Com detectar una descàrrega parcial?

Què és la descàrrega parcial?

Primer, un resum ràpid: la descàrrega parcial és una descàrrega elèctrica localitzada que només uneix parcialment l'aïllament entre conductors. Pot ocórrer dins de cavitats en aïllament sòlid, al llarg de la superfície de l'aïllament o en bombolles de gas en aïllament líquid. Si no es controla, PD degrada progressivament l'aïllament, donant lloc a una fallada final.

1. Principis fonamentals de la detecció de la MP

Tots els mètodes de detecció es basen en mesurar els fenòmens físics que genera l'activitat de la DP:

Polsos elèctrics:L'efecte principal és un pols de corrent ràpid a{0}}escala de nanosegons.

Emissions electromagnètiques:El pols actual irradia energia electromagnètica, inclosos els senyals de radiofreqüència (RF) i d'alta{0}}freqüència.

Emissions acústiques:La descàrrega crea una petita ona de xoc, un "clic" audible o ultrasònic.

Subproductes químics:El PD descompon els materials d'aïllament, alliberant gasos específics (com l'ozó) i creant canvis químics.

2. Mètodes de detecció primària

Aquests són els principals mètodes, categoritzats segons el fenomen que detecten.

A. Mètodes de detecció elèctrica (The Gold Standard)

Aquest és el mètode més directe i quantitatiu, seguint la norma IEC 60270.

Com funciona:Mesura la càrrega aparent (en picoCoulombs, pC) dels polsos de corrent causats per PD. Un condensador d'acoblament i una impedància de detecció formen un circuit per capturar aquests polsos d'alta-freqüència.

Configuració:

Un condensador d'acoblament està connectat en paral·lel a l'objecte de prova.

Una impedància de mesura (Quadripole) està connectada en sèrie amb el condensador.

Un detector de PD especialitzat mesura els polsos, filtra el soroll i mostra els resultats.

Sortida clau:

Magnitud PD (pC):La càrrega aparent de la descàrrega.

Fase-Patró de descàrrega parcial resolta (PRPD):Un gràfic que mostra la magnitud i el nombre de descàrrega en funció de l'angle de fase del cicle d'alimentació de CA. Aquest patró és com una "empremta digital" que ajuda a identificar-lotipusde PD (p. ex., intern, superficial o corona).

Avantatges:

Altament sensible i quantitatiu.

Proporciona la mesura més precisa de la gravetat de la descàrrega.

L'anàlisi de PRPD és excel·lent per al diagnòstic de fallades.

Contres:

Requereix una connexió elèctrica directa a l'aparell{0}}d'alta tensió.

Sovint requereix treure l'actiu fora de línia (proves fora de línia).

Sensible a interferències/sorolls elèctrics.

B. Detecció d'emissions acústiques/ultrasons (AE).

Aquest és un mètode no-intrusiu molt popular, especialment per a equips en directe.

Com funciona:Utilitza sensors d'ultrasons (o sensors d'emissió acústica) per detectar les ones sonores d'alta-freqüència (normalment de 20 kHz a 300 kHz) produïdes pel PD. Com que l'oïda humana supera els 20 kHz, aquests són "ultrasònics".

Configuració:

Els sensors es col·loquen a la superfície de l'equip (per exemple, dipòsit del transformador, armari de distribució).

Les "pistoles" ultrasòniques portàtils s'utilitzen per a l'escaneig general.

Es poden utilitzar diversos sensors fixos per a la supervisió permanent i per triangular la ubicació exacta de la font PD.

Sortida clau:

Nivell dB d'ultrasons:La intensitat del so.

So de "xiulet" o "craqueig":Molts dispositius disposen d'auriculars per escoltar el senyal d'ultrasons heterodinat ({0}}mesclat).

Avantatges:

Excel·lent perdeterminant la ubicació físicadel PD.

Es pot utilitzar en equips en viu i energitzats (proves en línia).

Immune a les interferències elèctriques.

Contres:

El so és fàcilment atenuat i bloquejat per barreres sòlides (per exemple, dins d'un tanc de transformador).

No és tan eficaç per quantificar la gravetat (pC) de la descàrrega.

El soroll acústic de fons pot ser un problema.

C. Detecció de transformador de corrent d'alta-freqüència (HFCT / RFCT).

Aquest és un dels mètodes més comuns per a la supervisió en línia de cables, aparells de commutació i transformadors.

Com funciona:Es col·loca una pinça-al sensor HFCT al voltant del cable de terra (terra) o la funda del cable. Actua com un transformador de corrent sintonitzat a altes freqüències (normalment de 100 kHz a 50 MHz), detectant els polsos de corrent de RF de PD que flueixen a terra.

