Come rilevare le scariche parziali?

Cos'è lo scarico parziale?

Innanzitutto, un breve riepilogo: la scarica parziale è una scarica elettrica localizzata che collega solo parzialmente l'isolamento tra i conduttori. Può verificarsi all'interno di cavità nell'isolamento solido, lungo la superficie dell'isolamento o nelle bolle di gas nell'isolamento liquido. Se lasciata senza controllo, la PD degrada progressivamente l'isolamento, portando al guasto finale.

1. Principi fondamentali della rilevazione della malattia di Parkinson

Tutti i metodi di rilevamento si basano sulla misurazione dei fenomeni fisici generati dall'attività della PD:

Impulsi elettrici:L'effetto principale è un impulso di corrente rapido, su scala di nanosecondi-.

Emissioni elettromagnetiche:L'impulso corrente irradia energia elettromagnetica, inclusi segnali a radiofrequenza (RF) e ad alta-frequenza.

Emissioni Acustiche:La scarica crea una minuscola onda d'urto, un "clic" udibile o ultrasonico.

Sottoprodotti chimici-:Il PD decompone i materiali isolanti, rilasciando gas specifici (come l'ozono) e creando cambiamenti chimici.

2. Metodi di rilevamento primari

Ecco i metodi principali, classificati in base al fenomeno che rilevano.

A. Metodi di rilevamento elettrico (il gold standard)

Questo è il metodo più diretto e quantitativo, secondo lo standard IEC 60270.

Come funziona:Misura la carica apparente (in picoCoulomb, pC) degli impulsi di corrente causati dalla PD. Un condensatore di accoppiamento e un'impedenza di rilevamento formano un circuito per catturare questi impulsi ad alta-frequenza.

Impostare:

Un condensatore di accoppiamento è collegato in parallelo all'oggetto in prova.

Un'impedenza di misura (quadripolo) è collegata in serie al condensatore.

Un rilevatore PD specializzato misura gli impulsi, filtra il rumore e visualizza i risultati.

Uscita chiave:

Magnitudo PD (pC):La carica apparente dello scarico.

Modello di fase- scarica parziale risolta (PRPD):Un grafico che mostra l'entità e il numero delle scariche rispetto all'angolo di fase del ciclo di alimentazione CA. Questo modello è come una "impronta digitale" che aiuta a identificare iltipodella PD (ad esempio, interna, di superficie o corona).

Pro:

Altamente sensibile e quantitativo.

Fornisce la misurazione più accurata della gravità della scarica.

L'analisi PRPD è eccellente per la diagnosi dei guasti.

Contro:

Richiede un collegamento elettrico diretto all'apparato ad alta-tensione.

Spesso è necessario portare la risorsa offline (test offline).

Suscettibile a interferenze/rumore elettrici.

B. Rilevamento delle emissioni acustiche/ultrasoniche (AE).

Questo è un metodo non-invasivo molto popolare, soprattutto per le apparecchiature dal vivo.

Come funziona:Utilizza sensori a ultrasuoni (o sensori di emissione acustica) per rilevare le onde sonore ad alta-frequenza (tipicamente da 20 kHz a 300 kHz) prodotte dal PD. Poiché l'udito umano supera i 20 kHz, questi sono "ultrasonici".

Impostare:

I sensori sono posizionati sulla superficie dell'apparecchiatura (ad es. cassa del trasformatore, quadro elettrico).

Le "pistole" ad ultrasuoni portatili vengono utilizzate per la scansione generale.

È possibile utilizzare più sensori fissi per il monitoraggio permanente e per triangolare la posizione esatta della sorgente PD.

Uscita chiave:

Livello dB degli ultrasuoni:L'intensità del suono.

Suono "Sibilo" o "Crackle":Molti dispositivi sono dotati di cuffie per ascoltare il segnale ultrasonico eterodina (down-mixato).

Pro:

Eccellente perindividuare la posizione fisicadel Pd.

Può essere utilizzato su apparecchiature sotto tensione ed energizzate (test online).

Immune alle interferenze elettriche.

Contro:

Il suono viene facilmente attenuato e bloccato da barriere solide (ad esempio, all'interno della vasca di un trasformatore).

Non altrettanto efficace per quantificare la gravità (pC) della secrezione.

Il rumore acustico di sottofondo può essere un problema.

C. Rilevamento del trasformatore di corrente ad alta-frequenza (HFCT/RFCT).

Questo è uno dei metodi più comuni per il monitoraggio online di cavi, quadri e trasformatori.

Come funziona:Un morsetto-sul sensore HFCT viene posizionato attorno al filo di terra o alla guaina del cavo. Funziona come un trasformatore di corrente sintonizzato su alte frequenze (tipicamente da 100 kHz a 50 MHz), rilevando gli impulsi di corrente RF dal PD che fluiscono verso terra.

