Con la misurazione dello scarico parziale, è possibile valutare le condizioni dielettriche delle apparecchiature ad alta tensione e rilevare e localizzare l’albero elettrico nell’isolamento. La misurazione della scarica parziale può localizzare la parte danneggiata di un sistema isolato.
I dati raccolti durante il test di scarico parziale vengono confrontati con i valori di misura dello stesso cavo raccolti durante il test di accettazione o con gli standard di controllo qualità di fabbrica. Ciò consente una classificazione semplice e rapida dello stato dielettrico (nuovo, fortemente invecchiato, difettoso) del dispositivo in prova e adeguate misure di manutenzione e riparazione possono essere pianificate e organizzate in anticipo.
La misurazione della scarica parziale è applicabile a cavi e accessori con vari materiali isolanti, come il polietilene o il cavo rivestito di piombo (PILC) isolato in carta. La misurazione della scarica parziale viene eseguita di routine per valutare le condizioni del sistema di isolamento di macchine rotanti (motori e generatori), trasformatori e quadri isolati a gas.
Sistema di misurazione della scarica parzialeedit
Un sistema di misurazione della scarica parziale consiste fondamentalmente in:
- un cavo o un altro oggetto che si sta testando
- un condensatore d’accoppiamento di bassa induttanza design
- alta tensione con basso rumore di fondo
- ad alta tensione connessioni
- alta tensione filtro per ridurre il rumore di fondo dell’alimentatore
- uno scarico parziale rivelatore
- PC software per l’analisi
Un parziale di scarico di un sistema di rilevazione in servizio, eccitato, energia elettrica:
- un cavo, trasformatore o qualsiasi apparecchiatura di alimentazione MV/HV
- Banda di rilevamento del sensore ad altissima frequenza (UHF) 300 MHz-1.5GHz
- ad Alta Frequenza del Trasformatore di Corrente (HFCT) larghezza di Banda di 500 kHz-50 MHz
- Ultrasuoni microfono con centro frequenza di 40 kHz
- Acustica Contatto con Sensore di rilevamento della larghezza di banda 20 kHz – 300 kHz
- TEV sensore o il condensatore d’accoppiamento 3 MHz-100 MHz
- risolto in Fase di analisi del sistema di confrontare impulso di temporizzazione frequenza di CA
Il principio della misura delle scariche parziali
Da quando l’importanza della PD è stata realizzata all’inizio del secolo scorso, sono stati inventati diversi schemi di rilevazione delle scariche e metodi di misurazione delle scariche parziali. Le correnti di scarica parziale tendono ad essere di breve durata e hanno tempi di salita nel regno dei nanosecondi. Su un oscilloscopio, le scariche appaiono come eventi di scoppio equidistanti che si verificano al picco dell’onda sinusoidale. Eventi casuali sono arco o scintille.Il solito modo di quantificare l’entità della scarica parziale è in picocoulombs. L’intensità della scarica parziale viene visualizzata in funzione del tempo.
Un’analisi automatica dei riflettogrammi raccolti durante la misurazione delle scariche parziali – utilizzando un metodo denominato Time Domain reflectometry (TDR) – consente di individuare le irregolarità dell’isolamento. Vengono visualizzati in un formato di mappatura di scarico parziale.
Una rappresentazione in fase delle scariche parziali fornisce ulteriori informazioni, utili per la valutazione del dispositivo in prova.
Calibration setupEdit
La variazione di carica effettiva che si verifica a causa di un evento PD non è direttamente misurabile, quindi viene utilizzata la carica apparente. La carica apparente (q) di un evento PD è la carica che, se iniettata tra i terminali del dispositivo in prova, modificherebbe la tensione attraverso i terminali di una quantità equivalente all’evento PD. Questo può essere modellato dall’equazione:
q = C b Δ (V c) {\displaystyle q = C_{b} \ Delta (V_ {c})}
La carica apparente non è uguale alla quantità effettiva di carica variabile nel sito PD, ma può essere misurata e calibrata direttamente. La “carica apparente” è solitamente espressa in picocoulombe.
Si misura calibrando la tensione dei picchi rispetto alle tensioni ottenute da un’unità di calibrazione scaricata nello strumento di misura. L’unità di calibrazione è abbastanza semplice in funzione e comprende semplicemente un generatore di onde quadre in serie con un condensatore collegato attraverso il campione. Di solito questi vengono attivati otticamente per consentire la calibrazione senza entrare in un’area ad alta tensione pericolosa. I calibratori vengono solitamente scollegati durante il test di scarica.
