Ce este testul de descărcare parțială în transformator?

1. Ce este descărcarea parțială (PD)?

Pentru a înțelege testul, trebuie mai întâi să înțelegeți fenomenul pe care îl detectează.

Definiție: Descărcarea parțială este o descărcare electrică localizată care unește doar parțial izolația dintre conductori. Poate apărea în goluri (buzunare de gaz) din izolația solidă, la granițele dintre diferite materiale izolatoare sau în bule din izolația lichidă (ulei).

Problema pe care o provoacă: deși fiecare PD individual este o scânteie foarte mică, erodează izolația în timp. Energia din aceste descărcări rupe legăturile chimice din materialul izolator (hârtie, ulei, rășină) prin:

Stresul termic: Căldura de la scânteie.

Degradare chimică: producerea de ozon și acizi azotați (în aer) sau hidrogen și metan (în ulei).

Eroziunea fizică: Arderea literalmente a micilor gropi din material.
Această deteriorare lentă, cumulată, slăbește progresiv izolația până când nu mai poate rezista la stresul electric, ducând la o perforare completă (defecțiune) și o defecțiune catastrofală a transformatorului.

2. De ce este atât de important testul PD?

Detectarea timpurie a defecțiunilor: este unul dintre cele mai sensibile teste pentru a detecta defecțiunile incipiente (în curs de dezvoltare) în sistemul de izolație într-un stadiu foarte incipient, adesea cu ani înainte de o defecțiune.

Previne defecțiunile catastrofale: prin identificarea precoce a izolației slabe, întreținerea sau reparația pot fi programate în mod proactiv, evitând întreruperile neplanificate, reparațiile costisitoare și potențialele pericole de siguranță.

Asigurarea calității: Este un test de rutină obligatoriu pentru transformatoarele noi înainte de a părăsi fabrica, asigurându-se că îndeplinesc cele mai înalte standarde de calitate și nu prezintă defecte majore de fabricație.

Evaluează starea în timpul exploatării: pentru transformatoarele de pe teren, testarea periodică PD este o parte cheie a unui program de întreținere bazat pe stare-, ajutând la determinarea duratei rămase și a necesității procesării sau uscării uleiului-.

3. Cum funcționează un test de descărcare parțială?

Testul este efectuat prin aplicarea unei tensiuni mai mare decât tensiunea normală de funcționare a transformatorului în înfășurări, dar mai mică decât tensiunea de testare a rezistenței la frecvența de putere-. Scopul este de a sublinia izolația suficient pentru a excita orice defecte existente fără a provoca noi daune.

Principiul de bază este că atunci când apare un PD, acesta generează trei fenomene măsurabile aproape simultan:

Impulsuri electrice: un impuls de curent foarte rapid, mic-(de la nanosecunde la microsecunde) curge în circuitul de testare.

Unde electromagnetice: pulsul emite energie electromagnetică, inclusiv semnale de radiofrecvență (RF).

Unde acustice: scânteia mică creează un „clic” ultrasonic sau undă sonoră în rezervorul transformatorului.

Configurarea testului implică:

O sursă de-tensiune ridicată: pentru a alimenta transformatorul.

Condensator de cuplare: furnizează o cale de{0}}impedanță scăzută pentru impulsurile PD care urmează să fie măsurate.

Detector PD/Sistem de măsurare: un instrument sofisticat care captează, filtrează și analizează impulsurile.

Senzori: aceștia pot fi:

Senzori electrici: Pentru a măsura direct impulsurile de curent.

Transformatoare de curent de-înaltă frecvență (HFCT): fixate în jurul conexiunii de împământare pentru a prelua semnalele RF.

Senzori de ultra-frecvență înaltă (UHF): antene amplasate în interiorul transformatorului (prin supape de ulei) sau în exterior pentru a detecta undele electromagnetice în intervalul GHz. Acesta este foarte popular deoarece este imun la zgomotul electric extern.

Senzori de emisie acustică (AE): microfoane plasate în exteriorul rezervorului transformatorului pentru a „asculta” sunetele ultrasonice ale PD. Acest lucru este excelent pentru a localiza sursa PD.

4. Măsurători cheie și interpretare

Detectorul PD nu detectează doar prezența unei descărcări; îl cuantifică cu câțiva parametri cheie:

Taxa aparentă (q): cea mai importantă cantitate. Este exprimat în PicoCoulombs (pC). Deoarece descărcarea reală se află în interiorul izolației și nu poate fi măsurată direct, „sarcina aparentă” este o măsură calibrată a sarcinii care, dacă ar fi injectată instantaneu între bornele transformatorului, ar avea același efect ca și PD-ul intern. Valorile mai mici sunt mai bune.

Tensiune de inițiere PD (PDIV): Tensiunea la care PD-urile încep să apară pentru prima dată pe măsură ce tensiunea de testare este crescută.

Tensiune de stingere a PD (PDEV): Tensiunea la care PD-urile încetează pe măsură ce tensiunea de testare este scăzută.

Interpretare: Inginerii nu caută doar prezența PD; ei analizează modelul, magnitudinea (în pC) și relația de fază a impulsurilor. Diferite tipuri de defecte (goluri, descărcări de suprafață, componente plutitoare) produc „amprente” unice pe forma de undă a tensiunii.

Standarde și limite acceptabile

Standardele internaționale (cum ar fi IEC 60270) definesc procedurile de testare și nivelurile acceptabile de PD. Pentru un transformator nou, criteriul tipic de acceptare este ca nivelul PD, sub o tensiune de testare specificată, să nu depășească ****

100 pC până la 500 pC

, cu 100 pC fiind o limită comună și foarte strictă pentru echipamentele de-înaltă tensiune. Pentru transformatoarele aflate în funcțiune, niveluri mai mari ar putea fi tolerate cu un plan de monitorizare și intervenție.