Eine Einführung in die Teilentladung (PD)

Was ist PD und warum sollten wir darauf testen?

PD ist eine elektrische Entladung, die über einen lokalisierten Bereich der Isolierung zwischen zwei leitenden Elektroden auftritt, ohne die Lücke vollständig zu überbrücken (siehe IEC 60270). Es kann durch Diskontinuitäten oder Unvollkommenheiten im Isolationssystem verursacht werden. Die PD-Aktivität ist ein Hinweis auf einen beginnenden Mittelspannungs- (MV) oder Hochspannungs- (HV) Isolationsfehler und gilt weithin als der beste Frühwarnindikator für eine Verschlechterung der elektrischen Isolierung von MV- und HV-elektrischen Anlagen in Stromnetzen. Im Allgemeinen tritt PD in Systemen auf, die mit Spannungen von 3 kV und darüber arbeiten; Es sollte jedoch beachtet werden, dass PD in einigen Fällen auch bei niedrigeren Spannungen auftreten kann (d. H. Bei Motoren mit variabler Drehzahl / variabler Frequenz und LV-Designs). Typische Treiber für die Implementierung von PD-Programmen sind; unterstützung der Condition Based Maintenance (CBM), Vermeidung ungeplanter, oft kostspieliger Ausfälle und Verbesserung der Netzwerkzuverlässigkeit / -verfügbarkeit, Erhöhung der Sicherheit und Verlängerung der Lebensdauer von Anlagen / Verzögerung des Kapitalaustauschs (im Rahmen von OPEX-Budgets). Der Hauptvorteil der Online-PD-Prüfung und -Überwachung gegenüber Offline besteht darin, dass sie nicht aufdringlich ist, keine Betriebsunterbrechung verursacht und unter normalen Betriebsbedingungen (Spannung, Frequenz, Last und Umgebung) durchgeführt wird, daher keine Überbeanspruchung aufgrund von Überspannung.

Wo kommt PD vor?

PD kann an verschiedenen Stellen im Isolationssystem auftreten, zum Beispiel: Hohlräume oder Hohlräume in festem oder flüssigem Isolationsmedium, an der Grenzfläche zwischen Isolationsschichten wie Delamination.

PD kann in verschiedenen Phasen des Lebenszyklus von Assets beobachtet werden. Vom Transport bis zur Installation und Inbetriebnahme neuer Geräte – häufig verursacht durch unsachgemäße Installation oder schlechtes Design und / oder Verarbeitung (insbesondere bei Kabelverbindungen und -abschlüssen, die vor Ort hergestellt werden). Eine schlechte Verarbeitung in der Herstellungsphase eines Vermögenswerts kann zu einem vorzeitigen Ausfall führen, wobei ein unverhältnismäßig hoher Prozentsatz von Isolationsfehlern innerhalb der ersten 1-3 Betriebsjahre im Vergleich zum Rest der Lebensdauer des Vermögenswerts beobachtet wird. Die PD-Aktivität kann unter normalen Arbeitsbedingungen in MV / HV-Anlagen beginnen, bei denen sich der Isolationszustand mit dem Alter verschlechtert hat oder vorzeitig durch thermische oder elektrische Überbeanspruchung oder durch unsachgemäße Installation gealtert wurde.

Wie entwickelt sich PD?

Einmal eingeleitet, kann sich eine Teilentladung zu elektrischen Spannungen und Oberflächenspannung entwickeln, die schließlich zu einem Zusammenbruch zwischen Phase und Erde oder zwischen Phasen eines 3-Phasen-Systems führen. Abhängig von der Art der Diskontinuität oder Unvollkommenheit und der Position im Isolationssystem kann ein Ausfall von einigen Stunden bis zu mehreren Jahren dauern.

Während einige Entladungen für die Gesundheit des Isolationssystems extrem gefährlich sein können (z. B. Entladungen in Polymerkabeln und Kabelzubehör), können andere Arten von Entladungen relativ gutartig sein (z. b. Korona in die Luft von scharfen, exponierten Stellen an Hochspannungsfreileitungsnetzen). Der Schlüssel zum Testen und Überwachen von Teilentladungen besteht darin, zwischen den verschiedenen Arten von PD unterscheiden zu können, die auftreten können, und einen zuverlässigen Ort bereitzustellen, der es ermöglicht, Reparaturarbeiten während geplanter Ausfälle vor dem Ausfall durchzuführen, was häufig zu kostspieligen Ausfällen und den damit verbundenen Ausfallzeiten oder Produktionsausfällen führt.

PD-Überwachung und Asset Management

Die Online-Überwachung von Teilentladungen ermöglicht die Beobachtung von Aktivitätstrends im Zeitverlauf. Während PD durch die Hochspannungsbeanspruchungen ausgelöst wird, kann es durch die anderen Betriebs- und Umgebungsbeanspruchungen beeinflusst werden, zum Beispiel; Last, Temperatur, Feuchtigkeit, etc. Da die PD-Aktivität oft lange vor einem Isolationsausfall vorhanden ist, ist es durch Beobachtung und Verständnis der PD im Laufe der Zeit möglich, strategische Entscheidungen über Sanierungs- und Erneuerungsprogramme zu treffen; einschließlich der Bestellung und Lieferung von Schlüsselteilen mit langen Vorlaufzeiten. Oft kann es nicht notwendig sein, einen älteren Vermögenswert zu ersetzen, der perfekt gewartet werden kann, und dadurch können die Kapitalersatzkosten durch den Einsatz von elektrischer zustandsbasierter Wartung zurückgestellt werden.

Die Prüfung und Überwachung von Teilentladungen ist besonders wichtig, wenn die Mittel- oder Hochspannungsanlage für den Betrieb eines Netzes von entscheidender Bedeutung ist; Dies kann auf das Alter der Anlage, die begrenzte Netzwerkredundanz, frühere Ausfälle oder die finanziellen Folgen eines Ausfalls zurückzuführen sein. Die Qualifizierung der PD-Kritikalität innerhalb des gesamten Netzwerks kann mit Hilfe der HVPD-Technologie schnell und einfach erreicht werden, um frühzeitig vor beginnenden Isolationsfehlern zu warnen. Beispiele für MV- und HV-Anlagen, die getestet / überwacht werden können, sind:

  • Kabel und Kabelzubehör (Anschlüsse, Verbindungen, Dichtungsenden)
  • Schaltgeräte (AIS, SIS & GIS)
  • Leistungstransformatoren und -buchsen
  • Transformatoren (ölgefüllt & Trocken)
  • Rotierende Maschinen Motoren und Generatoren (einschließlich direkter Online- & Variabler Drehzahl Frequenzumrichtermotoren)
  • Messwandler (Spannung & Strom)
  • Kondensatoren

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