Metodi di laboratorioedit
- Circuiti di rilevamento PD a banda largain rilevamento a banda larga, l’impedenza di solito comprende un circuito RLC a risonanza parallela Q basso. Questo circuito tende ad attenuare la tensione eccitante (di solito tra 50 e 60 Hz) e amplificare la tensione generata a causa delle scariche.
- Circuiti di rilevamento sintonizzati (banda stretta)
- Metodi a ponte di scarico differenziale
- Metodi acustici e ultrasonici
Metodi di prova sul campomodifica
Le misurazioni sul campo precludono l’uso di una gabbia di Faraday e l’alimentazione di energia può anche essere un compromesso dall’ideale. Le misurazioni sul campo sono quindi soggette a rumore e possono essere di conseguenza meno sensibili.
I test PD di qualità in fabbrica sul campo richiedono apparecchiature che potrebbero non essere prontamente disponibili, pertanto sono stati sviluppati altri metodi per la misurazione sul campo che, pur non essendo sensibili o accurati come le misurazioni standardizzate, sono sostanzialmente più convenienti. Per necessità le misurazioni sul campo devono essere rapide, sicure e semplici se devono essere ampiamente applicate dai proprietari e dagli operatori di beni MV e HV.
Le tensioni di terra transitorie (TEVs) sono picchi di tensione indotti sulla superficie del metallo circostante. I TEV sono stati scoperti per la prima volta nel 1974 dal dottor John Reeves di EA Technology. I TEV si verificano perché la scarica parziale crea picchi di corrente nel conduttore e quindi anche nel metallo collegato a terra che circonda il conduttore. John Reeves ha stabilito che i segnali TEV sono direttamente proporzionali alle condizioni dell’isolamento per tutti i quadri dello stesso tipo misurati nello stesso punto. Le letture TEV sono misurate in dBmV. Gli impulsi TEV sono pieni di componenti ad alta frequenza e quindi la lavorazione del metallo messa a terra presenta una notevole impedenza a terra. Pertanto, vengono generati picchi di tensione. Questi rimarranno sulla superficie interna del metallo circostante (ad una profondità di circa 0,5 µm in acciaio dolce a 100 MHz) e si avvolgeranno intorno alla superficie esterna ovunque ci sia una discontinuità elettrica nel metallo. C’è un effetto secondario per cui le onde elettromagnetiche generate dalla scarica parziale generano anche TEV sul metallo circostante – il metallo circostante che agisce come un’antenna. I TEV sono un fenomeno molto conveniente per misurare e rilevare scariche parziali in quanto possono essere rilevati senza effettuare un collegamento elettrico o rimuovere alcun pannello. Sebbene questo metodo possa essere utile per rilevare alcuni problemi nel quadro elettrico e nel tracciamento della superficie sui componenti interni, è probabile che la sensibilità non sia sufficiente per rilevare problemi all’interno dei sistemi di cavi dielettrici solidi.
La misura ultrasonica conta sul fatto che lo scarico parziale emetterà le onde sonore. La frequenza per le emissioni è rumore “bianco” in natura e quindi produce le onde ultrasoniche della struttura attraverso il componente elettrico riempito liquido o solido. Utilizzando un sensore ultrasonico a carico della struttura all’esterno dell’oggetto in esame, è possibile rilevare e localizzare lo scarico parziale interno quando il sensore è posizionato più vicino alla sorgente.
Metodo HFCT Questo metodo è ideale per rilevare e determinare la gravità del PD mediante misurazione dell’intervallo di burst. Più le raffiche si avvicinano a “zero voltage crossing” più grave e critico è il guasto del PD. La posizione dell’area di guasto viene eseguita utilizzando AE descritto sopra.
Il rilevamento del campo elettromagnetico raccoglie le onde radio generate dalla scarica parziale. Come notato prima le onde radio possono generare TEV sulla lavorazione dei metalli circostante. Misure più sensibili, in particolare a tensioni più elevate, possono essere ottenute utilizzando antenne UHF costruite o un’antenna esterna montata su distanziatori isolanti nella lavorazione dei metalli circostante.
Il rilevamento dell’accoppiatore direzionale rileva i segnali provenienti da una scarica parziale. Questo metodo è ideale per giunti e accessori, con i sensori che si trovano sugli strati di semiconi sul giunto o sull’accessorio.