Частичная разрядка редко дает о себе знать с треском. Оно начинается с микроскопического электрического пробоя внутри изоляции, искры, которая длится наносекунды и повторяется тысячи раз в минуту, незаметно обугливая бумагу, смолу или масло до тех пор, пока изоляция больше не сможет удерживать напряжение. Испытание трансформатора на частичный разряд — это практический способ обнаружить этот процесс на ранней стадии: либо на заводе, до того, как устройство будет отправлено, либо на месте задолго до того, как оно выйдет из строя.

В этом руководстве рассказывается, что на самом деле представляет собой частичный разряд, основные способы его измерения, какие результаты дает заводское тестирование и тестирование на месте, а также как считывать результаты, не реагируя слишком сильно на одно число. Оно написано для инженеров, менеджеров проектов и групп закупок, которым приходится подписываться на трансформатор и жить с последствиями.

Что такое частичный разряд на самом деле

Частичный разряд — это локализованный пробой диэлектрика, который не перекрывает полное изоляционное расстояние между двумя электродами. Корпус учебника представляет собой заполненную газом полость, заключенную внутри литой смолы, или пузырь, взвешенный в трансформаторном масле. Газ имеет более низкую диэлектрическую проницаемость, чем окружающие его твердые тела или жидкости, поэтому электрическое поле концентрируется внутри этой небольшой полости. Как только местное напряжение превышает предел прочности газа, он ионизируется, разряжается, а затем восстанавливается, чтобы снова разряжаться в следующем полупериоде.

Каждое событие передает очень небольшое количество заряда, которое количественно определяется как кажущийся заряд и выражается в пикокулонах (пКл). Ничто в устройстве не выглядит неправильным снаружи. Именно поэтому тест так важен: он обнаруживает механизм деградации за несколько лет до того, как это произойдет из-за тока повреждения или срабатывания газовой сигнализации.

Когда инженеры говорят об испытании изоляции трансформатора на частичный разряд, они обычно задают три отдельных вопроса. Существует ли разряд выше определенного порога? При каком напряжении оно начинается и прекращается, что мы называем возникновением и угасанием? А откуда внутри обмотки, сердечника или втулки берется заряд?

Основные способы обнаружения и измерения выбросов

Не существует единого инструмента, который бы ответил на все вопросы. Большинство тестовых программ сочетают в себе два или более метода, поскольку каждый из них снижает чувствительность к помехоустойчивости и точности определения местоположения.

Заводские приемочные испытания: базовый уровень

Для нового силового трансформатора эталонным измерением является испытание наведенным напряжением с одновременным измерением разряда, выполняемое в экранированном отсеке с помощью калиброванной измерительной системы. Напряжение повышается до уровня предварительного напряжения для приведения изоляции в рабочее состояние, выдерживается в течение определенного периода, а затем снижается до уровня измерения, при котором снимаются показания. Точный профиль и применимые ограничения соответствуют стандарту, указанному в вашем проекте, и технической спецификации покупателя.

Грубо говоря, заявленные пределы в отрасли обычно начинаются со 100 пКм при классе напряжения 72,5 кВ и увеличиваются до 200 пКл или более по мере повышения класса напряжения. Предел имеет смысл только вместе с напряжением, при котором он измеряется, поэтому всегда читайте оба значения вместе.

Плановые испытания и типовые испытания

Плановые испытания подтверждают, что данный агрегат не имеет вредных выбросов на указанном уровне. Типовые испытания, такие как длительное испытание наведенным переменным напряжением с измерением разряда или импульсное испытание с записью разряда, выполняются один раз для конструкции, чтобы продемонстрировать, что сама система изоляции исправна. Вместе они говорят вам, хорош ли дизайн и обеспечивает ли производственный процесс его стабильность.

На практике при заводских испытаниях обнаруживаются литейные пустоты, сухие пятна на пропитанной маслом бумаге, острые края электродов и неполная пропитка. Найти их здесь стоит переделки. Обнаружение их на месте требует отключения.

