Ciągłość dostaw energii elektrycznej jest jednym z podstawowych kryteriów oceny operatora sieci. Majątek przedsiębiorstwa w postaci aparatury i sieci wysokiego napięcia powinien zatem pracować z optymalną wydajnością. Zjawiskiem, które powoduje stopniową degradację układów izolacyjnych w transformatorach, rozdzielnicach, generatorach, silnikach, liniach kablowych i innych kluczowych urządzeniach elektrycznych, obniżając ich wytrzymałość elektryczną i prowadząc do awarii, są wyładowania niezupełne (wnz) – lokalne wyładowania elektryczne o niskiej energii występujące w każdym medium izolacyjnym pod wpływem silnego, niejednorodnego pola elektrycznego. Konsekwencją awarii są koszty wynikające z nieplanowanych przerw w dostarczaniu energii elektrycznej i niespełnienia wskaźników jakościowych, również kary finansowe nakładane przez regulatora. Awarie układów izolacyjnych aparatury wysokiego napięcia mogą także skończyć się pożarem, wybuchem i poważnymi obrażeniami personelu.
W przypadku operatorów sieci elektroenergetycznych monitorowanie aktywności wnz jest zatem niezbędnym elementem zapewnienia ciągłości dostaw energii i bezpieczeństwa obsługi sieci. Jednak monitorowanie majątku w obszarze kontroli aktywności wnz nie jest proste i oczywiste. Wyładowania niezupełne w układach izolacyjnych mogą być skutkiem wielorakich czynników: błędów produkcyjnych, niestarannej instalacji, albo defektów materiału pojawiających się w długotrwałej eksploatacji urządzeń i sieci. Ponadto wykrywane wyładowania niezupełne o niskim poziomie zazwyczaj nie wymagają niezwłocznej reakcji, w szczególności jeśli stwierdzony poziom wnz jest niższy niż wartości wskazane w międzynarodowej normie IEC 60270, która często uznawana jest za „Biblię” pomiarów wyładowań niezupełnych.
Monitorowanie poziomów wyładowań niezupełnych przez dłuższy czas, wykrywanie na bieżąco zmian w aktywności wnz w układach izolacyjnych i śledzenie ich postępu jest jedynym sposobem zapewnienia, że przypadki wymagające pilnej uwagi będą ujawniane odpowiednio wcześnie, a także uzyskania pewności, że sieć pracuje z optymalną wydajnością.
Gdy stawką jest sprawność operacyjna wyposażenia technicznego sieci elektroenergetycznej, właściciele i operatorzy sieci potrzebują niezawodnego i prostego w obsłudze sprzętu pomiarowego i jednocześnie merytorycznego, eksperckiego wsparcia ze strony producenta przyrządów.
Marka Power Diagnostix firmy Megger, znana na rynku z szerokiego asortymentu ręcznych czujników wnz zapewniających szybkie wyniki testów, poszerzyła wachlarz produktów, oferując urządzenia pomiarowe przeznaczone do szeregu różnych zastosowań, odpowiadające potrzebom producentów sprzętu elektrycznego, operatorów sieci elektroenergetycznych i operatorów sieci prywatnych w zakładach przemysłowych. Rozbudowa asortymentu przyrządów pomiarowych nastąpiła w 2019 roku, z chwilą przejęcia przez firmę Megger niemieckiej spółki Power Diagnostix specjalizującej się w pomiarach i diagnostyce wyładowań niezupełnych.
„Nasi klienci reprezentują różne branże, od operatorów sieci regionalnych, do producentów sektorze wysokich technologii, gdzie ciągłość zasilania jest kluczowa” – mówi Tony Wills, Inżynier ds. wdrożeń w firmie Megger.
Obecnie eksploatowane sieci wysokiego napięcia np. w Wielkiej Brytanii pochodzą w dużej mierze z lat siedemdziesiątych i osiemdziesiątych, a więc badanie aktywności wyładowań niezupełnych w tym starzejącym się majątku jest szczególnie uzasadnione. Tymczasem technika ciągłego monitorowania aparatury za pomocą czujników rejestrujących na bieżąco sygnały wnz i przesyłających je do analizy co kilka sekund dostępna jest dopiero od mniej więcej dwóch dekad. Nic dziwnego, zatem, że takie systemy są bardziej powszechne w krajach, w których infrastruktura elektroenergetyczna jest młodsza, na przykład na Bliskim Wschodzie czy w Afryce.
Tego typu systemy monitorowania wnz coraz częściej też pojawiają się także w Europie, w miarę jak starsze instalacje są modernizowane lub wymieniane.
Podstawy wyładowań niezupełnych
Gdy materiał izolacyjny poddany jest natężeniu pola elektrycznego znacznie silniejszego niż pod normalnym napięciem roboczym, może nastąpić przebicie izolacji i chwilowy przepływ dużego prądu powodującego powstanie stałej ścieżki przewodzącej, co w rozważaniach naukowych określa się terminem „wyładowanie zupełne”. Wyładowania niezupełne, natomiast, są to swoiste mikroprzebicia w materiale izolacji wywołane wysokim, ale dopuszczalnym napięciem, które powodują lokalne zawrcia małej części izolacji, a w dłuższym czasie prowadzą do stopniowego tworzenia ścieżek przewodzących i ostatecznie do całkowitego przebicia – wyładowania zupełnego.
W powstawaniu wyładowań niezupełnych znaczącą rolę odgrywają niedoskonałości materiału izolacyjnego – mikropęknięcia, rozwarstwienia lub zamknięte inkluzje gazowe w izolacji stałej, pęcherzyki gazu w cieczy elektroizolacyjnej (oleju), a w przypadku aparatury w izolacji gazowej – nierównomierności powierzchni elementów konstrukcyjnych czy śladowe zawartości wody lub swobodne mikrocząstki metalu w medium izolacyjnym. Defekty izolacji prowadzące do wyładowań niezupełnych mogą być także skutkiem błędów instalacji, np. przecięcia izolacji, albo wynikiem normalnego zużycia w okresie eksploatacji.
Nie wszystkie formy wyładowań niezupełnych są jednakowo poważne w skutkach. Wyładowania koronowe z napowietrznej sieci wysokiego napięcia są stosunkowo nieszkodliwe, podczas gdy inne rodzaje wyładowań niezupełnych w izolacji - wymieńmy jeszcze raz - w transformatorach, rodzielnicach, generatorach, silnikach czy liniach kablowych powodują postępującą degradację dielektyka, prowadząc do awarii w czasie od kilku godzin do kilku lat. Pomiary i monitoring online wyładowań niezupełnych pomagają zatem trafnie rozpoznawać typy i lokalizacje defektów wnz, umożliwiając identyfikację przypadków pilnych, wymagających niezwłocznego zaplanowania prac remontowych i takich, których postęp należy w dalszym ciągu obserwować.
To tylko wstęp do artykułu - pobierz cały artykuł w formie PDF.
Możesz też przesłać zapytanie ofertowe na adres info.pl@megger.com