Obrazowanie akustyczne do wstępnej lokalizacji wyładowań niezupełnych

Wstęp

Wyładowania niezupełne (PD) są zjawiskiem występującym w wielu systemach izolacji elektrycznej, gdy miejscowe napięcia elektryczne przekraczają wytrzymałość dielektryczną materiału izolacyjnego. Zasadniczo przyjmują one postać niewielkich wyładowań elektrycznych, które, jeśli nie zostaną usunięte, stopniowo degradują integralność izolacji. Pogorszenie to może prowadzić do skrócenia żywotności urządzeń i potencjalnie poważnych awarii, co sprawia, że wczesne wykrywanie i lokalizacja wyładowań PD jest niezbędna w celu zminimalizowania tych zagrożeń oraz zapewnienia niezawodności krytycznych urządzeń elektrycznych.

Wyładowania PD wytwarzają kilka różnych rodzajów emisji, wśród których do identyfikacji i lokalizacji źródeł wyładowań PD można wykorzystać promieniowanie o częstotliwości radiowej (RF) oraz fale akustyczne. Jeśli fale akustyczne są wystarczająco silne, a ich źródłem jest szum akustyczny związany z wyładowaniami PD, stanowi to interesującą możliwość bezpiecznego i wydajnego wstępnego zlokalizowania źródeł wyładowań PD.

Wyzwania związane z lokalizowaniem źródeł wyładowań niezupełnych

Dokładne zlokalizowanie źródła wyładowań PD jest trudnym przedsięwzięciem, wykorzystującym tradycyjne metody badań punktowych, ze względu na złożoność używanych przyrządów oraz wymagane umiejętności i szkolenia technika. Metody te często wymagają od techników fizycznego skanowania powierzchni sprzętu lub wykonywania pomiarów kontaktowych, które są pracochłonne i potencjalnie niebezpieczne ze względu na środowiska wysokiego napięcia lub ograniczone przestrzenie.  

Obrazowanie akustyczne do wstępnej lokalizacji wyładowań PD

Technologia obrazowania akustycznego stanowi interesującą odpowiedź na wyzwania związane ze wstępną lokalizacją wyładowań PD. Dzięki zastosowaniu matrycy mikrofonów akustyczny detektor obrazujący wychwytuje słyszalny i ultradźwiękowy szum generowany przez wyładowania PD. Sygnały z mikrofonów są następnie przetwarzane w celu zminimalizowania wpływu niepożądanych szumów oraz określenia kierunku i przybliżonej intensywności wyładowań PD. Za pomocą techniki zwanej „formowaniem wiązki” informacje te są wykorzystywane do tworzenia obrazu, na którym wyładowania PD są reprezentowane przez kolorową „mapę chmury” nałożoną na standardowy obraz cyfrowy badanych urządzeń. Nowoczesne rozwiązania do obrazowania akustycznego zapewniają wszystkie te funkcje w kompaktowym i autonomicznym przenośnym przyrządzie.

Jedną z najważniejszych zalet obrazowania akustycznego jest możliwość wykrywania wyładowań PD z dużej odległości, nawet do 120 metrów, z wykorzystaniem kamer MPAC firmy Megger. Możliwość ta ułatwia szybkie badanie dużych części instalacji w poszukiwaniu wyładowań niezupełnych, co eliminuje potrzebę zbliżania się do urządzeń zasilanych energią lub trudno dostępnych urządzeń na wysokości, takich jak linie napowietrzne. Wizualna natura obrazowania akustycznego umożliwia również precyzyjną lokalizację źródeł wyładowań PD, nawet w złożonych lub trudno dostępnych miejscach, co ułatwia przeprowadzenie ukierunkowanych napraw oraz minimalizuje konieczność przeprowadzania szeroko zakrojonej kontroli ręcznej.

Zaawansowane systemy obrazowania akustycznego pozwalają również klasyfikować typy usterek powodujących wyładowania PD. Robią to głównie z wykorzystaniem rozdzielczości fazowej, która koreluje dźwięk generowany przez wyładowania PD z przebiegiem przyłożonego napięcia. Różne typy wyładowań PD charakteryzują się różnymi wzorcami rozdzielczości fazowej. Kamery akustyczne Megger rozróżniają trzy rodzaje wyładowań PD: wyładowania powierzchniowe, które są często określane jako ślady; wyładowania zawieszone, które występują zazwyczaj w niewielkiej przestrzeni powietrznej; a także wyładowania koronowe, które często wypływają z ostrych punktów lub krawędzi bezpośrednio do powietrza. Te dodatkowe informacje o typie wyładowań PD mogą być bardzo przydatne podczas identyfikacji źródła i określania optymalnych działań zaradczych.

Korzyści wynikające z wczesnego wykrywania i usuwania wyładowań PD

Wczesne wykrywanie wyładowań PD, w tym poprzez obrazowanie akustyczne, pozwala na terminowe interwencje, zapobiegając tym samym przeradzaniu się drobnych problemów w poważne awarie i nieplanowane przestoje. Dzięki identyfikacji i usuwaniu wad izolacji, zanim spowodują one nieodwracalne uszkodzenia, proaktywne wykrywanie wyładowań PD pozwala znacznie wydłużyć okres eksploatacji urządzeń elektrycznych, zoptymalizować procedury konserwacji oraz ograniczyć ogólne koszty.

Oprócz zapobiegania awariom i wydłużenia okresu eksploatacji urządzeń obrazowanie akustyczne zwiększa bezpieczeństwo personelu, minimalizując konieczność pracy w pobliżu urządzeń wysokiego napięcia podczas kontroli wyładowań niezupełnych. Możliwość wykrywania i lokalizowania wyładowań PD z bezpiecznej odległości zmniejsza ryzyko wypadków elektrycznych oraz pozwala na bardziej efektywne i ukierunkowane prace konserwacyjne.

Wczesne wykrycie i usunięcie problemów z izolacją pozwala uniknąć kosztownych napraw instalacji, wymian i przestojów związanych z poważną awarią. Regularne monitorowanie wyładowań PD umożliwia również podejmowanie bardziej świadomych decyzji dotyczących konserwacji oraz przydzielanie zasobów w oparciu o rzeczywisty stan urządzeń, a nie o stałe harmonogramy.

Wnioski

Ponieważ poszczególne branże coraz częściej uznają wartość konserwacji opartej na warunkach oraz strategii predykcyjnych, wykorzystanie obrazowania akustycznego do wstępnej lokalizacji wyładowań PD staje się kluczowym elementem nowoczesnej konserwacji. Technologia obrazowania akustycznego stanowi nieinwazyjną metodę wykrywania i wstępnego lokalizowania wyładowań PD z bezpiecznej odległości w urządzeniach elektrycznych wysokiego napięcia. Zapewnienie „wczesnego powiadamiania” o pojawiających się usterkach umożliwia proaktywne usuwanie wad izolacji, oszczędza czas i koszty, zapobiega awariom oraz optymalizuje wydajność urządzeń.