرکانس قطع بالایی یک سنسور خازنی معمولی در حدود 10 مگاهرتز است و معمولاً هر مفصل فقط یک سنسور خازنی دارد، بنابراین اندازه‌گیری زمان رسیدن برای مکان‌یابی دقیق نقص PD در داخل مفصل غیرممکن می‌شود. محلی سازی نه تنها به سنسور دوم نیاز دارد، بلکه به پهنای باند فرکانس اندازه گیری کافی نیز برای دستیابی به دقت بالا نیاز دارد.

برای فعال کردن محل دقیق عیوب PD داخلی متعلقات، تشخیص UHF PD با سنسور دوگانه مورد نیاز است. پالس های فرکانس بالا که در امتداد کابل حرکت می کنند به شدت در محدوده فرکانس کاری یک حسگر خازنی ضعیف می شوند، به طوری که می توان با ارزیابی کاهش دامنه پالس از منبع PD به منشاء PD به طور قابل اعتمادی نقطه اندازه گیری و همچنین با مشاهده تغییر شکل پالس تمایز را انجام داد. به این ترتیب، اغتشاشات خارجی (مانند کرونا) می توانند با استفاده از تنظیم اندازه گیری خود به عنوان فیلتر سیگنال، به دقت از سیگنال های PD ناشی از یک مفصل معیوب متمایز شوند.

برای تشخیص دشارژ جزئی همزمان برای سنسورهای تخلیه جزئی توزیع شده، اندازه گیری دقیق زمان رسیدن اجازه می دهد تا جهت انتشار پالس شناسایی شود و بنابراین نقاط مبدا پالس به طور قابل اعتمادی از تخلیه های جزئی متمایز شوند.

زمانی که یک مفصل فقط یک حسگر خازنی دارد، کالیبراسیون در محل انجام نمی شود. بازسازی سنسورهای خازنی تقریباً همیشه غیرممکن است زیرا این سنسورها اجزای یکپارچه متعلقات کابل هستند.

سنسورهای تخلیه جزئی القایی نسبت به اجزای میدان مغناطیسی حساس هستند. استفاده از این سنسورها در غیاب سنسورهای تخلیه جزئی یکپارچه مفید است. در این مورد، سنسورهای القایی قرار گرفته بر روی صفحه نمایش یا اتصالات متقابل (CB)5 می توانند تشخیص حساسیت تخلیه جزئی در متعلقات کابل را تسهیل کنند. جعبه های اتصال متقابل نیز برای شبکه های مدفون قابل دسترسی هستند.

سنسور کوپلر جهتی یک دستگاه RF غیرفعال است که منبع انرژی را بسته به جهت حرکت پالس به پورت های خروجی مختلف متصل می کند. تشخیص تخلیه جزئی در کابل های فشار قوی را می توان بر اساس اصل کوپلر جهتی با استفاده از یک الکترود حساس با طراحی خاص با دو خروجی کواکسیال انجام داد. الکترود حساس کاملاً محافظ است و بنابراین نسبت به اختلالات خارجی حساس نیست.

دو ویژگی اساسی کوپلر جهتی را مشخص می کند. از دست دادن کوپل که مربوط به حساسیت سنسور است اولین ویژگی است. مورد دوم مربوط به جهت است که توانایی تمایز جهت های مختلف حرکت پالس ها را با روابط دامنه دو خروجی سنسور کوپلینگ جهت مشخص می کند.

ترکیب منطقی پیکربندی های مختلف کوپلینگ می تواند به وضوح مبدا سیگنال را طبقه بندی کند و بنابراین اختلالات خارجی را از تخلیه جزئی متعلقات متمایز کند. سنسور معمولاً با ویژگی های کابل فشار قوی تنظیم می شود و مستقیماً روی لایه نیمه هادی بیرونی قرار می گیرد تا حساسیت و جهت دهی بالا به دست آید.

کاربردهای عملی سنسورهای کوپلر جهتی بسیار نادر است، اگرچه آنها توانایی ذاتی عالی برای تمایز تخلیه جزئی خارجی از تخلیه جزئی داخلی (متعلقات) دارند. لازم است که سنسورهای کوپلر جهتی، در مقایسه با انواع مختلف، با طراحی کابل، به ویژه با ویژگی UHF لایه نیمه هادی بیرونی، که نیاز به استفاده از متخصصان HF دارد، سازگار شوند. پردازش سیگنال های سنسور کوپلر جهت (4 کانال برای هر مفصل، UHF) گران تر از پردازش سیگنال های تک کانال است. علاوه بر این، سطح نویز شناسایی شده با استفاده از حسگرهای خازنی یا القایی در محل اتصالات، نیازی به استفاده از سنسورهای تخلیه جزئی پیچیده‌تر (و گران‌تر) ندارد. سنسور کوپلر جهتی کاملاً برای اتصالات و پایانه های تابلو برق عایق شده با گاز مناسب است اما برای پایانه های خارجی که در آن سنسور کوپلر جهت دوم نمی تواند اعمال شود مناسب نیست. پایانه های بیرونی متأسفانه دارای بالاترین سطح نویز هستند و بنابراین بهترین تمایز ممکن بین تخلیه جزئی خارجی و داخلی بسیار ارزشمند است. در صورت نیاز واقعی، سنسور کوپلر جهتی مناسب نیست. بنابراین از سنسورهای UHF غیر جهت دار برای اندازه گیری روی ترمینال های کابلی استفاده می شود.

سنسورهای UHF مناسب برای قسمت بیرونی متعلقات کابل تحت ولتاژ کار نیز حساسیت تشخیص دشارژ جزئی چند pC را به دست می‌آورند.

