Jedną z najkosztowniejszych i najbardziej uciążliwych usterek w systemach elektrycznych jest awaria izolacji. Niezależnie od zastosowania i transformatorów, rozdzielnic, silników obrotowych, paneli GIS, ograniczników przepięć czy przekaźników rozdzielczych, niezależnie od tego, czy systemy dielektryczne uległy awarii, ma to bezpośredni wpływ na przedłużające się przerwy w dostawie prądu, zagrożenia pożarowe, uszkodzenia sprzętu i nieprzestrzeganie przepisów. Tester napięcia impulsowego Nadal ma kluczowe znaczenie w testach kwalifikacyjnych, testach terenowych i testach niezawodności na linii produkcyjnej. Umożliwia inżynierom poznanie reakcji dielektryków na nagłe skoki napięcia, a nie na obciążenia w stanie ustalonym. Ta różnica jest kluczowa, ponieważ izolacja zazwyczaj ulega uszkodzeniu przy różnych poziomach napięcia, w wyniku czego energia jest indukowana poprzez szybkie stany przejściowe.
Przepięcie nie jest podobne do ciągłego przepięcia prądu przemiennego lub stałego. Przepięcia łączeniowe, impulsy piorunowe, sekwencje rozruchowe silników, odłączenia obciążeń indukcyjnych lub impulsy rezonansowe o wysokiej częstotliwości często powodują rzeczywiste awarie.

Cel oceny impulsów

Kontrolowane wstrzykiwanie impulsów nie ma na celu jedynie spowodowania przebicia, ale monitorowanie propagacji fali, starzenia się izolacji, czasu narastania ładunku oraz opóźnienia między początkiem rozładowania a awarią. Wiele układów izolacyjnych zachowuje się inaczej, gdy napięcie gwałtownie rośnie w zakresie mikrosekund. Koncentracja naprężeń elektrycznych ma miejsce w słabych punktach warstw dielektrycznych, co nie jest ujawniane podczas testu z wolnym narastaniem napięcia.
Uzwojenia transformatorów wypełnione żywicą epoksydową, struktury papierowo-olejowe i usieciowane układy polimerowe ulegają narastaniu zniekształceń pola elektrycznego podczas przepięć spowodowanych przez wysokonapięciowe kompozyty izolacyjne. Zniekształcenia te rozprzestrzeniają się na warstwy i interfejsy. W przypadku błędów produkcyjnych, takich jak puste przestrzenie, wilgoć, mikropęknięcia, brak spoiwa żywicy lub nierównomierna grubość, wady można natychmiast wykryć, mierząc impulsowy stan przejściowy.

Charakterystyki przebiegu w testach udarowych

Normalny impulsowy sygnał napięciowy to sygnał o krótkim czasie narastania i wykładniczym zaniku. Specyfikacje przemysłowe używają terminologii, takiej jak 1.2/50 µs lub 8/20 µs, do określania kształtów fali w odniesieniu do czasu czoła i czasu ogona. W przypadku testera napięcia udarowego, naprężenie izolacji jest charakteryzowane przez nachylenie przebiegu w momencie jego oddziaływania na tester napięcia udarowego.
Strome fronty narastania reprezentują przepięcia wywołane wyładowaniami atmosferycznymi, które przechodzą przez systemy przesyłowe. Umiarkowane nachylenia to przepięcia łączeniowe między zasilaniem baterii kondensatorów, przełączeniami obciążenia stacji elektroenergetycznej lub ponownym załączaniem linii. Replikacja rzeczywistych charakterystyk przebiegu służy do dopasowania powtarzalności zdarzeń elektrycznych w generatorze przepięć.

Rola obwodów rozładowczych kontrolowanych

Sekcja układu impulsowego, która wyzwala impuls, jest niezwykle precyzyjnie zaprojektowana, ponieważ energia musi być dostarczana regularnie i bez zniekształceń. Generator udarowy powoduje emisję ładunku magazynowanego przez rezystory szeregowe, które są skalibrowane i kształtują elementy w celu zapewnienia integralności przebiegu. Niewielkie wahania rezystancji zmieniają czasy narastania i zanikania, co zmienia zachowanie się izolacji.
Badanie izolacji urządzeń elektroenergetycznych przeprowadza się za pomocą szeregu impulsów, a nie pojedynczego impulsu. Starzenie się obserwuje się, gdy obserwuje się pogorszenie jakości pod wpływem powtarzających się impulsów. Istnieją urządzenia, które wytrzymują impulsy pierwotne, ale później rozwija się u nich zmęczenie dielektryczne. Inżynierowie rejestrują wzorce wytrzymałości napięciowej, szumy wyładowań i wartości inicjacji wyładowań niezupełnych, które wskazują na długoterminowe prawdopodobieństwo wystąpienia awarii.

