מהי בדיקת פריקה חלקית בשנאי?

1. מהי פריקה חלקית (PD)?

כדי להבין את המבחן, יש להבין תחילה את התופעה שהוא מזהה.

הגדרה: פריקה חלקית היא פריקה חשמלית מקומית המגשרת רק באופן חלקי על הבידוד בין המוליכים. זה יכול להתרחש בחללים (כיסי גז) בתוך בידוד מוצק, בגבולות בין חומרי בידוד שונים, או בבועות בתוך בידוד נוזלי (שמן).

הבעיה שהוא גורם: למרות שכל PD בודד הוא ניצוץ קטן מאוד, הוא שוחק את הבידוד לאורך זמן. האנרגיה מפריקות אלו מפרקת את הקשרים הכימיים בחומר הבידוד (נייר, שמן, שרף) באמצעות:

מתח תרמי: חום מהניצוץ.

פירוק כימי: ייצור אוזון וחומצות חנקניות (באוויר) או מימן ומתאן (בשמן).

שחיקה פיזית: ממש שורפת בורות זעירים בחומר.
הנזק האיטי והמצטבר הזה מחליש בהדרגה את הבידוד עד שהוא לא יכול יותר לעמוד בלחץ החשמלי, מה שמוביל לנקב מוחלט (התמוטטות) וכשל בשנאי קטסטרופלי.

2. מדוע מבחן PD כל כך חשוב?

איתור תקלות מוקדם: זוהי אחת הבדיקות הרגישות ביותר לאיתור תקלות מתחילות (מתפתחות) במערכת הבידוד בשלב מוקדם מאוד, לרוב שנים לפני תקלה.

מונע כשלים קטסטרופליים: על ידי זיהוי מוקדם של בידוד חלש, ניתן לתזמן תחזוקה או תיקון באופן יזום, תוך הימנעות מהפסקות לא מתוכננות, תיקונים יקרים וסכנות בטיחותיות אפשריות.

אבטחת איכות: זוהי בדיקה שגרתית חובה עבור שנאים חדשים לפני שהם עוזבים את המפעל, המבטיחה שהם עומדים בתקני האיכות הגבוהים ביותר ונקיים מפגמי ייצור גדולים.

הערכת מצב במהלך השירות: עבור שנאים בשטח, בדיקות PD תקופתיות הן חלק מרכזי בתוכנית תחזוקה מבוססת-מצב, שעוזרת לקבוע את אורך החיים שנותר ואת הצורך בעיבוד שמן או ייבוש-.

3. כיצד פועלת בדיקת פריקה חלקית?

הבדיקה מתבצעת על ידי הפעלת מתח גבוה יותר ממתח הפעולה הרגיל של השנאי על פיתוליו, אך נמוך ממתח הבדיקה שלו- נמוך ממתח הבדיקה שלו. המטרה היא להדגיש את הבידוד מספיק כדי לעורר את כל הפגמים הקיימים מבלי לגרום לנזק חדש.

עקרון הליבה הוא שכאשר מתרחש PD, הוא יוצר שלוש תופעות מדידות כמעט בו זמנית:

פעימות חשמליות: דופק זרם מהיר מאוד- קטן (ננו-שניות עד מיקרו-שניות) זורם במעגל הבדיקה.

גלים אלקטרומגנטיים: הדופק פולט אנרגיה אלקטרומגנטית, כולל אותות תדר רדיו (RF).

גלים אקוסטיים: הניצוץ הזעיר יוצר "קליק" קולי או גל קול בתוך מיכל השנאי.

הגדרת הבדיקה כוללת:

מקור-מתח גבוה: להמריץ את השנאי.

קבל חיבור: מספק נתיב עכבה-נמוך לפולסי ה-PD שיש למדוד.

גלאי PD/מערכת מדידה: מכשיר מתוחכם הלוכד, מסנן ומנתח את הפולסים.

חיישנים: אלה יכולים להיות:

חיישנים חשמליים: למדידת פעימות הזרם ישירות.

רובאי זרם-גבוהים (HFCT): מהודק סביב חיבור ההארקה כדי לקלוט את אותות ה-RF.

חיישני-תדר גבוה במיוחד (UHF): אנטנות המוצבות בתוך השנאי (דרך שסתומי שמן) או חיצונית כדי לזהות גלים אלקטרומגנטיים בטווח ה-GHz. זה פופולרי מאוד מכיוון שהוא חסין בפני רעשים חשמליים חיצוניים.

חיישני פליטה אקוסטית (AE): מיקרופונים המוצבים בחלקו החיצוני של מיכל השנאי כדי "להקשיב" לקולות האולטרסאונד של ה-PD. זה מצוין לאיתור מקור ה-PD.

4. מדידות מפתח ופרשנות

גלאי PD לא רק מזהה נוכחות של פריקה; הוא מכמת אותו באמצעות מספר פרמטרים מרכזיים:

מטען לכאורה (ש): הכמות החשובה ביותר. זה מתבטא ב-PicoCoulombs (pC). מכיוון שהפריקה בפועל נמצאת בתוך הבידוד ולא ניתן למדוד אותה ישירות, "המטען הנראה" הוא מדד מכויל של המטען שאם יוזרק באופן מיידי בין מסופי השנאי, תהיה השפעה זהה ל-PD הפנימי. ערכים נמוכים יותר טובים יותר.

PD Inception Voltage (PDIV): המתח שבו PDs מתחילים להתרחש לראשונה עם העלאת מתח הבדיקה.

מתח הכחדה של PD (PDEV): המתח שבו PDs מפסיקים עם הורדת מתח הבדיקה.

פרשנות: מהנדסים לא מחפשים רק את נוכחותו של PD; הם מנתחים את הדפוס, הגודל (ב-pC) ויחסי הפאזות של הפולסים. סוגים שונים של פגמים (חללים, פריקות משטח, רכיבים צפים) מייצרים "טביעות אצבע" ייחודיות על צורת גל המתח.

תקנים ומגבלות מקובלות

תקנים בינלאומיים (כמו IEC 60270) מגדירים את נהלי הבדיקה ורמות ה-PD המקובלות. עבור שנאי חדש, קריטריון הקבלה הטיפוסי הוא שרמת ה-PD, תחת מתח בדיקה מוגדר, לא תעלה על ****

100 יח' עד 500 יח'

, כאשר 100 pc הוא מגבלה נפוצה ומאוד מחמירה לציוד-במתח גבוה. עבור שנאים בשירות, רמות גבוהות יותר עשויות להיות נסבלות עם תוכנית לניטור והתערבות.