Силовой трансформатор с низкими потерями мощностью 100 МВА, 220 кВ Этот трансформатор мощностью 100 МВА, 220 кВ поддерживает ступенчатое регулирование напряжения передачи и распределения с защитой от сверхтоков, перегрева и сброса давления; актуально для обсуждений испытаний на разряд на заводе и на месте. Просмотреть продукт →

Тестирование на месте после установки

После установки трансформатора ситуация меняется. Нет экранированного испытательного стенда, уровень фонового шума непредсказуем, и устройство часто подключается к работающей сети. Испытания на разряд на месте обычно проводятся по одной из четырех причин: ввод в эксплуатацию после транспортировки и повторной сборки, проверка после ремонта или обработки маслом, периодическое обследование состояния и непрерывный онлайн-мониторинг критически важных активов.

Разумная процедура на месте выглядит так:

1. Прежде чем подавать питание на что-либо, запишите базовый уровень фонового шума, чтобы знать, какой вклад вносит окружающая среда.
2. Откалибруйте измерительную схему с помощью генератора импульсов, подав на клеммы известный заряд, и запишите масштабный коэффициент.
3. Подайте напряжение до согласованного уровня, используя независимый источник, или измерьте при нормальном рабочем напряжении для онлайн-настройки.
4. Записывайте напряжения возникновения и угасания отдельно, поэтапно повышая, а затем понижая напряжение.
5. Собирайте данные с фазовым разрешением на протяжении достаточного времени, чтобы отличить повторяющиеся разряды от случайных помех.
6. Повторно проверьте калибровку после испытания и задокументируйте условия окружающей среды, влажность и температуру.

Повторяемость здесь важнее, чем абсолютная точность. Два опроса, проведенные с использованием одной и той же установки и сравненные друг с другом, гораздо полезнее, чем один опрос, интерпретируемый изолированно.

Где начинается разгрузка: агрегаты масляного типа и агрегаты сухого типа

Масляные трансформаторы

В маслонаполненных устройствах разряд обычно возникает из-за пузырьков газа, свободной влаги, металлических частиц, острых кромок электродов или проводов, а также старой бумажной изоляции в точках с высоким напряжением. Поскольку нефть циркулирует, побочные продукты распространяются: водород, метан и, в конечном итоге, ацетилен растворяются в масле, поэтому анализ растворенного газа и измерение электрического разряда так часто проводятся параллельно. Устройство может пройти испытание на разрядку сегодня, но проблема может возникнуть позже, если влага или частицы попадут во время эксплуатации.

Масляный силовой трансформатор 35 кВ, 20000 кВА Масляный трансформатор для внутреннего распределения напряжения 35 кВ и промышленного использования с меньшими размерами, меньшими утечками и лучшей изоляцией; подходит для обсуждения нефтенаполненных стоков и анализа растворенных газов. Просмотреть продукт →

Трансформаторы сухие и литые.

В устройствах с литой смолой обычными причинами являются пустоты, образовавшиеся во время литья, расслоение между смолой и проводником, а также поверхностное загрязнение, которое приводит к образованию следов на поверхности обмотки. Поскольку нефть не уносит побочные продукты, выброс необходимо улавливать электрическим или акустическим способом. Поведение литой смолы в этой области — отдельная тема, и мы рассмотрели ее практическую сторону в статье наше примечание по разряду, шуму и классу изоляции трансформаторов с литой изоляцией .

Трансформатор сухого типа, литой смолы, 1000 кВА, 11 кВ Трансформатор сухого типа с литой изоляцией для высоковольтных соединений с эпоксидной изоляцией для надежности и простоты обслуживания; имеет отношение к поведению разряда литой смолы и интерпретации кажущегося заряда. Просмотреть продукт →

Чтение результатов без чрезмерной реакции

Одна цифра видимого заряда сама по себе мало что вам скажет. Информацию несет комбинация параметров:

• Величина. Более высокий заряд обычно означает более крупный или более энергетический дефект, но тип датчика и калибровка доминируют в этом числе.
• Напряжение возникновения и угасания. Если разряд начинается значительно ниже рабочего напряжения, дефект активен в эксплуатации. Если угасание намного ниже, чем зарождение, полость большая.
• Фазовое положение. Разряд, сконцентрированный в одной части цикла переменного тока, указывает на определенный тип дефекта, например пустоту или дорожку на поверхности.
• Стабильность модели. Стабильный, повторяемый рисунок — настоящий дефект. Картина, которая меняется в зависимости от погоды, обычно является помехой.
• Тренд. Три опроса за два года, показавшие тенденцию к росту, являются настоящим предупреждением, даже при низких абсолютных значениях.

