Jaka jest zasada działania detektora wyładowań częściowych?

Wyładowanie niezupełne (PD) to zlokalizowane wyładowanie elektryczne występujące w materiale izolacyjnym lub na styku różnych materiałów izolacyjnych, gdy natężenie pola elektrycznego przekracza określony próg. Jest to powszechne zjawisko w sprzęcie elektrycznym wysokiego napięcia i może stopniowo uszkodzić izolację, prowadząc do awarii sprzętu, a nawet zagrożenia bezpieczeństwa. Detektor wyładowań niezupełnych jest kluczowym urządzeniem służącym do wykrywania i analizy sygnałów wyładowań niezupełnych, pomagającym ocenić stan izolacji urządzeń elektrycznych. Jako dostawca detektorów wyładowań niezupełnych zagłębię się w zasadę działania tych detektorów na tym blogu.

Podstawowa koncepcja wyładowania częściowego

Przed zrozumieniem zasady działania detektora wyładowań niezupełnych należy koniecznie wiedzieć, czym jest wyładowanie niezupełne. W idealnym systemie izolacji rozkład pola elektrycznego jest równomierny, a izolacja może wytrzymać przyłożone napięcie bez żadnego wyładowania. Jednakże w rzeczywistych scenariuszach, z powodu czynników takich jak wady produkcyjne, starzenie się i obciążenia środowiskowe, w izolacji mogą występować puste przestrzenie, zanieczyszczenia lub nierówny rozkład pola elektrycznego. Kiedy natężenie pola elektrycznego w tych obszarach osiągnie wartość krytyczną, gaz lub ciecz w pustych przestrzeniach ulegnie jonizacji, co spowoduje częściowe wyładowanie.

Wyładowania niezupełne to krótkotrwałe impulsy elektryczne, które generują różne efekty fizyczne, w tym sygnały elektryczne, akustyczne, elektromagnetyczne i optyczne. Sygnały te można wykryć i przeanalizować w celu określenia obecności, lokalizacji i nasilenia wyładowań niezupełnych.

Zasady wykrywania detektorów wyładowań częściowych

Zasada detekcji elektrycznej

Metoda detekcji elektrycznej jest jedną z najczęściej stosowanych technik wykrywania wyładowań niezupełnych. Polega ona na tym, że wyładowania niezupełne generują impulsy elektryczne, które można zmierzyć jako sygnały prądowe lub napięciowe.

• Metoda kondensatora sprzęgającego: W tej metodzie kondensator sprzęgający jest podłączony równolegle do badanego obiektu. Kiedy w badanym obiekcie nastąpi częściowe wyładowanie, przeniesienie ładunku powoduje zmianę napięcia na kondensatorze sprzęgającym. Ta zmiana napięcia jest następnie wykrywana przez impedancję pomiarową podłączoną do kondensatora sprzęgającego. Impedancja pomiarowa przetwarza zmianę napięcia na sygnał prądowy, który jest dalej wzmacniany i przetwarzany przez detektor. Wykryty sygnał można wykorzystać do określenia wielkości i częstotliwości wyładowań niezupełnych. Na przykład naszHZJF - 9102 Dwukanałowy sprzęt do testowania wyładowań częściowychwykorzystuje zaawansowaną technologię wykrywania elektrycznego z precyzyjnymi kondensatorami sprzęgającymi i pomiarem impedancji, aby dokładnie wykryć sygnały wyładowań niezupełnych.

• Metoda połączenia bezpośredniego: W niektórych przypadkach prąd wyładowania niezupełnego można zmierzyć bezpośrednio, podłączając badany obiekt do detektora ścieżką o niskiej impedancji. Metoda ta jest odpowiednia dla obiektów testowych o stosunkowo małej pojemności. Metoda bezpośredniego połączenia może zapewnić dokładniejszy pomiar prądu wyładowania niezupełnego, ale wymaga dokładnego rozważenia kwestii uziemienia i zakłóceń.

Zasada detekcji akustycznej

Detekcja akustyczna to kolejna ważna metoda wykrywania wyładowań niezupełnych. Kiedy następuje wyładowanie niezupełne, generuje ono fale ultradźwiękowe w wyniku szybkiego rozszerzania się i kurczenia gazu lub cieczy w pustych przestrzeniach. Te fale ultradźwiękowe można wykryć za pomocą czujników akustycznych umieszczonych na powierzchni badanego obiektu.

• Czujnik ultradźwiękowy: Czujniki ultradźwiękowe stosowane w detektorach wyładowań niezupełnych to zazwyczaj czujniki piezoelektryczne. Kiedy fala ultradźwiękowa uderza w element piezoelektryczny, powoduje odkształcenie mechaniczne, w wyniku którego powstaje sygnał elektryczny proporcjonalny do amplitudy fali ultradźwiękowej. Wykryte sygnały akustyczne są następnie wzmacniane i analizowane w celu określenia obecności i lokalizacji wyładowań niezupełnych. Detekcja akustyczna ma tę zaletę, że jest nieinwazyjna i może być stosowana do lokalizacji wyładowań niezupełnych w złożonych strukturach. NaszHZ - 9003C Przenośny, ręczny, wielofunkcyjny tester wyładowań niezupełnychwyposażony jest w czujniki akustyczne o wysokiej czułości, umożliwiające detekcję na miejscu i w czasie rzeczywistym wyładowań niezupełnych.

