1 Hz testleri anlama: Gelişmiş izolasyon değerlendirme tekniğinin bilimsel temelleri
Yüksek gerilimli (YG) elektrikli ekipmanlarda izolasyon bütünlüğü hayati öneme sahiptir. Mühendisler, izolasyon durumunun değerlendirilmesi için onlarca yıldır hat frekansı dağılma faktörü (LF DF) testlerinden yararlanıyor.
Ne var ki son gelişmeler, bu geleneksel yöntemi 1 Hz testleriyle desteklemenin daha kapsamlı ve doğru bir değerlendirmeyi mümkün kılabileceğini gösteriyor.
Gelin bu yenilikçi yaklaşımın temelinde yatan teoriye bakalım.
Frekans bölgesinde dielektrik yanıt
1 Hz testlerini anlamak için önce dielektrik yanıt kavramını anlamamız gerekir.
Bir izolasyon sistemine sinüzoidal sinyal uyguladığımızda sistemin kapasitans, karmaşık geçirgenlik ve iletkenlik gibi farklı dielektrik özelliklerini ölçebiliriz.
- Toplam akım yoğunluğu, biri uygulanan alanla (rezistif bileşen)
- aynı fazda, diğeri uygulanan alanın 90° ilerisinde (kapasitif) olan iki bileşenden oluşur.
Bu ölçümler, izolasyona zarar vermeden izolasyon durumuna ilişkin değerli bilgiler elde etmemizi sağlar.
Özellikle de karmaşık geçirgenliğin hayali bileşenlerinin gerçek olanlara oranı ε ̂[dağılma faktörü veya tan delta (δ) olarak bilinir], izolasyon durumunun değerlendirilmesinde çok önemlidir.
ε ̂=ε^' (ω)-iε"(ω)
tanδ (ω)=(ε" (ω) )/(ε^' (ω) )
Sıcaklık önemlidir: Arrhenius denklemi
Ne yazık ki tan delta ölçümleri sıcaklığa bağlıdır ve izolasyon testlerinin zorluklarından biri, sıcaklık değişimlerini hesaba katma gereksinimidir.
Arrhenius denklemi, sıcaklığın dielektrik yanıtı nasıl etkilediğini gösterir:
L=ln(f_2 )-ln(f_1)=-E_a/κ_B (1/T_2 -1/T_1 )
Ea sembolü aktivasyon enerjisini, kB Boltzmann sabitini, T ise Kelvin cinsinden sıcaklığı temsil etmektedir.
Bu denklem kullanılarak ölçümler referans bir sıcaklığa (tipik olarak 20°C) normalleştirilebilir. Farklı dönemler veya varlıklar arasında doğru karşılaştırma yapılabilmesi için bu düzeltme çok önemlidir.
Şekil 1'de bir yağ emdirilmiş kağıt (OIP) örneği üzerinde sıcaklığın etkisi gösterilmiştir.
Hat frekansı dağılma faktörü: Geleneksel yaklaşım
İzolasyon değerlendirmesi için geleneksel olarak başvurulan yöntem, 50 veya 60 Hz'de gerçekleştirilen hat frekansı DF testleridir. Bu yöntem işe yarasa da bazı sınırlamalar söz konusudur.
Bazen izolasyonda bozulma olduğu halde hat frekansı DF değerleri sabit kalabildiğinden test sonuçları erken sorun belirtilerini açığa çıkaramaz.
Ayrıca, daha önce de belirtildiği gibi sonuçlar yüksek ölçüde sıcaklığa bağlı olduğu için gerekli düzeltme işlemi uygulanmadan doğru yorumlanabilmeleri çok zordur.
1 Hz testleri: Tamamlayıcı bir yaklaşım
Dağılma faktörünü hat frekansına ek olarak 1 Hz'de ölçtüğümüzde çeşitli avantajlar elde ederiz:
1. Hassasiyet artışı: 1 Hz ölçümleri, izolasyon durumundaki değişikliklere LF testlerinin on katına kadar daha duyarlıdır.
2. Erken tespit: Tek başına hat frekansı DF testiyle gözden kaçabilen sorunlar çoğu zaman 1 Hz ölçümleriyle tespit edilebilir.
3. Anında yorumlama: 1 Hz sonuçlarının yorumlanması uzun vadeli eğilim takibi gerektirmediğinden genellikle daha kolaydır.
En düşük kayıplı frekans kavramı
1 Hz testlerinin değerini tam olarak anlayabilmemiz için yağlı kağıt izolasyonunun dielektrik yanıtında en düşük kayıplı frekans kavramını anlamamız gerekir.
Farklı frekanslarda tarama yaparken, dielektrik yanıtın nispeten doğrusal olan düşük kayıplı bir sistemden daha yüksek dağılmaya sahip yüksek kayıplı bir bölgeye geçiş yaptığı bir geçiş noktası (ωr) gözlemleriz.
Sıcaklık değişiklikleri, söz konusu en düşük kayıplı frekansın değişmesine neden olur. Sıcaklık yükseldikçe artan bu frekans, sıcaklık düştükçe azalır.
Şekil 2'de görüldüğü gibi dielektrik yanıt eğrisinin dikey veya yatay eksenindeki değişiklikler izolasyon durumundaki değişikliklere işaret edebileceğinden bu geçiş noktasının anlaşılması son derece önemlidir.
Hem hat frekansında hem de 1 Hz'de ölçüm yaparak bu davranışı daha iyi yakalayabilir ve izolasyonun durumunu daha bütünlüklü bir şekilde görebiliriz.
Sonuç
Doğru sıcaklık düzeltmesiyle birlikte hat frekansı ve 1 Hz DF testlerinin birleşimi, YG ekipman izolasyonunun durumunu değerlendirmek için güçlü bir araç sunar.
Bu yaklaşım, farklı sıcaklık koşullarında daha fazla hassasiyet, sorunları daha erken algılama imkanı ve daha güvenilir sonuçlar sunar.
Elektrik güç sistemlerinde sınırları zorlama kararlılığımız devam ederken, güvenilirlik seviyesini korumak ve değerli varlıkların ömrünü uzatmak için bu gelişmiş test yöntemlerine duyulan ihtiyaç gittikçe artıyor.
Sonraki gönderilerde 1 Hz teknolojisinin pratik uygulamalarını ve sahadaki bakım uygulamalarında nasıl devrim yarattığını inceleyeceğiz.
Gerçek iş yaşamından alınan ve transformatörlerden tutun geçit izolatörlerine ve ötesine uzanan örnek senaryolarda 1 Hz testlerinin nasıl fark yarattığını öğrenmek için bizi takip edin!
Megger'ın 1 Hz test çözümleri hakkında daha ayrıntılı bilgi almak istiyorsanız lütfen formu doldurun.
