تحلیل شکست‌های عایق داخلی در تجهیزات GIS و روش‌های آزمون عایق

پیک‌های فلزی هادی‌های فشار قوی

در زمان نصب هادی‌های فشار قوی، برخوردها یا خراش‌های تصادفی ممکن است پیک‌های فلزی روی سطح هادی ایجاد کنند، مانند آنچه در شکل ۱ نشان داده شده است. تحت ولتاژ فرکانس شبکه، اثر یونیزاسیون میدان‌های الکتریکی بالا در نوک پیک‌ها ذرات باردار تولید می‌کند که ممکن است تجزیه جزئی (PD) یا خرابی را مهار کنند. با این حال، تحت ولتاژ ضربه‌ای، فرآیند یونیزاسیون القایی توسط میدان الکتریکی قوی زمان کافی برای توسعه ندارد و این باعث می‌شود که PD و خرابی بیشتر اتفاق بیفتند.

آلودگی‌های روی سطح عایق‌ها

در زمان مونتاژ GIS، تمیزکاری محلی اغلب کافی نیست و اجازه می‌دهد که غبار وارد GIS شده و روی سطح عایق‌ها تجمع یابد. در برخی موارد، فرآیندهای تولید ضعیف موجب می‌شود که باقی‌مانده‌های چسبناک روی عایق‌ها باقی بمانند. این نقص‌ها معمولاً در طول آزمون‌های تحمل ولتاژ محلی منجر به خرابی می‌شوند. انرژی آزاد شده در طول خرابی معمولاً آلودگی‌ها را حذف می‌کند و این موضوع باعث می‌شود که در تحلیل بعد از خرابی هیچ نشانه‌ای از آلودگی‌ها روی سطح عایق یا مؤلفه‌های دیگر یافت نشود. شکل ۲ یک عایق را نشان می‌دهد که خرابی محلی را تجربه کرده است بدون اینکه هیچ ناهماهنگی قابل مشاهده‌ای روی سطح آن وجود داشته باشد.

اجزای فلزی آزاد

در طول حمل یا عملیات، ارتعاشات مکانیکی ممکن است پوشش‌های محافظ، اجزای فلزی دیگر و پیچ‌های ثابت‌کننده را آزاد کنند. در چنین مواردی تماس الکتریکی ضعیف منجر به تجزیه جزئی (PD) می‌شود که در طول زمان می‌تواند به حوادث خرابی تبدیل شود. شکل ۳ ساختار نصب پوشش محافظی را نشان می‌دهد که در معرض این مشکلات است.

پودر فلزی در داخل پوشش

در طول حمل یا عملیات، ارتعاشات مکانیکی ممکن است سبب اصطکاک بین اجزای فلزی شده و پودر فلزی تولید کنند. بهداشت نامناسب محلی در زمان نصب ممکن است غبار یا ذرات فلزی را روی سطح داخلی پوشش باقی بگذارد. علاوه بر این، تجزیه جزئی ناشی از تماس الکتریکی ضعیف می‌تواند ذرات فلز یا ترکیبات فلزی تولید کند. شکل ۳ پودر تولید شده از تجزیه ناشی از تماس ضعیف در پوشش محافظ را نشان می‌دهد. در طول عملیات، پرش پودر فلزی می‌تواند منجر به حوادث خرابی شود.

روش‌های آزمون نقص‌های عایقی GIS
آزمون تحمل ولتاژ

آزمون‌های تحمل ولتاژ در زمان تحویل و پس از تعمیرات عمده لازم است. DL/T 555-2004 رهنمودهای آزمون‌های تحمل ولتاژ و عایقی محلی تجهیزات کلیدزنی فلزی با عایق گازی نیازمندی‌ها و روش‌های آزمون‌های محلی را مشخص می‌کند [۴]. ولتاژ متناوب به ذرات رسانا آزاد و آلودگی‌های دیگر حساس است و برای شناسایی نقص‌هایی مانند آلودگی‌های روی سطح عایق‌ها، اجزای فلزی آزاد و پودر فلزی در داخل پوشش مناسب است. ولتاژ ضربه‌ای که برای شناسایی آلودگی‌ها و ساختارهای میدان الکتریکی ناهماهنگ موثر است، برای شناسایی پیک‌های فلزی و پودر فلزی داخلی مناسب است.

آزمون تجزیه 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 فرکانس شبکه است. با این حال، این روش معمولاً نمی‌تواند نقص‌هایی مانند پیک‌های فلزی و پودر فلزی داخلی را شناسایی کند. بنابراین، اندازه‌گیری PD در طول آزمون‌های تحمل ولتاژ ضربه‌ای ضروری است. برای جلوگیری از تداخل در مدار آزمون تحت ولتاژ ضربه‌ای، می‌توان از روش‌های تشخیص با فرکانس بالا، فرکانس فوق‌بالا (UHF) یا فراصوت استفاده کرد.

تشخیص PD زنده و نظارت آنلاین

برای نقص‌هایی مانند اجزای فلزی آزاد و پودر فلزی تولید شده در طول عملیات، باید تشخیص PD زنده و نظارت آنلاین به صورت فعال انجام شود. بر اساس اصول سنسورها، 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 پیش‌بینی

نقص‌های عایقی داخلی GIS عمدتاً شامل چهار نوع هستند: پیک‌های فلزی هادی‌های فشار قوی، آلودگی‌های روی سطح عایق‌ها، اجزای فلزی آزاد و پودر فلزی داخلی. برای جلوگیری از اینکه این نقص‌ها به شکست‌ها تبدیل شوند، باید آزمون‌های عایقی و تشخیص PD در زمان تحویل و عملیات انجام شود. برای نقص‌های رایج مانند پیک‌ها و پودر فلزی در آزمون‌های تحویل، باید اولویت به تشخیص PD تحت ولتاژ ضربه‌ای داده شود.