هر سنسور UHF که روی انتهای کابل قرار می گیرد در یک تکیه گاه عایق واقع بین پایه و زمین یکپارچه شده است. سنسورها به طور کامل در یک محفظه رزین ریخته‌گری شده محصور شده‌اند و بنابراین برای استفاده در فضای باز مناسب هستند، زیرا پشتیبانی عایق می‌تواند تا دمای 55 درجه سانتیگراد را تحمل کند. سنسورها موازی با اتصال زمین در انتهای غلاف محکم هستند. نوع سنسور با خازن داخلی در انتهای آزاد قرار می گیرد تا جریان های القایی را مسدود کند.

تضعیف پالس های تخلیه جزئی به طور کلی تابعی از فرکانس است. بنابراین، تشخیص دشارژهای جزئی در باند UHF (300 مگاهرتز تا 3000 مگاهرتز)، که تنها دارای چند اختلال گسسته شناخته شده است، همچنین دارای مزیت انتخاب فاصله چند متری است. این روش را می توان به خوبی برای تشخیص مواد غلیظ مانند انتهای کابل به کار برد.

هر تخلیه جزئی به دلیل پیکربندی متقارن کابل های برق، دو پالس جریان برابر ایجاد می کند. دامنه بار هر یک از این پالس ها نشان دهنده نیمی از پالس کامل اولیه است. دو پالس در هر دو جهت از منبع تخلیه جزئی دور می شوند. یک انعکاس کامل در انتهای بخش کابل به طور کلی باز در طول اندازه گیری تخلیه جزئی رخ می دهد. پالس مستقیم از یک طرف و همچنین پالس منعکس شده از طرف دیگر را می توان در انتهای نزدیک کابل، در نقطه اتصال دستگاه کوپلینگ تخلیه جزئی شناسایی کرد. این امکان را برای مکان یابی محل تخلیه جزئی با استفاده از بازتاب سنجی دامنه زمانی (TDR) فراهم می کند.

انعکاس پالس تخلیه جزئی نیز به دلیل تغییر جزئی در امپدانس موج بسته به طراحی و مواد اتصال، جزئی در اتصالات است. در مورد اتصال عرضی شبکه های کابلی بلند سه فاز، پالس های تخلیه جزئی می تواند بین فازها متفاوت باشد.

بررسی ویژگی‌های سیستم اندازه‌گیری تخلیه جزئی شامل دستگاه‌های جمع‌آوری تخلیه جزئی واقع در متعلقات کابل و اندازه‌گیری همزمان دبی‌های جزئی در همه مکان‌های دستگاه می‌تواند مراحل زیر را دنبال کند:

مرحله 1 – تأیید در دسترس بودن عملیاتی سیستم اندازه گیری

در دسترس بودن عملیاتی سیستم اندازه گیری (همه حسگرها، دستگاه های جذب و کانال های اندازه گیری تخلیه جزئی) باید تأیید شود. برای این نوع تایید می توان از ژنراتور سیگنال تست داخلی هر دستگاه اندازه گیری تخلیه جزئی استفاده کرد.

مرحله 2 – بررسی رفتار سنکرون سیستم اندازه گیری دبی جزئی

برای این منظور، پالس های کالیبراسیون با دامنه مناسب باید از انتهای خارجی کابل تغذیه شوند. اتصال دستگاه های تخلیه جزئی باید همزمان باشد. سیگنال کالیبراسیون و بازتاب جزئی آن در متعلقات بعدی باید به وضوح از سطح نویز پس‌زمینه همه دستگاه‌های متصل متمایز شود.

مرحله 3 – شناسایی تضعیف، میرایی و پراکندگی پالس تخلیه جزئی

پارامترهای زیر باید شناسایی شوند:

• تضعیف، میرایی و پراکندگی پالس های تخلیه جزئی در امتداد بخش کابل
• سرعت سیگنال کالیبراسیون در بخش کابل
• بهترین محدوده فرکانس برای اندازه گیری تخلیه جزئی در تمام دستگاه های تخلیه جزئی (با بالاترین نسبت سیگنال به نویز)
• ضریب تقسیم مسیر تشخیص تخلیه جزئی برای هر محدوده فرکانس حفظ شده باشد

مرحله 4 – بررسی عملیاتی نهایی سیستم اندازه گیری در صورت تخلیه جزئی ناشی از اثر کرونا – “تست کابل”

توصیه می شود در حضور منبع ولتاژ خارجی (به عنوان مثال، در طول آزمایش پس از نصب) به اصطلاح “آزمایش کابل” انجام شود. سیم مسی باید به منبع ولتاژ بالا وصل شده و به زمین هدایت شود. برای ایجاد تخلیه کرونا روی سیم باید ولتاژ بالا اعمال شود. دستگاه‌های تخلیه جزئی باید پدیده‌های شبیه‌سازی‌شده را شناسایی کنند و تضعیف سیگنال باید برای محدوده‌های فرکانس استفاده‌شده برای اندازه‌گیری‌ها مشاهده شود. “تست کابل” عملکرد تمام ایستگاه های تخلیه جزئی و کانال های اندازه گیری را نشان می دهد. کاهش وابسته به فرکانس سیگنال تخلیه جزئی ناشی از کرونا، انتخابی بودن اندازه‌گیری‌های تخلیه جزئی را در سطح هر یک از متعلقات جداگانه نشان می‌دهد. اختلالات ناشی از پیکربندی تست نباید تاثیری داشته باشد.