Badania przy częstotliwości 1 Hz: Rewolucja w dziedzinie oceny stanu izolacji w urządzeniach wysokiego napięcia
Kluczowym celem konserwacji urządzeń wysokiego napięcia (WN) jest zapobieganie awariom.
Tradycyjne badanie współczynnika strat z użyciem częstotliwości linii (LF DF) od dawna jest standardowym w branży sposobem oceny stanu izolacji, ale nie stanowi kompletnego rozwiązania.
Jak omówiono we wpisie Na czym polegają badania przy częstotliwości 1 Hz, badania z użyciem częstotliwości 1 Hz charakteryzują się większą czułością na zmiany izolacji i ułatwiają interpretację wyników w porównaniu z tradycyjnymi badaniami LF DF.
Dzięki temu są nieocenionym narzędziem podczas konserwacji najważniejszych urządzeń wysokiego napięcia. Przyjrzyjmy się zastosowaniom tych badań w przypadku różnych elementów infrastruktury.
Izolatory przepustowe
Izolatory przepustowe są podstawowymi elementami układów wysokiego napięcia, zapewniającymi izolowane ścieżki dla przewodów. Istnieją różne typy izolatorów przepustowych:
- w tym z papieru impregnowanego olejem (OIP)
- papieru impregnowanego żywicą (RIP)
- i z syntetyku impregnowanego żywicą (RIS)
Badania przy częstotliwości 1 Hz okazały się szczególnie skuteczne w ocenie stanu izolatorów przepustowych.
W połączeniu z badaniami LF DF dają pełny obraz stanu izolacji. Poniżej przedstawiono sposób interpretowania wyników badań DF izolatorów przepustowych OIP przy częstotliwości 1 Hz w temperaturze 20°C:
| Stan izolacji izolatora przepustowego OIP | PF 1 Hz przy 20°C |
| Doskonały | 0,2–0,4 |
| Dobry | 0,4–0,75 |
| Stara izolacja | 0,75–1,25 |
| Wymaga zbadania | >1,25 |
Większa czułość badań przy częstotliwości 1 Hz umożliwia wcześniejsze wykrywanie problemów z izolacją, co pozwala zapobiegać kosztownym awariom i wydłużyć okres eksploatacji izolatorów przepustowych.
Badania przy częstotliwości 1 Hz są szczególnie skuteczne w wykrywaniu wczesnej degradacji izolacji izolatorów przepustowych, która może wystąpić z powodu takich czynników, jak wyładowania niezupełne, starzenie termiczne czy wnikanie wilgoci.
Możliwość wczesnego wykrywania nieprawidłowości jest nieoceniona, ponieważ awarie izolatorów przepustowych mogą mieć katastrofalne skutki — często prowadzą do uszkodzeń transformatora, pożaru czy przerw w pracy.
Ponadto badania przy częstotliwości 1 Hz mogą pomóc w rozróżnieniu problemów z izolacją. Pomagają na przykład w podjęciu decyzji, czy problemem jest wilgoć czy ogólne starzenie izolacji, co jest przydatne, ponieważ różne problemy mogą wymagać różnych strategii naprawczych.
Transformatory
Trwałość i niezawodność transformatorów zależy w ogromnym stopniu od stanu izolacji.
Chociaż preferowaną metodą oceny stanu izolacji transformatora są od dawna badania LF DF, użycie badań przy częstotliwości 1 Hz zapewnia znaczące korzyści, zwłaszcza pod względem skuteczności wykrywania wilgoci i wczesnej degradacji.
Poniżej przedstawiono sposób interpretowania wyników badań DF transformatorów z izolacją papierową impregnowaną olejem (OIP) przy częstotliwości 1 Hz w temperaturze 20°C:
| Stan izolacji transformatora OIP | 1 Hz PF at 20 °C |
| Excellent | 0.2 – 0.5 |
| Good | 0.5 – 1.0 |
| Aged | 1.0 – 1.75 |
| Investigate | > 1.75 |
Co ważne, badania przy częstotliwości 1 Hz pozwalają wykrywać problemy z wilgocią, które łatwo jest przeoczyć, gdy wykonywane jest jedynie badanie LF DF.
To istotne, ponieważ wilgoć jest podstawową przyczyną degradacji izolacji i może znacznie zmniejszyć żywotność transformatora.
Kolejną istotną zaletą badań transformatorów przy częstotliwości 1 Hz jest możliwość uzyskania informacji na temat stanu poszczególnych elementów układu izolacyjnego.