Impostare:Il morsetto viene semplicemente posizionato attorno al conduttore. Non è necessario alcun collegamento elettrico diretto all'alta tensione.

Uscita chiave:

Ampiezza e fase dell'impulso PD.

Può generare modelli PRPD per l'analisi.

Pro:

Non-invasivo e facile da installare su apparecchiature live.

Buona sensibilità e fornisce dati risolti in fase-.

Eccellente per il monitoraggio di cavi e quadri.

Contro:

La sensibilità dipende dal posizionamento e dall'integrità del collegamento a terra.

Può essere influenzato da interferenze in radiofrequenza (RFI).

D. Rilevamento della tensione transitoria di terra (TEV).

Ampiamente utilizzato per testare quadri-rivestiti in metallo.

Come funziona:Quando si verifica una scarica scarica all'interno di un quadro-rivestito in metallo, gli impulsi di corrente viaggiano lungo le superfici metalliche interne. Negli spazi vuoti o nelle giunture (come le porte), questi impulsi si accoppiano alla superficie esterna, creando una tensione transitoria di terra. Una sonda TEV misura questa tensione all'esterno dell'involucro metallico.

Impostare:Un contatore portatile con piastra di accoppiamento capacitivo è posizionato contro la superficie metallica del quadro.

Uscita chiave:Magnitudo TEV in millivolt (mV).

Pro:

Molto rapido e semplice per lo screening delle condizioni dei quadri.

Test online non-invasivi.

Contro:

Fornisce una misura relativa, non un valore pC assoluto.

La calibrazione e l'interpretazione possono essere specifiche del produttore-.

Applicabile principalmente alle apparecchiature-rivestite in metallo.

E. Rilevamento a frequenza ultra-alta-(UHF).

Il metodo principale per il monitoraggio online di trasformatori di potenza e quadri elettrici-isolati in gas (GIS).

Come funziona:Gli eventi PD emettono onde elettromagnetiche nella gamma di frequenze ultra-alta-(da 300 MHz a 3 GHz). I sensori UHF (interni o esterni) sono antenne che rilevano questi segnali.

Impostare:

GIS:I sensori vengono installati tramite finestre dielettriche o accoppiatori nel serbatoio GIS.

Trasformatori:I sensori possono essere installati in valvole di scarico o porte dedicate.

Uscita chiave:

Ampiezza del segnale UHF.

Modelli PRPD per la diagnosi avanzata.

Pro:

Estremamente sensibile e immune al rumore esterno-a frequenza più bassa.

Eccellente per il monitoraggio online permanente di risorse critiche.

Può localizzare la fonte utilizzando le differenze di tempo-di-volo tra più sensori.

Contro:

Richiede attrezzature specializzate, spesso costose.

La calibrazione sul PC è molto difficile.

L'installazione in apparecchiature esistenti può essere impegnativa.

F. Rilevamento di sostanze chimiche/gas

Analisi dei gas disciolti (DGA):Per i trasformatori riempiti di olio-, la PD produce gas specifici come idrogeno (H₂) e metano (CH₄). La DGA dell'olio può indicare l'attività PD.

Rilevamento dell'ozono:Il PD nell'aria produce ozono, che a volte può essere annusato o rilevato con sensori.

3. Una guida pratica-passo-per un sondaggio di base sul PD

Per un tecnico che inizia con un quadro o una sottostazione, un approccio comune è:

Pianificazione:Esamina i diagrammi unifilari-e i dati storici delle apparecchiature. Identificare potenziali hotspot del PD.

Screening iniziale (TEV e ultrasuoni):

Utilizzare unMisuratore TEVper scansionare pannelli di quadri-rivestiti in metallo. Registrare i livelli mV su tutte le superfici accessibili.

Contemporaneamente, utilizzare unPistola ad ultrasuoniper rilevare eventuali scariche attorno a boccole, terminazioni di cavi e prese d'aria.

Analisi e triangolazione dei dati:

Se vengono rilevati valori elevati, utilizzare il sensore a ultrasuoni per individuare con precisione la fonte del "clic". Spostare il sensore per trovare il punto di maggiore intensità.

Follow-up/indagine dettagliata (se necessario):

Se si sospetta una fonte seria, potrebbero essere necessari metodi più avanzati.

Test offline:Eseguire un test elettrico standard IEC 60270 durante un'interruzione pianificata per quantificare il livello PD in pC.

Monitoraggio in linea:Installare i sensori HFCT sui relativi conduttori di terra per il monitoraggio continuo e l'analisi PRPD.

Tabella riassuntiva dei metodi