Transcript R A3-01
PARCIJALNA PRAŽNJENJA – POJAVA, DIJAGNOSTIKA, PERSPEKTIVE Ana Milošević, Nenad Kartalović, Srđan Milosavljević Elektrotehnički institut “Nikola Tesla”, Beograd, Srbija Uvod • Izučavanje prirode i značaja parcijalnih pražnjenja traje više od jednog veka. Tehnike i metode merenja su se razvijale uporedo sa razvojem tehnike i elektronike uopšte i shvatanjem suštine pojava parcijalnih pražnjenja te njihovog praktičnog značaja. • Prvi komercijalni uređaji su koristili tada razvijenu radiotalasnu tehniku i merili radio smetnje koje emituju parcijalna pražnjenja. • Razvoj elektronike, procesiranja signala i merne tehnike u drugoj polovini dvadesetog veka doveo je do razvoja uređaja za merenje i analizu parcijalnih pražnjenja. Nastaje generacija analognih i digitalno-analognih uređaja koja je doprinosi razvoju dijagnostike stanja izolacionog sistema. • Od kraja dvadesetog veka dolazi je do burnog razvoja digitalne elektronike, digitalnog procesiranja signala, informatičkih tehnologija i dostupnosti tih tehnologija širem sloju korisnika. To dovodi do rapidnog razvoja metoda i opreme za merenje parcijalnih pražnjenja kao i dijagnostike zasnovane na tim merenjima. • Razvoj novih metoda i tehnike kreće se u više pravaca, u zavisnosti od afiniteta stručnjaka i objektivnih potreba. Svaki od pratećih efekata PP je doprineo razvoju određene metode. • Parcijalna pražnjenja mogu da se događaju u raznim uslovima i lokacijama, u raznim okruženjima i situacijama. Stoga ne postoji jedna savršena detekcija odnosno merna metoda za parcijalna pražnjenja, nego se ponekad merenje mora vršiti sa nekoliko komplementarnih detekcija/metoda radi ostvarivanja potpunije dijagnostike Osnovni fenomeni parcijalnih pražnjenja • A-akustičko merenje, • B-merenje elektromagnetnih talasa, • C-merenje naponskih impulsa (električnog polja), • D-merenje strujnih impulsa kalemom Rogovskog, • E-optička merenja, • F-merenje gasova u izolacionom ulju ili u sredini. Metode merenja Najzastupljenije je kapacitivno sprezanje merenja sa visokonaponskim objektom. Izdvojeni impulsi se mere kao naponski ili strujni, u zavisnosti od metode. Manje je zastupljeno induktivno sprezanje merne opreme pomoću kalema Rogovskog. Ove dve metode, zajedno sa metodom uzorkovanja materijala (analiza izolacionog ulja, ozona itd.) su standardizovane (konvencionalne). Od nekonvencionalnih i nestandardizovanih metoda najviše se koriste: akustičko/ultrazvučno merenje, elektromagnetnih merenja pomoću antena u UVF području. elektrooptička merenja, Najbolje rezultate postižu kombinovane metode a razvija se i niz drugih metoda za detektovanje parcijalnih pražnjenja koje prate razvoj savremene merne opreme Podela Merenja Parcijalnih Pražnjenja • po objektima o o o o o GIS oprema generatori transformatori kablovi itd. • po konceptu merenja o Off line o On line o monitoring Koncepti merenja PP • Off-line merenja (isključena mašina): merenje u kontrolisanim uslovima kontrola parametara pražnjenja precizna dijagnostika komponenti sistema. • On-line merenja (mašina u pogonu): otkriva kvar u početnom stadijumu omogućuje optimalno planiranje eksploatacije i održavanja sinhronizovano praćenje drugih relevantnih veličina (struja, snaga, temeperatura) omogućuju posebnu dijagnositku • Monitoring PD-a (permanentno on-line merenje): dijagnostički koncept zaštitni koncept Pronalaženje mesta izvora PP • Pronalaženje mesta kvara u vremenskom domenu desetina ns Merenje se zasniva na vremenskoj razlici između detektovanih frontova talasa, f(t) i g(t) , koji dolaze na dva različita senzora. Poznavanjem brzine prostiranja talasa kroz mašinu moguće je dobro proceniti mesto pražnjenja. Vremenska razlika kašnjenja dva signala je reda ns. Merenje je moguće obaviti pomoću brzih digitalnih osciloskopa ili specijalizovanih AD konvertora. Problem mogu da prave izvori smetnji. • Pronalaženje mesta kvara u frekventnom domenu posebno interesantno jer je hardver za merenja u frekvencijskom domenu jeftiniji od hardvera za merenja u vremenskom domenu za isti propusni opseg merenja. Zasniva na zakonu vremenskog kašnjenja u frekventnom domenu, (Furijeova transformacija) Međutim u slučajevima kada je došlo do frekventne disperzije tokom prenosa signala ovaj algoritam funkcioniše samo ako frekventni modovi nisu premašili određenu kritičnu frekvenciju Ultrazvučna metoda triangulacije Varijanta metode za određivanje mesta kvara u vremenskom domenu je ultrazvučna metoda triangulacije koja meri ultrazvučne signale u vremenskom domenu sa tri nekolinearno postavljene sonde. Određivanjem vremena kašnjenja i poznavanjem određenih brzina, moguće je odrediti poziciju