Hvad er delvis udladningstest i transformer?

1. Hvad er partiel udledning (PD)?

For at forstå testen skal du først forstå det fænomen, den opdager.

Definition: Partial Discharge er en lokaliseret elektrisk udladning, der kun delvist bygger bro over isolationen mellem ledere. Det kan forekomme i hulrum (gaslommer) i fast isolering, ved grænserne mellem forskellige isoleringsmaterialer eller i bobler i flydende isolering (olie).

Problemet det forårsager: Selvom hver enkelt PD er en meget lille gnist, eroderer den isoleringen over tid. Energien fra disse udledninger nedbryder de kemiske bindinger i isoleringsmaterialet (papir, olie, harpiks) gennem:

Termisk stress: Varme fra gnisten.

Kemisk nedbrydning: Fremstilling af ozon og salpetersyre (i luft) eller brint og metan (i olie).

Fysisk erosion: Brænder bogstaveligt talt små huller i materialet væk.
Denne langsomme, kumulative skade svækker gradvist isoleringen, indtil den ikke længere kan modstå den elektriske belastning, hvilket fører til en fuldstændig punktering (sammenbrud) og en katastrofal transformatorfejl.

2. Hvorfor er PD-testen så vigtig?

Tidlig fejldetektion: Det er en af ​​de mest følsomme tests til at opdage begyndende (udviklende) fejl i isoleringssystemet på et meget tidligt tidspunkt, ofte år før en fejl.

Forebygger katastrofale fejl: Ved at identificere svag isolering tidligt kan vedligeholdelse eller reparation planlægges proaktivt, så uplanlagte udfald, dyre reparationer og potentielle sikkerhedsrisici undgås.

Kvalitetssikring: Det er en obligatorisk rutinetest for nye transformere, før de forlader fabrikken, hvilket sikrer, at de opfylder de højeste kvalitetsstandarder og er fri for større fabrikationsfejl.

Vurderer tilstanden under service: For transformere i marken er periodisk PD-test en vigtig del af et tilstandsbaseret-vedligeholdelsesprogram, der hjælper med at bestemme resterende levetid og behovet for oliebearbejdning eller udtørring-.

3. Hvordan virker en delvis udledningstest?

Testen udføres ved at påføre en spænding, der er højere end transformatorens normale driftsspænding, til dens viklinger, men lavere end dens effekt-frekvens modstår testspænding. Målet er at stresse isoleringen nok til at fremkalde eksisterende defekter uden at forårsage nye skader.

Kerneprincippet er, at når en PD opstår, genererer den tre målbare fænomener næsten samtidigt:

Elektriske impulser: En meget hurtig, lille-strømimpuls (nanosekunder til mikrosekunder) strømmer i testkredsløbet.

Elektromagnetiske bølger: Impulsen udsender elektromagnetisk energi, inklusive radiofrekvenssignaler (RF).

Akustiske bølger: Den lille gnist skaber et ultralyds "klik" eller lydbølge inde i transformatortanken.

Testopsætningen omfatter:

En høj-spændingskilde: At sætte strøm til transformeren.

Koblingskondensator: Giver en lav-impedanssti for PD-impulserne, der skal måles.

PD-detektor/målesystem: Et sofistikeret instrument, der fanger, filtrerer og analyserer pulserne.

Sensorer: Disse kan være:

Elektriske sensorer: Til at måle strømimpulserne direkte.

High-High Frequency Current Transformers (HFCT): Klemmes rundt om jordforbindelsen for at opfange RF-signalerne.

Ultra-High Frequency (UHF)-sensorer: Antenner placeret inde i transformeren (gennem olieventiler) eller eksternt for at detektere elektromagnetiske bølger i GHz-området. Dette er meget populært, da det er immun over for ekstern elektrisk støj.

Akustiske emissionssensorer (AE): Mikrofoner placeret på ydersiden af ​​transformatortanken for at "lytte" efter ultralydslydene fra PD. Dette er fremragende til at lokalisere kilden til PD.

4. Nøglemålinger og fortolkning

PD-detektoren registrerer ikke kun tilstedeværelsen af ​​en udledning; det kvantificerer det med flere nøgleparametre:

Tilsyneladende ladning (q): Den vigtigste mængde. Det udtrykkes i PicoCoulombs (pC). Da den faktiske udladning er inde i isoleringen og ikke kan måles direkte, er den "tilsyneladende ladning" et kalibreret mål for ladningen, der, hvis den injiceres øjeblikkeligt mellem transformatorterminalerne, ville have samme effekt som den interne PD. Lavere værdier er bedre.

PD Inception Voltage (PDIV): Den spænding, ved hvilken PD'er først begynder at forekomme, når testspændingen hæves.

PD Extinction Voltage (PDEV): Den spænding, ved hvilken PD'er ophører, når testspændingen sænkes.

Fortolkning: Ingeniører ser ikke kun efter tilstedeværelsen af ​​PD; de analyserer impulsernes mønster, størrelse (i pC) og faseforhold. Forskellige typer defekter (hulrum, overfladeudladninger, flydende komponenter) producerer unikke "fingeraftryk" på spændingsbølgeformen.

Standarder og acceptable grænser

Internationale standarder (som IEC 60270) definerer testprocedurerne og acceptable PD-niveauer. For en ny transformer er det typiske acceptkriterium, at PD-niveauet under en specificeret testspænding ikke må overstige ****

100 pC til 500 pC

, hvor 100 pC er en almindelig og meget streng grænse for-højspændingsudstyr. For transformere i drift kan højere niveauer tolereres med en plan for overvågning og indgreb.