• Lokalizacja emisji akustycznej: Stosując wiele czujników akustycznych, lokalizację wyładowań niezupełnych można określić na podstawie różnicy czasu dotarcia (TDOA) sygnałów akustycznych do różnych czujników. Metoda TDOA oblicza odległość pomiędzy źródłem wyładowań niezupełnych a każdym czujnikiem, a następnie wykorzystuje triangulację do oszacowania lokalizacji źródła.

Zasada wykrywania elektromagnetycznego

Wyładowania niezupełne generują również fale elektromagnetyczne w zakresie częstotliwości radiowych (RF). Te fale elektromagnetyczne można wykryć za pomocą czujników elektromagnetycznych, takich jak anteny.

• Wykrywanie anteny: Anteny służą do odbioru sygnałów elektromagnetycznych generowanych przez wyładowania niezupełne. Odebrane sygnały są następnie wzmacniane i analizowane w celu określenia charakterystyki wyładowań niezupełnych. Zaletą detekcji elektromagnetycznej jest możliwość wykrywania wyładowań niezupełnych z dużej odległości, bez bezpośredniego kontaktu z badanym obiektem. Jest szczególnie przydatny do wykrywania wyładowań niezupełnych w rozdzielnicach wysokiego napięcia i transformatorach mocy. NaszHZJF - 9104 Czterokanałowy tester wyładowań niezupełnychmogą być wyposażone w czujniki elektromagnetyczne zapewniające kompleksowe możliwości wykrywania wyładowań niezupełnych.

• Analiza widma częstotliwości: Widmo częstotliwości sygnałów elektromagnetycznych może dostarczyć cennych informacji na temat natury wyładowań niezupełnych. Różne typy wyładowań niezupełnych mogą mieć różne widma częstotliwości, które można wykorzystać do rozróżnienia różnych źródeł wyładowań niezupełnych i oceny ich nasilenia.

Przetwarzanie i analiza sygnału

Po wykryciu sygnałów wyładowań niezupełnych należy je przetworzyć i przeanalizować w celu wydobycia przydatnych informacji.

• Wzmocnienie i filtrowanie: Wykryte sygnały są zwykle bardzo słabe i wymagają wzmocnienia do wykrywalnego poziomu. Jednocześnie filtrowanie służy do usuwania szumów i zakłóceń z sygnałów. Filtry dolnoprzepustowe, górnoprzepustowe i pasmowoprzepustowe są powszechnie używane do wybierania interesującego zakresu częstotliwości.

• Zliczanie impulsów i pomiar wielkości: Liczba impulsów wyładowań niezupełnych i ich wielkość są ważnymi parametrami przy ocenie ciężkości wyładowań niezupełnych. Zliczanie impulsów można wykorzystać do monitorowania aktywności wyładowań niezupełnych w czasie, natomiast pomiar wielkości może dostarczyć informacji o energii każdego zdarzenia wyładowania niezupełnego.

• Faza - analiza rozwiązanego wyładowania częściowego (PRPD).: Analiza PRPD jest potężnym narzędziem do analizy wyładowań niezupełnych. Wykreśla wielkość impulsów wyładowań niezupełnych w funkcji kąta fazowego przyłożonego napięcia. Różne typy wyładowań niezupełnych mają charakterystyczne wzorce PRPD, które można wykorzystać do identyfikacji źródła i rodzaju wyładowań niezupełnych.

Zastosowania detektorów wyładowań niezupełnych

Detektory wyładowań niezupełnych są szeroko stosowane w różnych urządzeniach elektrycznych wysokiego napięcia, w tym w transformatorach mocy, rozdzielnicach, kablach i generatorach. Wykrywając i monitorując wyładowania niezupełne, detektory te mogą pomóc w zapobieganiu awariom sprzętu, obniżeniu kosztów konserwacji i poprawie niezawodności sieci energetycznej.

• Transformatory mocy: Wykrywanie wyładowań niezupełnych ma kluczowe znaczenie w przypadku transformatorów mocy, ponieważ wyładowania niezupełne mogą spowodować uszkodzenie izolacji i doprowadzić do awarii transformatora. Regularne badanie wyładowań niezupełnych pozwala wykryć wczesne oznaki problemów z izolacją, co pozwala na terminową konserwację i wymianę.

• Rozdzielnica: W rozdzielnicach wysokiego napięcia wyładowania niezupełne mogą wskazywać na luźne połączenia, degradację izolacji lub inne wady. Wykrywanie wyładowań niezupełnych w rozdzielnicach może pomóc w zapewnieniu bezpiecznej i niezawodnej pracy systemu elektroenergetycznego.

Kontakt w sprawie zakupu i konsultacji

Jeśli są Państwo zainteresowani naszymi detektorami wyładowań niezupełnych lub mają Państwo pytania dotyczące wykrywania wyładowań niezupełnych, prosimy o kontakt. Nasz profesjonalny zespół jest gotowy udzielić Ci szczegółowych informacji o produkcie i wsparcia technicznego. Możemy zaoferować dostosowane rozwiązania w oparciu o Twoje specyficzne wymagania, aby pomóc Ci skutecznie wykrywać wyładowania niezupełne w sprzęcie elektrycznym i zarządzać nimi.

Referencje

• IEEE Std C57.127 - 2016, Przewodnik IEEE dotyczący pomiaru wyładowań niezupełnych w cieczy - Transformatory mocy wypełnione.
• IEC 60270:2000, Techniki badań wysokiego napięcia – Pomiary wyładowań niezupełnych.
• Tanaka, T. i Nakamura, Y. (2002). Pomiar wyładowań niezupełnych i diagnostyka izolacji elektrycznej. Transakcje IEEE dotyczące dielektryków i izolacji elektrycznej, 9(6), 829–836.