Тестване за частични разряди на изолацията на двигатели и кабели е диагностична техника, която открива локализирани електрически пробиви в кухини, пукнатини или интерфейси в изолационна система, без да прекъсва пълното разстояние между проводника и земя. При активи на средно напрежение (MV), обикновено двигатели, кабели и разпределително оборудване с номинално напрежение над около 3.3 kV, частичният разряд (PD) е един от най-ранните и най-надеждни индикатори за влошаване на изолацията, често видим месеци или години преди да настъпи повреда на изолацията.
Изолацията никога не е напълно хомогенна. Кухини от производството, деламинции между слоевете на намотките, замърсяване на окончанията на кабелите или стрес от термично циклиране създават области с по-слаба якост в иначе здрава изолация. Когато електричното поле през една от тези области превиши локалната пробивна якост, настъпва малък разряд — частичен пробив, който не обхваща цялата дебелина на изолацията. Всяко събитие освобождава енергия като бърз импулс на ток, плюс топлина, светлина и странични продукти като озон.
Едно отделно PD събитие е безвредно, но повторението не е. При работно напрежение слабо място може да се разрядя хиляди пъти в секунда, като всеки импулс ерозира околната материя още малко. С течение на времето този процес на образуване на дървовидни канали (treeing) изрязва проводящи пътеки през изолацията, докато не настъпи пълен пробив. Тестът за PD улавя това, докато все още се развива, а не след изключване или изгаряне.
PD активността е явление при средно и високо напрежение. Изолацията при ниско напрежение, под приблизително 1 kV, рядко генерира измерим разряд, тъй като полевият стрес през типичните кухини е твърде нисък. Тестването за PD е стандартна практика при:
При двигателите PD е тясно свързан с класата на изолацията на намотките, тъй като класата определя термичния и диелектричния резерв преди ускоряване на деградацията.
Офлайн тестването изважда актива от експлоатация и прилага контролиран тестов волтаж от отделен източник, докато сензорите за PD улавят импулсната активност при нарастване на напрежението. Това дава чисто измерване, свободно от шум в предприятието, и намира напреженията на възникване и изчезване на PD директно, но машината трябва да бъде спрена и изолирана.
Онлайн тестването измерва PD докато активът работи при нормално натоварване, използвайки капацитивни куплъри, високочестотни токови трансформатори или антенно базирани сензори за разпределително оборудване. То улавя реалния експлоатационен стрес, който офлайн тестът не може да възпроизведе, но изисква внимателно отделяне на шума, тъй като смущенията от предприятието са близо до същия честотен диапазон като истинския PD.
Повечето програми за надеждност използват и двата подхода: периодични офлайн тестове като отправна точка и онлайн мониторинг за тенденции между тях.
Величината на PD се измерва в пикокулони (pC) — явният заряд на всеки импулс, видян на измервателните терминали, а не действителният заряд на мястото на дефекта. Единично измерване само по себе си казва малко; важно е големината на импулсите, честотата на повторение, моделът и тенденцията във времето. Типичните ориентири, въпреки че прагът варира в зависимост от производителя и метода на тестване, са обобщени по-долу.
| Ниво на PD (явен заряд) | Обща интерпретация | Типично действие |
|---|---|---|
| Под 100 pC | Ниско, съвместимо със здрава изолация | Поддържайте нормалния интервал на мониторинг |
| 100 до 1 000 pC | Умерена активност, може да индикира дребни кухини или замърсяване | Увеличете честотата на мониторинга, наблюдавайте тенденцията внимателно |
| 1 000 до 10 000 pC | Значителна активност, вероятно протича деградация | Планирайте инспекция, предвидете корективни мерки |
| Над 10 000 pC | Силна активност, повишен риск от повреда | Приоритизирайте спиране на експлоатацията, обмислете намаляване на натоварването или замяна |
Възходящата тенденция в серия от тестове е много по-силен индикатор от всяка отделна стойност, тъй като някои активи работят с естествено по-висока базова PD без повишен риск. Датираните записи от тестове, водени чрез програма за мониторинг на състоянието, заедно с данни за вибрации и температура, дават по-ясна картина за евентуална повреда отколкото само данните от PD.
IEC 60270 е основният стандарт за техника на измерване на PD, определящ калибрирането, измерването на явния заряд и изискванията за тестовите вериги за високоволтово оборудване.
IEC 60034-27 разглежда тестването за PD за въртящи се електрически машини конкретно: офлайн тестване под Част 27-1 и онлайн мониторинг под Част 27-2, обхващайки двигатели и генератори. Той отчита геометрията на намотките, множество източници на разряд в рамките на един статор и шумовата среда на работещите машини.
Повтарящите се причини включват кухини от производствени дефекти или термично циклиране, замърсяване на повърхности и образуване на следи (tracking) по окончанията, повредени слоеве за контрол на стреса на кабелните връзки, разряд в слотовете от разхлабени навивки, вибриращи срещу статора, и стареене на изолацията вследствие на продължително прегряване.
Повишен PD заедно с аномална вибрация често сочи към разхлабени намотки, а не към диелектрично стареене, докато повишение на PD с нарастване на товарния ток предполага термично участие.
PD тестването дава най-голяма стойност като повтарящо се, трендово измерване, свързано с работния процес по поддръжка, а не като единичен моментен запис. Записването на резултатите от PD и последващите действия в CMMS като Fabrico, заедно с данни за вибрации и температура, позволява на екипите по надеждност да видят пълната картина за всеки критичен актив и да планират интервенции преди непланиран престой.
За екипи, които оценяват как данните от мониторинг на състоянието могат директно да управляват планирането на поддръжката, заявете демонстрация на Fabrico, за да видите как тенденциите на PD и други диагностични входни данни се вписват в единен запис за актива.
Рядко с постигане на смислени резултати. PD активността изисква достатъчен полеви стрес, за да йонизира местния газ, а изолацията при ниско напрежение, под приблизително 1 kV, обикновено не достига този стрес при нормална експлоатация. Тестването за PD е стандартна практика за MV активи от около 2.3 kV нагоре.
Не директно. Тестът за PD показва, че протича деградация и нейната тежест относително към типичните ориентири, но оставащият живот зависи от историята на товара, термичното въздействие и вида на дефекта. Наблюдението на тенденцията на нивата на PD във времето дава много по-добра индикация за скоростта на промяна отколкото едно отделно измерване.
Не непременно. Позиционирането на сензорите, трасето на кабелите и нивото на шума влияят на чувствителността на откриване, а някои видове дефекти са по-трудни за откриване. Нулевото отчитане трябва да се подкрепи с други диагностични методи като изследване на индекса на поляризацията.
Вход
Блог
