Mit der Teilentladungsmessung kann der dielektrische Zustand von Hochspannungsgeräten bewertet und elektrische Spannungen in der Isolierung erkannt und lokalisiert werden. Die Teilentladungsmessung kann den beschädigten Teil eines isolierten Systems lokalisieren.
Daten, die während der Teilentladungsprüfung gesammelt werden, werden mit Messwerten desselben Kabels verglichen, die während des Abnahmetests gesammelt wurden, oder mit werkseitigen Qualitätskontrollstandards. Dies ermöglicht eine einfache und schnelle Klassifizierung des dielektrischen Zustands (neu, stark gealtert, fehlerhaft) des Prüflings und es können entsprechende Wartungs- und Reparaturmaßnahmen im Voraus geplant und organisiert werden.
Die Teilentladungsmessung gilt für Kabel und Zubehör mit verschiedenen Isolationsmaterialien, wie z. B. Polyethylen- oder PILC-Kabel (Paper-Insulated Lead-Covered). Teilentladungsmessungen werden routinemäßig durchgeführt, um den Zustand des Isolationssystems von rotierenden Maschinen (Motoren und Generatoren), Transformatoren und gasisolierten Schaltanlagen zu beurteilen.
Teilentladungsmesssystembearbeiten
Ein Teilentladungsmesssystem besteht im Wesentlichen aus:
- ein Kabel oder ein anderes zu prüfendes Objekt
- ein Koppelkondensator mit niedriger Induktivität
- eine Hochspannungsversorgung mit geringem Hintergrundrauschen
- Hochspannungsverbindungen
- ein Hochspannungsfilter zur Reduzierung von Hintergrundrauschen der Stromversorgung
- ein Teilentladungsdetektor
- PC-Software zur Analyse
Ein Teilentladungserkennungssystem für in Betrieb befindliche Geräte mit elektrischer Energie:
- ein kabel, transformator, oder jede MV/HV power ausrüstung
- Ultra Hohe Frequenz Sensor (UHF) Erkennung Bandbreite 300 MHz-1.5GHz
- Hochfrequenz Stromwandler (HFCT) Bandbreite 500 kHz-50 MHz
- Ultraschall mikrofon mit center frequenz 40 kHz
- Akustische Kontaktieren Sensor mit erkennung bandbreite 20 kHz-300 kHz
- TEV sensor oder kupplung kondensator 3 MHz-100 MHz
- Phase-aufgelöst analyse system zu vergleichen puls timing zu AC frequenz
Eine Reihe von Entladungserkennungsschemata und Teilentladungsmessmethoden wurden erfunden, seit die Bedeutung der PD Anfang des letzten Jahrhunderts erkannt wurde. Teilentladungsströme sind in der Regel von kurzer Dauer und haben Anstiegszeiten im Nanosekundenbereich. Auf einem Oszilloskop erscheinen die Entladungen als gleichmäßig beabstandete Burstereignisse, die an der Spitze der Sinuswelle auftreten. Zufällige Ereignisse sind Lichtbögen oder Funken.Die übliche Methode zur Quantifizierung der Teilentladungsgröße ist in Pikokokomben. Die Intensität der Teilentladung wird über die Zeit angezeigt.
Eine automatische Analyse der während der Teilentladungsmessung gesammelten Reflektogramme – unter Verwendung einer als Time Domain Reflectometry (TDR) bezeichneten Methode – ermöglicht die Lokalisierung von Isolationsunregelmäßigkeiten. Sie werden in einem Teilentladungs-Mapping-Format angezeigt.
Eine phasenbezogene Darstellung der Teilentladungen liefert zusätzliche Informationen, die für die Auswertung des Prüflings nützlich sind.
Calibration setupEdit
Die tatsächliche Ladungsänderung, die aufgrund eines PD-Ereignisses auftritt, ist nicht direkt messbar, daher wird stattdessen die scheinbare Ladung verwendet. Die scheinbare Ladung (q) eines PD-Ereignisses ist die Ladung, die, wenn sie zwischen die Klemmen des zu prüfenden Geräts injiziert wird, die Spannung an den Klemmen um einen Betrag ändern würde, der dem PD-Ereignis entspricht. Dies kann durch die Gleichung modelliert werden:
q = C b Δ (V c ) {\displaystyle q=C_{b}\Delta (V_{c})}
Die scheinbare Ladung entspricht nicht der tatsächlichen Menge der sich ändernden Ladung am PD-Standort, kann jedoch direkt gemessen und kalibriert werden. ‚Scheinbare Ladung‘ wird normalerweise in Pikokoulomben ausgedrückt.
Dies wird gemessen, indem die Spannung der Spitzen gegen die Spannungen kalibriert wird, die von einer in das Messgerät entladenen Kalibriereinheit erhalten werden. Die Kalibriereinheit ist recht einfach in der Bedienung und besteht lediglich aus einem Rechteckgenerator in Reihe mit einem über die Probe geschalteten Kondensator. In der Regel werden diese optisch angesteuert, um eine Kalibrierung zu ermöglichen, ohne in einen gefährlichen Hochspannungsbereich zu gelangen. Kalibratoren werden normalerweise während der Entladeprüfung getrennt.