Configuració:La pinça simplement es col·loca al voltant del conductor. No es necessita connexió elèctrica directa a alta tensió.

Sortida clau:

Magnitud i fase del pols PD.

Pot generar patrons de PRPD per a l'anàlisi.

Avantatges:

No-intrusiu i fàcil d'instal·lar en equips en directe.

Bona sensibilitat i proporciona dades- resoltes en fase.

Excel·lent per al control de cables i aparells de commutació.

Contres:

La sensibilitat depèn de la ubicació i de la integritat de la connexió a terra.

Pot ser afectat per interferències de radiofreqüència (RFI).

D. Detecció de tensió transitòria de terra (TEV).

Molt utilitzat per provar aparells-revestits de metall.

Com funciona:Quan el PD es produeix a l'interior d'un aparell-revestit de metall, els polsos de corrent viatgen per les superfícies metàl·liques interiors. A les llacunes o articulacions (com les portes), aquests polsos s'acoblen a la superfície exterior, creant un voltatge de terra transitori. Una sonda TEV mesura aquesta tensió a l'exterior de la carcassa metàl·lica.

Configuració:Un mesurador de mà amb una placa d'acoblament capacitiva es col·loca contra la superfície metàl·lica de l'aparell de commutació.

Sortida clau:Magnitud del TEV en mil·livolts (mV).

Avantatges:

Molt ràpid i senzill per a la detecció de condicions de l'aparell.

Proves en línia no-intrusives.

Contres:

Proporciona una mesura relativa, no un valor pC absolut.

La calibració i la interpretació poden ser específiques del fabricant-.

Aplicable principalment a equips-revestits de metall.

E. Detecció d'ultra-alta- freqüència (UHF).

El mètode principal per a la supervisió en línia de transformadors de potència i d'aparells de commutació aïllats de gas-(GIS).

Com funciona:Els esdeveniments PD emeten ones electromagnètiques en l'interval de freqüències ultra-alta- (300 MHz a 3 GHz). Els sensors UHF (interns o externs) són antenes que detecten aquests senyals.

Configuració:

GIS:Els sensors s'instal·len mitjançant finestres dielèctriques o acobladors al dipòsit GIS.

Transformadors:Els sensors es poden instal·lar en vàlvules de drenatge o ports dedicats.

Sortida clau:

Amplitud del senyal UHF.

Patrons de PRPD per al diagnòstic avançat.

Avantatges:

Extremadament sensible i immune al soroll extern de -freqüència més baixa.

Excel·lent per al seguiment en línia i permanent dels actius crítics.

Pot localitzar la font utilitzant les diferències de temps-de-vol entre diversos sensors.

Contres:

Requereix equips especialitzats, sovint cars.

El calibratge a PC és molt difícil.

La instal·lació en equips existents pot ser difícil.

F. Detecció química / de gasos

Anàlisi de gasos dissolts (DGA):Per als transformadors plens d'oli-, el PD produeix gasos específics com l'hidrogen (H₂) i el metà (CH₄). DGA de l'oli pot indicar activitat PD.

Detecció d'ozó:La PD a l'aire produeix ozó, que de vegades es pot olorar o detectar amb sensors.

3. Una guia pràctica-a-pas a pas per a una enquesta bàsica de DP

Per a un tècnic que comença amb un aparell de commutació o una subestació, un enfocament comú és:

Planificació:Reviseu els diagrames d'una línia-de l'equip i les dades històriques. Identificar possibles punts d'interès per a la DP.

Detecció inicial (TEV i ultrasons):

Utilitzeu aMesurador de TEVper escanejar panells d'aparell{0}}revestits de metall. Enregistreu els nivells de mV a totes les superfícies accessibles.

Simultàniament, utilitzeu unPistola d'ultrasonsper escoltar les descàrregues al voltant de casquilles, terminacions de cables i ventilacions.

Anàlisi de dades i triangulació:

Si es troben lectures altes, utilitzeu el sensor d'ultrasons per localitzar amb precisió la font del so "clic". Mou el sensor per trobar el punt de més intensitat.

Seguiment-/Investigació detallada (si cal):

Si se sospita d'una font greu, poden ser necessaris mètodes més avançats.

Proves fora de línia:Realitzeu una prova elèctrica estàndard IEC 60270 durant una interrupció planificada per quantificar el nivell de PD en PC.

Seguiment en línia:Instal·leu sensors HFCT als cables de terra pertinents per a un seguiment continu i anàlisi de PRPD.

Taula resum de mètodes