تست تخلیه جزئی در ترانسفورماتور چیست؟

1. تخلیه جزئی (PD) چیست؟

برای درک تست، ابتدا باید پدیده ای را که تشخیص می دهد، درک کنید.

تعریف: تخلیه جزئی یک تخلیه الکتریکی موضعی است که فقط تا حدی عایق را بین هادی ها پل می کند. این می تواند در حفره ها (جیب های گاز) در عایق جامد، در مرزهای بین مواد عایق مختلف، یا در حباب های داخل عایق مایع (روغن) رخ دهد.

مشکلی که ایجاد می کند: اگرچه هر PD یک جرقه بسیار کوچک است، اما به مرور زمان عایق را فرسایش می دهد. انرژی حاصل از این تخلیه ها پیوندهای شیمیایی موجود در مواد عایق (کاغذ، روغن، رزین) را از طریق:

استرس حرارتی: گرمای ناشی از جرقه.

تخریب شیمیایی: تولید ازن و اسیدهای نیتروژن (در هوا) یا هیدروژن و متان (در روغن).

فرسایش فیزیکی: به معنای واقعی کلمه سوزاندن حفره های کوچک در مواد.
این آسیب آهسته و تجمعی به تدریج عایق را ضعیف می کند تا جایی که دیگر نمی تواند در برابر استرس الکتریکی مقاومت کند و منجر به سوراخ شدن کامل (خرابی) و خرابی فاجعه بار ترانسفورماتور می شود.

2. چرا تست PD بسیار مهم است؟

تشخیص زودهنگام عیب: یکی از حساس ترین تست ها برای تشخیص عیوب اولیه (در حال توسعه) در سیستم عایق در مراحل اولیه، اغلب سال ها قبل از شکست است.

از خرابی های فاجعه آمیز جلوگیری می کند: با شناسایی زودهنگام عایق ضعیف، تعمیر و نگهداری یا تعمیر می تواند به طور پیشگیرانه برنامه ریزی شود، از قطعی های برنامه ریزی نشده، تعمیرات گران قیمت و خطرات احتمالی ایمنی جلوگیری شود.

تضمین کیفیت: این یک آزمایش روتین اجباری برای ترانسفورماتورهای جدید قبل از خروج از کارخانه است، تا اطمینان حاصل شود که آنها بالاترین استانداردهای کیفیت را برآورده می کنند و عاری از ایرادات اساسی در تولید هستند.

ارزیابی وضعیت در حین سرویس: برای ترانسفورماتورها در میدان، آزمایش دوره ای PD یک بخش کلیدی از برنامه تعمیر و نگهداری مبتنی بر شرایط است که به تعیین عمر باقیمانده و نیاز به پردازش یا خشک کردن روغن کمک می کند-.

3. آزمایش تخلیه جزئی چگونه کار می کند؟

این آزمایش با اعمال ولتاژی بالاتر از ولتاژ کاری معمولی ترانسفورماتور به سیم‌پیچ‌های آن، اما کمتر از ولتاژ تست مقاومت در برابر فرکانس{0} آن انجام می‌شود. هدف این است که به اندازه کافی بر عایق فشار وارد شود تا هرگونه نقص موجود را بدون ایجاد آسیب جدید تحریک کند.

اصل اصلی این است که وقتی یک PD رخ می دهد، سه پدیده قابل اندازه گیری را تقریباً به طور همزمان ایجاد می کند:

پالس های الکتریکی: یک پالس جریان بسیار سریع و کوچک- (نان ثانیه تا میکروثانیه) در مدار آزمایش جریان دارد.

امواج الکترومغناطیسی: پالس انرژی الکترومغناطیسی از جمله سیگنال‌های فرکانس رادیویی (RF) ساطع می‌کند.

امواج صوتی: جرقه کوچک یک "کلیک" یا موج صوتی اولتراسونیک در مخزن ترانسفورماتور ایجاد می کند.

تنظیم تست شامل:

منبع ولتاژ بالا-: برای انرژی دادن به ترانسفورماتور.

خازن کوپلینگ: یک مسیر امپدانس کم-برای اندازه گیری پالس های PD فراهم می کند.

PD Detector/Measurement System: ابزاری پیچیده که پالس ها را ضبط، فیلتر و تجزیه و تحلیل می کند.

حسگرها: اینها می توانند:

سنسورهای الکتریکی: برای اندازه گیری مستقیم پالس های جریان.

ترانسفورماتورهای جریان فرکانس بالا-(HFCT): برای دریافت سیگنال‌های RF در اطراف اتصال زمین محکم شده است.

حسگرهای فرکانس بالا (UHF): آنتن‌هایی که در داخل ترانسفورماتور (از طریق دریچه‌های روغن) یا بیرون برای تشخیص امواج الکترومغناطیسی در محدوده گیگاهرتز قرار می‌گیرند. این بسیار محبوب است زیرا در برابر نویزهای الکتریکی خارجی مصون است.

سنسورهای انتشار آکوستیک (AE): میکروفون هایی که در قسمت بیرونی مخزن ترانسفورماتور قرار می گیرند تا به صداهای اولتراسونیک PD گوش دهند. این برای یافتن منبع PD عالی است.

4. اندازه گیری و تفسیر کلیدی

آشکارساز PD فقط وجود یک تخلیه را تشخیص نمی دهد. آن را با چند پارامتر کلیدی کمی می کند:

شارژ ظاهری (q): مهمترین کمیت. این در PicoCoulombs (pC) بیان می شود. از آنجایی که تخلیه واقعی در داخل عایق است و نمی توان مستقیماً اندازه گیری کرد، "بار ظاهری" یک اندازه گیری مدرج از بار است که اگر به صورت آنی بین پایانه های ترانسفورماتور تزریق شود، همان اثر PD داخلی را خواهد داشت. مقادیر کمتر بهتر است.

ولتاژ اولیه PD (PDIV): ولتاژی که PD برای اولین بار با افزایش ولتاژ آزمایش شروع به رخ دادن می کند.

ولتاژ خاموشی PD (PDEV): ولتاژی که در آن PD ها با کاهش ولتاژ آزمایش متوقف می شوند.

تفسیر: مهندسان فقط به دنبال حضور PD نیستند. آنها الگو، بزرگی (در pC) و رابطه فاز پالس ها را تجزیه و تحلیل می کنند. انواع مختلف عیوب (حفره‌ها، تخلیه‌های سطحی، اجزای شناور) "اثر انگشت" منحصربه‌فردی را روی شکل موج ولتاژ ایجاد می‌کنند.

استانداردها و محدودیت های قابل قبول

استانداردهای بین المللی (مانند IEC 60270) روش های آزمون و سطوح PD قابل قبول را تعریف می کنند. برای یک ترانسفورماتور جدید، معیار پذیرش معمولی این است که سطح PD، تحت یک ولتاژ آزمایشی مشخص، نباید از **** بیشتر شود.

100 pc تا 500 pc

، با 100 pC یک محدودیت معمول و بسیار سخت برای تجهیزات ولتاژ بالا-. برای ترانسفورماتورهای در حال خدمت، سطوح بالاتر ممکن است با برنامه ای برای نظارت و مداخله قابل تحمل باشد.