Transformatory zawierają różne układy izolacyjne — od izolacji głównego zbiornika po izolację przełącznika zaczepów — każdy o własnej charakterystyce starzenia.
Badania przy częstotliwości 1 Hz, zwłaszcza w połączeniu z analizą charakterystyki częstotliwościowej dielektryka (DFR), mogą pomóc w określeniu, które elementy ulegają degradacji. Pozwala to dokładniej ukierunkować prace konserwacyjne.
W ten sposób można na przykład ujawnić, że chociaż izolacja głównego zbiornika jest w dobrym stanie, pogarsza się stan izolacji przełącznika zaczepów. Na tej podstawie zespół utrzymania ruchu może skupić swoje wysiłki tam, gdzie jest to najbardziej potrzebne.
Przekładniki (CT, VT i CVT)
Przekładniki prądowe (CT), napięciowe (VT) i napięciowe pojemnościowe (CVT) odgrywają kluczową rolę w pomiarach, ochronie i sterowaniu. Często jednak brakuje im wbudowanych systemów monitorowania, co sprawia, że konieczne jest ich regularne badanie.
Elementy te mają małą pojemność (zwykle poniżej 800 pF), w związku z czym badania przy częstotliwości 1 Hz są w ich przypadku szczególnie przydatne. Niska pojemność może zmniejszyć wiarygodność tradycyjnych metod badawczych, zwłaszcza gdy występują zakłócenia elektromagnetyczne (EMI).
W przypadku przekładników CT i CVT wartości DF przy częstotliwości 1 Hz wynoszące poniżej 0,3% w temperaturze 20°C wskazują na ogólnie dobry stan izolacji. Jednak największą część objętości izolacji w tych urządzeniach stanowi zwykle papier, w związku z czym są one szczególnie wrażliwe na wnikanie wilgoci.
Zastosowanie badań przy częstotliwości 1 Hz do przekładników zapewnia następujące możliwości:
- Dokładniejsza ocena stanu izolacji
- Wcześniejsze wykrywanie wnikania wilgoci lub pogorszenia stanu izolacji
- Lepsze planowanie czynności konserwacyjnych lub wymiany
Badania przy częstotliwości 1 Hz są szczególnie przydatne w przypadku starszych przekładników i w trudnych warunkach środowiskowych.
Pobieranie próbek oleju z tych urządzeń jest często utrudnione lub niemożliwe, co komplikuje tradycyjną analizę oleju lub wręcz ją uniemożliwia. Badania przy częstotliwości 1 Hz stanowią nieinwazyjną technikę oceny stanu izolacji takich urządzeń. Jest to szczególnie istotne w przypadku hermetycznych urządzeń, w których każda interwencja grozi naruszeniem integralności układu izolacyjnego.
Podsumowując, badania przy częstotliwości 1 Hz mogą pomóc w identyfikacji potencjalnych problemów w przekładnikach, zanim wpłyną one na dokładność pomiaru lub niezawodność systemu zabezpieczeń.
Wnioski
Badania urządzeń wysokiego napięcia przy częstotliwości 1 Hz stanowią ważny krok w rozwoju technologii oceny stanu izolacji. Dzięki szybszemu wykrywaniu problemów z izolacją i większej czułości metoda ta umożliwia kadrze kierowniczej odpowiedzialnej za infrastrukturę i zespołom utrzymania ruchu podejmowanie trafniejszych decyzji.
Badania przy częstotliwości 1 Hz wielokrotnie okazały się przydatne w wielu różnych zastosowaniach — od wykrywania wilgoci w nowym transformatorze, poprzez identyfikację wczesnej degradacji w izolatorze przepustowym, aż po ocenę stanu trudnego do monitorowania przekładnika.
W coraz większym stopniu polegamy na infrastrukturze elektrycznej, a narzędzia takie jak badania przy częstotliwości 1 Hz umożliwiają przejście od konserwacji reaktywnej do proaktywnego zarządzania elementami infrastruktury, co przekłada się na większą niezawodność i trwałość systemów elektroenergetycznych.
W następnym wpisie przedstawimy studia przypadków, aby pokazać zalety badań przy częstotliwości 1 Hz i korzyści, które ta technologia zapewnia w terenie.
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o rozwiązaniach firmy Megger w zakresie badań przy częstotliwości 1 Hz, wypełnij formularz.