Для принятия решений используйте предел, указанный в стандарте и спецификации. Для принятия решений по техническому обслуживанию используйте тренд.

Практические советы по обеспечению чистоты данных в шумной среде

1. Проведите тестирование ночью или во время остановки предприятия, если это позволяет площадка, и сравните уровни шума, прежде чем принимать меры.
2. Используйте надлежащее экранированное измерение импеданса и одноточечное заземление; несколько путей заземления создают петли, похожие на разряд.
3. Держите генератор калибровочных импульсов близко к точке инъекции и повторите калибровку после измерения.
4. Фильтрация по полосе частот, а не только по амплитуде; большая часть шума на объекте находится в полосе, отличной от сигнала дефекта.
5. Используйте оптоволоконные линии связи для передачи сигналов на большие расстояния, чтобы избежать коммутационного шума.
6. Регистрируйте все: напряжение, температуру, влажность, положение крана и подключенное оборудование. Без контекста данные невозможно будет сравнить позже.
7. Для критически важных активов перейдите от периодических обследований к непрерывному мониторингу, чтобы тенденции фиксировались автоматически.

Как мы поддерживаем испытания наших трансформаторов на разряд?

Мы — Jiangsu Dingxin Electric Co., Ltd., производитель трансформаторов, расположенный в зоне развития Хайан в провинции Цзянсу, Китай. В наш ассортимент продукции входят масляные трансформаторы и сухие трансформаторы, агрегаты из аморфных сплавов, подстанции с монтажом на опорах и сборные подстанции, фазосдвигающие выпрямительные трансформаторы и распределительные устройства, а также силовые трансформаторные линии напряжением до 110 кВ и 220 кВ и заявленной годовой производственной мощностью 50 000 МВА. Мы работаем в соответствии с системами управления ISO 9001, ISO 14001, ISO 45001 и ISO 19011, и клиенты могут посетить завод и ознакомиться с условиями испытаний перед размещением заказа.

Если ваша спецификация включает предел разряда, сообщите нам стандарт, напряжение, при котором он измеряется, и сам предел. Мы подтвердим организацию испытаний, включим показания в протокол плановых испытаний и объясним все, что выглядит необычно, до отгрузки, а не после.

Вы можете связаться с нашей командой инженеров через страница контактов с вашим классом напряжения, номиналом и требованиями к испытаниям.

Часто задаваемые вопросы

Каков типичный предел разряда силового трансформатора?

Это зависит от класса напряжения и действующего стандарта. Предельные значения обычно варьируются от 100 пКл при 72,5 кВ до 200 пКл или 300 пКл в более высоких классах и всегда указываются вместе с измерительным напряжением. Спецификация вашего проекта – это последнее слово.

Можно ли проводить испытания на разряд, пока трансформатор находится в эксплуатации?

Да. Онлайн-методы, основанные на датчиках УВЧ или акустическом обнаружении, могут работать непрерывно без перебоев, но они дают сравнительные результаты и тенденции, а не калиброванное значение ПК. Автономные измерения остаются эталонным методом.

Испытываются ли сухие трансформаторы таким же образом?

Принцип идентичен, но вероятные источники дефектов различаются. Изделия из литой смолы более склонны к образованию пустот и следов на поверхности, и к ним часто добавляют акустическое обнаружение, поскольку эти дефекты хорошо сочетаются с структурным звуком.

Как часто следует повторять тест?

Для нового агрегата, при вводе в эксплуатацию. После этого интервал зависит от критичности, возраста и истории. Разумной схемой для важных активов является первоначальное обследование, затем повторение через год для установления тенденции, а затем периодические обследования или непрерывный мониторинг.

Тестирование на частичный разряд не является волшебным знаком «пройдено или не пройдено». Это измерение процесса деградации, и, как и любое измерение, оно имеет смысл только тогда, когда установка откалибрована, условия записаны, а результаты сравниваются с течением времени. Сделайте эти три вещи правильно, и вы узнаете об изоляции вашего трансформатора больше, чем может рассказать любой отдельный отчет об испытаниях.