Labormethodenbearbeiten
- Breitband-PD-Detektionsschaltungenbei der Breitbanderkennung besteht die Impedanz normalerweise aus einer parallelresonanten RLC-Schaltung mit niedriger Güte. Diese Schaltung neigt dazu, die Erregerspannung (normalerweise zwischen 50 und 60 Hz) zu dämpfen und die aufgrund der Entladungen erzeugte Spannung zu verstärken.
- Tuned (narrow band) detection circuits
- Differential discharge bridge methods
- Acoustic and Ultrasonic methods
Field testing methodsEdit
Feldmessungen schließen die Verwendung eines Faradayschen Käfigs aus und die Spannungsversorgung kann auch ein Kompromiss vom Ideal sein. Feldmessungen sind daher anfällig für Rauschen und können daher weniger empfindlich sein.
Fabrikqualitäts-PD-Tests im Feld erfordern Geräte, die möglicherweise nicht ohne weiteres verfügbar sind, daher wurden andere Methoden für die Feldmessung entwickelt, die zwar nicht so empfindlich oder genau wie standardisierte Messungen sind, aber wesentlich bequemer sind. Feldmessungen müssen schnell, sicher und einfach sein, wenn sie von Eigentümern und Betreibern von MV- und HV-Anlagen in großem Umfang angewendet werden sollen.
Transiente Erdspannungen (TEV) sind induzierte Spannungsspitzen an der Oberfläche der umgebenden Metallbearbeitung. TEVs wurden erstmals 1974 von Dr. John Reeves von EA Technology entdeckt. TEVs treten auf, weil durch die Teilentladung Stromspitzen im Leiter und damit auch im den Leiter umgebenden geerdeten Metall entstehen. Dr. John Reeves stellte fest, dass TEV-Signale für alle Schaltgeräte des gleichen Typs, die an derselben Stelle gemessen wurden, direkt proportional zum Zustand der Isolierung sind. TEV-Messwerte werden in dBmV gemessen. TEV-Impulse sind voll von Hochfrequenzkomponenten, und daher weist das geerdete Metallwerk eine beträchtliche Impedanz zur Erde auf. Daher werden Spannungsspitzen erzeugt. Diese bleiben auf der inneren Oberfläche der umgebenden Metallbearbeitung (bis zu einer Tiefe von etwa 0,5 µm in Weichstahl bei 100 MHz) und schleifen sich an die äußere Oberfläche, wo immer es eine elektrische Diskontinuität in der Metallbearbeitung gibt. Es gibt einen sekundären Effekt, bei dem elektromagnetische Wellen, die durch die Teilentladung erzeugt werden, auch TEVs auf der umgebenden Metallbearbeitung erzeugen – die umgebende Metallbearbeitung wirkt wie eine Antenne. TEVs sind ein sehr praktisches Phänomen zum Messen und Erkennen von Teilentladungen, da sie erkannt werden können, ohne dass eine elektrische Verbindung hergestellt oder Platten entfernt werden müssen. Während diese Methode nützlich sein kann, um einige Probleme in Schaltanlagen und Oberflächenverfolgung an internen Komponenten zu erkennen, ist die Empfindlichkeit wahrscheinlich nicht ausreichend, um Probleme in festen dielektrischen Kabelsystemen zu erkennen.
Die Ultraschallmessung beruht auf der Tatsache, dass die Teilentladung Schallwellen emittiert. Die Frequenz für Emissionen ist „weißes“ Rauschen in der Natur und erzeugt daher Ultraschallstrukturwellen durch die feste oder flüssigkeitsgefüllte elektrische Komponente. Mit einem strukturgetragenen Ultraschallsensor an der Außenseite des zu untersuchenden Gegenstands kann eine interne Teilentladung erkannt und lokalisiert werden, wenn der Sensor der Quelle am nächsten platziert wird.
HFCT-Methode Diese Methode eignet sich ideal zur Erkennung und Bestimmung des Schweregrads der PD durch Burst-Intervallmessung. Je näher die Bursts dem „Nullspannungsübergang“ kommen, desto schwerwiegender und kritischer ist der PD-Fehler. Die Lokalisierung des Fehlerbereichs erfolgt unter Verwendung einer oben beschriebenen Methode.
Die elektromagnetische Felderkennung nimmt die durch die Teilentladung erzeugten Radiowellen auf. Wie bereits erwähnt, können die Radiowellen TEVs auf den umgebenden Metallarbeiten erzeugen. Eine empfindlichere Messung, insbesondere bei höheren Spannungen, kann mit eingebauten UHF-Antennen oder externen Antennen erreicht werden, die auf isolierenden Abstandshaltern in der umgebenden Metallbearbeitung montiert sind.
Die Richtkopplerdetektion nimmt die von einer Teilentladung ausgehenden Signale auf. Diese Methode ist ideal für Gelenke und Zubehör, wobei sich die Sensoren auf den Semicon-Schichten am Gelenk oder Zubehör befinden.