تحلیل شکست‌های عایق داخلی تجهیزات GIS و روش‌های آزمون عایق

هیوادکننده‌های فلزی با ولتاژ بالا

در زمان نصب هادی‌های ولتاژ بالا، برخورد یا خراشیدگی اتفاقی ممکن است منجر به ظهور هیوادکننده‌های فلزی روی سطح هادی شود، مانند آنچه در شکل ۱ نشان داده شده است. تحت ولتاژ تواتری، اثر یونیزاسیون میدان‌های الکتریکی قوی در نوک هیوادکننده‌ها ذرات باردار را تولید می‌کند که ممکن است رهاش جزئی (PD) یا خرابی را مهار کند. با این حال، تحت ولتاژ ضربه‌ای، فرآیند یونیزاسیون القاء شده توسط میدان الکتریکی قوی زمان کافی برای توسعه ندارد و این باعث می‌شود که PD و خرابی بیشتر احتمال وقوع داشته باشد.

آلودگی‌های روی سطح عایق

در زمان مونتاژ GIS، پاکسازی محلی اغلب کافی نیست و اجازه می‌دهد که غبار وارد GIS شده و روی سطح عایق‌ها توده یابد. در برخی موارد، فرآیندهای تولید نامناسب باقی‌مانده‌های لزج را روی عایق‌ها می‌گذارند. این نقص‌ها معمولاً منجر به خرابی‌ها در طول آزمون‌های تحمل ولتاژ محلی می‌شوند. انرژی آزاد شده در زمان خرابی معمولاً آلودگی‌ها را حذف می‌کند و این باعث می‌شود که در تحلیل بعد از خرابی و در زمان جدا کردن عایق یا اجزای دیگر، هیچ نشانه‌ای از آلودگی‌ها پیدا نشود. شکل ۲ یک عایق را نشان می‌دهد که خرابی محلی تجربه کرده است و هیچ ناهماهنگی قابل مشاهده‌ای روی سطح آن وجود ندارد.

اجزای فلزی آزاد

در طول حمل یا عملیات، ارتعاشات مکانیکی می‌تواند باعث شود که پوشش‌های محافظ، اجزای فلزی دیگر و مهره‌های محکم‌کننده آزاد شوند. در چنین مواردی، تماس الکتریکی ضعیف منجر به رهاش جزئی (PD) می‌شود که با گذر زمان می‌تواند به حوادث خرابی افزایش یابد. شکل ۳ ساختار نصب یک پوشش محافظ که به چنین مشکلاتی مستعد است را نشان می‌دهد.

پودرهای فلزی در داخل جعبه

در طول حمل یا عملیات، ارتعاشات مکانیکی می‌تواند باعث اصطکاک بین اجزای فلزی شود و پودرهای فلزی ایجاد کند. بهداشت محلی ناکافی در زمان نصب ممکن است غبار یا ذرات فلزی را روی سطح داخلی جعبه بگذارد. علاوه بر این، رهاش جزئی به دلیل تماس الکتریکی ضعیف می‌تواند ذرات فلز یا ترکیبات فلزی تولید کند. شکل ۳ پودرهای ایجاد شده توسط رهاش ناشی از تماس ضعیف در یک پوشش محافظ را نشان می‌دهد. در طول عملیات، پرش پودرهای فلزی می‌تواند منجر به حوادث خرابی شود.

روش‌های آزمون نقص‌های عایقی GIS
آزمون تحمل ولتاژ

آزمون‌های تحمل ولتاژ در زمان واگذاری و پس از نوسازی‌های عمده الزامی است. DL/T 555-2004 دلایل و روش‌های آزمون‌های تحمل ولتاژ و عایقی GIS در محل ضروریات و روش‌های آزمون‌های محلی را مشخص می‌کند [4]. ولتاژ متناوب به ذرات رسانا آزاد و آلودگی‌های دیگر حساس است و برای شناسایی نقص‌هایی مانند آلودگی‌های روی سطح عایق، اجزای فلزی آزاد و پودرهای فلزی در داخل جعبه مناسب است. ولتاژ ضربه‌ای که برای شناسایی آلودگی‌ها و ساختارهای میدان الکتریکی ناهماهنگ مؤثر است، برای شناسایی هیوادکننده‌های فلزی و پودرهای فلزی داخلی مناسب است.

آزمون رهاش جزئی (PD)

در طول آزمون‌های تحمل ولتاژ محلی، باید همزمان اندازه‌گیری PD انجام شود. روش جریان پالسی در حال حاضر روش اصلی اندازه‌گیری سیگنال‌های PD تحت ولتاژ آزمون تواتری است. با این حال، این روش اغلب ناتوان در شناسایی نقص‌هایی مانند هیوادکننده‌های فلزی و پودرهای فلزی داخلی است. بنابراین، اندازه‌گیری PD در طول آزمون‌های تحمل ولتاژ ضربه‌ای ضروری است. برای جلوگیری از تداخل در مدار آزمون تحت ولتاژ ضربه‌ای، روش‌های تشخیص با فرکانس بالا، فرکانس فوق بالا (UHF) یا فراصوت می‌توانند استفاده شوند.

تشخیص PD زنده و نظارت آنلاین

برای نقص‌هایی مانند اجزای فلزی آزاد و پودرهای فلزی که در طول عملیات ایجاد می‌شوند، باید تشخیص PD زنده و نظارت آنلاین به صورت فعال انجام شود. با توجه به اصول سنسور، روش‌های تشخیص زنده شامل UHF و فراصوت هستند. تشخیص زنده برای بازرسی‌های دوره‌ای مناسب است، در حالی که نظارت آنلاین برای ردیابی نقص‌های شناخته شده مناسب است.

نتیجه‌گیری و چشم‌انداز

نقص‌های عایقی داخلی GIS عمدتاً شامل چهار نوع هستند: هیوادکننده‌های فلزی با ولتاژ بالا، آلودگی‌های روی سطح عایق، اجزای فلزی آزاد و پودرهای فلزی داخلی. برای جلوگیری از تبدیل این نقص‌ها به خرابی‌ها، باید آزمون‌های عایقی و تشخیص PD در زمان واگذاری و عملیات انجام شود. برای نقص‌های رایج مانند هیوادکننده‌ها و پودرهای فلزی در آزمون‌های واگذاری، باید اولویت به تشخیص PD تحت ولتاژ ضربه‌ای داده شود.