izvora pražnjenja u prostoru (tri dimezije). а)Lokаcijа izvor PP korišćenjem metode triаngulаcije; b)PD nа slici je detektovаni električni signаl PP; senzori detektuju zvučne signаle. Metoda apsolutnog pozicioniranja izvora pražnjenja • zasniva se na pokretnom senzoru koji se pomera po objektu i tako pronalazi izvore pražnjenja na osnovu intenziteta zračenja. Senzor je najčešće diferencijalnog karaktera tako da mu je selektivno Pronalaženje mesta pražnjenja: a) na kablovskoj spojnici, b) na statoru turbogeneratora st položaja vrlo visoka. Merenje i dijagnostika parcijalnih pražnjenja Dijagnostika stanja izolacionog sistema visokonaponskih objekata je vrlo kompleksna zbog: - osobenosti izolacionog sistema (materijali, dimenzije, konfiguracija, nivoi rezistivnosti na uslove eksploatacije itd.) - osobenosti brojnih mernih metoda - Kompleksnosti eksploatacionih uslova koji se moraju uzimati u obzir kao glavni činioci u proceni stanja izolacionog sistema i preostalog radnog veka. Savremena analiza parcijalnih pražnjenja se zasniva na eksperimentalnim istraživanjima, iskustvima na konkretnim visokonaponskim objektima i teorijskim modelima i analizama. Saznanja do kojih se došlo rezultiraju određenom literaturom, preporukama i standardima. Tako su ustanovljeni i neki referentni primeri dijagnostike PP-a. Osnovne elektrodne kofiguracije Šematski prikaz osnovnih elektrodnih kofiguracija koje dovode do različitih varijacija PP. A-parcijalna pražnjenja u čvrstoj izolaciji (pražnjenje tipa „drvo“) B-korona na ivicama i šiljcima, C-površinska odnosno puzajuća pražnjenja, D-pražnjenja kod raslojavanja i odvajanja dielektrika, E- pražnjenja u šupljinama Složena statistička analiza mapa parcijalnih pražnjenja • Različiti visokonaponski objekti imaju specifične mape parcijalnih pražnjenja. Za svaki od njih postoje standardi ili odgovarajuće preporuke. Na primer, za obrtne mašine, prema standardu IEC60034-27 standardizovani su osnovni defekti izolacionog sistema i osnovni uticaji eksploatacionih uslova. • • • A. Unutrašnja parcijalna pražnjenja (Internal discharges) A.1.Parcijalna pražnjenja u izolovanim šupljinama dielektrika (Internal voids) A.2.Parcijalna pražnjenja u šupljinama delaminacije izolacionog materijala (delamination) A.2.1.Interna delaminacija izolacije (Internal delamination) A.2.2.Delaminacija između provodnika i izolacije (Delamination between conductors and insulation) A.2.3.Pražnjenje prema gvožđu u žlebu (Slot discharges) A3.Parcijalna pražnjenja u čvrstim dielektricima B. Površinska parcijalna pražnjenja (surface discharges) B.1.Parcijalna pražnjenja na krajevima štapa (Endwinding surface discharges) B.2.Parcijalna pražnjenja na provodnim delićima (Conductive particles) B.3.Parcijalna pražnjenja u vidu korone (Corona discharge) • • • • • • • • OSNOVNI KONCEPTI SISTEMA ZA DETEKCIJU I MERENJA PP . Koncepcija sistema za automatsko merenje parcijalnih pražnjenja Sistem za monitoring PP generatora Skica sistema za monitoring PP generatora: 1- sprežna jedinica (CC20B), 2- antena za smetnje, 3-konekcioni blokovi (CTB1), 4-multiplekser mernih kanala (MUX 8), 5-predpojačavači (RPA1, RPA2), 6-akviziciona jedinica, 7- pojačavač za smetnje, 8-uvođenje analognih signala (AUX 4), 9-komunikacijski interfejs, 10-server, 11- terminal. Koncepcijа potpune mreže zа sistem monitoringа pаrcijаlnih prаžnjenjа ZAKLJUČAK • Savremeni uslovi eksploatacije elektroenergetskih postrojenja i mašina zahtevaju njihovu visoku pouzdanost i raspoloživost. To se može postići samo pouzdanom dijagnostikom stanja objekata i adekvatnim održavanjem. Za permanentni (on lajn) nadzor stanja izolacionog sistema koristi se monitoring parcijalnih pražnjenja. Savremenim razvojem tehnologije za akviziciju podataka merenja postaju široko dostupne savremene tehnologije za merenje parcijalnih pražnjenja. Međutim razvoj sistema odnosno detektora za merenje parcijalnih pražnjenja je u stalnom razvoju i ni iz daleka nije iscrpljen, tako da se uskoro očekuju visokosofisticirani uređaji za detekciju. Na drugoj strani se razvijaju algoritmi za obradu podataka merenja na šta se naslanja razvoj dijagnostike stanja izolacionog sistema. Radi se na stvaranju baze znanja, raznih nivoa ekspertskog sistema itd. Poseban kvalitet rada se očekuje centralizacijom (umrežavanjem) funkcija merenja i analize podataka. U svetu se razvija nekoliko velikih centara za praćenje parametara rada i parametara stanja mašina i opreme. Savremeni komunikacijski sistemi omogućuju saradnju stručnjaka i eksperata iz bilo kojeg dela sveta. Moguć je njihov pristup podacima merenja i analizama tako da se očekuje dalji brz razvoj dijagnostike.