Rysunek: tester napięcia impulsowego

Znaczenie przełączania polaryzacji impulsów

Należy uwzględnić dodatnią i ujemną polaryzację impulsów. Większość impulsów o polaryzacji dodatniej powoduje naprężenie powierzchni styków izolacji, podczas gdy polaryzacja ujemna koncentruje pole elektryczne na obwodzie przewodników. Zastosowanie nowoczesnych platform impulsowych umożliwia łatwą zmianę polaryzacji wyjścia bez konieczności fizycznego przepinania przewodów, co zapewnia bezpieczeństwo i precyzję. LISUN zapewnia najlepszy tester napięcia impulsowego.

Analiza wytrzymałości szczytowej w ekspozycji wielopoziomowej

W procesie ewaluacji inżynierowie stosują stopniowe zwiększanie amplitudy napięcia. Sekwencja jest zazwyczaj inicjowana na niższych poziomach i przesuwa się w górę. Wielopoziomowe zwiększanie napięcia nie ma na celu potwierdzenia wytrzymałości, lecz jedynie jej potwierdzenie.
Niektóre urządzenia ulegają częściowemu wewnętrznemu rozładowaniu poniżej punktu całkowitego przebicia. W przypadku, gdy napięcie zapłonu wyładowania niezupełnego jest znacznie niższe od wartości projektowych, zmęczenie izolacji może wystąpić pod wpływem obciążeń roboczych. Pozytywnym efektem kontrolowanego wzrostu impulsu jest to, że efekty chwilowe ujawniają to zjawisko szybciej niż powolne zużycie prądu przemiennego.

Rozróżnienie oceny niszczącej i nieniszczącej

Test impulsowy niekoniecznie niszczy izolację. Wartości znamionowe będą mieścić się w bezpiecznych zakresach, podczas gdy w granicach normy – zamiast powodować widoczne uszkodzenia, test jedynie potwierdza wewnętrzne starzenie. Testy nieniszczące umożliwiają producentom towarów sprawdzenie próbek produkcyjnych przed wysyłką.
Cel oceny niszczącej zmienia się w kierunku badań nad innowacjami materiałowymi. Informacje o punkcie awarii pomagają inżynierom porównywać ich formulacje lub przewidywać przyspieszone starzenie.
Kontrolowany proces awarii pozwala inżynierom określić miejsca występowania mechanizmów awarii: wyładowania krawędziowe, przebicia dielektryczne, uszkodzenia izolacji zwój po zwoju lub śledzenie powierzchni wzdłuż warstw zanieczyszczeń.

Wspomaganie diagnostyki podczas aplikacji impulsów

W nowoczesnych systemach liczniki transferu ładunku, jednostki monitorujące próg rentowności oraz pomiary oscyloskopowe są zintegrowane z systemem. Ocena wsparcia nie opiera się już na progu napięciowym. Inżynierowie analizują chwilowe zniekształcenia przebiegów, pozostałości przebiegów, wzorzec dzwonienia oraz czas awarii.
Dzięki zaawansowanym izolacjom, mikrosekundy przed całkowitym przebiciem następuje wewnętrzne wyładowanie niezupełne. Wczesne wykrycie w tym momencie daje perspektywiczne informacje. Generator udarów o wysokiej częstotliwości ma potencjał, aby ujawnić dokładność powtarzalnego wyładowania, co następnie pozwala na klasyfikację uszkodzeń.

Zintegrowane efekty kontroli środowiska

Uzasadniona ocena izolacji obejmuje wpływ temperatury i wilgoci. Izolacje polimerowe poddane działaniu wysokich temperatur charakteryzują się niższą wytrzymałością dielektryczną. W układach olejowych, zależne od napięcia przesunięcie zawartości wilgoci rozpuszczonej jest drastyczne ze względu na zmianę prędkości rozprzestrzeniania się przebicia przez wodę.
Zastosowanie testera napięcia impulsowego w połączeniu z komorami klimatyzacyjnymi lub cyklami odwadniania oleju pozwala na lepszą symulację obciążeń eksploatacyjnych. Testowanie silnika impulsami przy wyższej temperaturze uzwojeń jest równoważne z pracą pod obciążeniem ciągłym.

Zastosowanie w głównych kategoriach izolacji

Uzwojenia transformatora muszą być badane impulsowo, aby upewnić się, że między zwojami miedzi a konstrukcją rdzenia znajduje się warstwa izolacyjna. Podobnie, powtarzające się impulsy energii muszą być absorbowane przez ograniczniki przepięć, bez zakłócania odstępów izolacyjnych. Rezystancja przerwy dielektrycznej w stykach wyłącznika próżniowego musi być uzasadniona dla energii impulsu.
Ocena przepięć w dużych maszynach wirujących odbywa się faza po fazie. Opóźnienie propagacji naraża na tolerancje produkcyjne (związane z asymetrią), zalewanie cewek lub brak kompresji izolacji w żłobkach.

Zaawansowana interpretacja odpowiedzi na przepięcia

Izolacja reaguje na impuls, co wskazuje na jej stan mechaniczny i chemiczny. Zdrowa izolacja natychmiast zatrzymuje rozprzestrzenianie się wyładowania koronowego, natomiast stara izolacja uwalnia powtarzające się wyładowania koronowe i w konsekwencji ulega uszkodzeniu.
Eksperci oceniają:
• Zniekształcenie frontu fali
• Nagłe spadki amplitudy kroku
• Zmienność nachylenia wzniesienia
• Rozpad pierścienia po rozładowaniu
Nadal koncentrujemy się na konserwacji predykcyjnej, a nie na konserwacji awaryjnej. Gdy pojawią się wczesne oznaki zużycia dielektrycznego, sprzęt jest serwisowany, ponownie nakładana jest żywica, albo części wewnętrzne są poddawane obróbce próżniowej.

Zapewnienie jakości produkcji

Generator udarów jest wbudowany w system kontroli jakości na końcu linii produkcyjnej. Producenci przeprowadzają testy wytrzymałości na udary przy obniżonych poziomach, zamiast przeprowadzać je losowo na próbce jednostek poddawanej testom niszczącym. Zapewnia to spójność komponentów.
Wraz ze wzrostem produkcji, inżynierowie przechowują dane referencyjne dotyczące przebiegów fal. W przyszłości, w przypadku awarii w terenie, historia zdarzeń pozwala określić priorytety i ustalić, czy problemy z izolacją powstały na etapie projektu, czy w terenie.

Integracja z ramami zgodności z przepisami bezpieczeństwa

Wytrzymałość urządzeń na impulsy elektryczne jest klasyfikowana jako wartość obowiązkowa zgodnie z przepisami bezpieczeństwa elektrycznego. Test automatycznie generuje serię raportów w laboratoriach certyfikujących. Raporty te są następnie dołączane do eksportowanego sprzętu. Przed instalacją w systemach sieciowych wymagana jest certyfikacja na wielu rynkach światowych.
Spełnienie tych norm zgodności gwarantuje, że produkty te znajdą zastosowanie w sektorach przemysłu, w których nie da się uniknąć naprężeń impulsowych.

Wniosek

kontrolowane tester napięcia impulsowego Nadal jest jednym z najprzydatniejszych urządzeń zapewniających niezawodność izolacji urządzeń elektroenergetycznych. Inżynierowie uzyskują przydatne informacje o niezawodności, modelując rzeczywiste warunki przepięcia poprzez precyzyjne kształtowanie przebiegu, przełączanie biegunowości, powtarzalne i planowe wkraplanie oraz wykrywanie kontrolowanego przebicia. Zaawansowany generator przepięć, w połączeniu z diagnostyką pomocniczą i kontrolą wpływu środowiska, zapewnia predykcyjne wykrywanie przepięć zamiast reaktywnego rozwiązywania problemów. Gwarantuje to niezawodną pracę transformatorów, rozdzielnic, maszyn wirujących, ograniczników przepięć i systemów kablowych przez cały cykl życia, zapobiegając katastrofalnym awariom i minimalizując koszty przestojów i konserwacji.