An Introduction to Partial Discharge (PD)

Cos’è il PD e perché dovremmo testarlo?

PD è una scarica elettrica che si verifica in un’area localizzata dell’isolamento tra due elettrodi conduttori, senza colmare completamente il divario (vedere IEC 60270). Può essere causato da discontinuità o imperfezioni nel sistema di isolamento. L’attività del PD è un’indicazione di un errore incipiente di isolamento a media tensione (MV) o ad alta tensione (HV) ed è ampiamente considerata come il miglior indicatore di allarme precoce del deterioramento dell’isolamento elettrico nelle risorse elettriche MV e HV all’interno delle reti elettriche. In generale il PD si verifica in sistemi che operano a tensioni di 3 kV e superiori; tuttavia va notato che in alcuni casi il PD può verificarsi anche a tensioni inferiori (cioè motori a velocità variabile / motori a frequenza variabile e disegni LV). I driver tipici per l’implementazione dei programmi PD includono; supporto della manutenzione basata sulle condizioni (CBM), evitando interruzioni non pianificate, spesso costose, e migliorando l’affidabilità/l’uptime della rete, aumentando la sicurezza e prolungando la vita degli asset/ritardando la sostituzione del capitale (sotto i budget OPEX). Il principale vantaggio del test e del monitoraggio del PD on-line su off-line è che non è intrusivo, non causa interruzioni al servizio e viene eseguito in condizioni operative normali (tensione, frequenza, carico e ambiente), quindi senza sovraccarichi dovuti a sovratensione.

Dove si verifica la PD?

La PD può verificarsi in vari punti del sistema di isolamento, ad esempio: vuoti o cavità nel mezzo di isolamento solido o liquido, all’interfaccia tra strati isolanti come la delaminazione.

La PD può essere osservata in varie fasi durante il ciclo di vita degli asset. Dal trasporto, all’installazione e alla messa in servizio di nuove apparecchiature – spesso causate da un’installazione impropria o da una scarsa progettazione e/o lavorazione (in particolare nei giunti e nelle terminazioni dei cavi che sono costituiti in loco). Una scarsa lavorazione nella fase di produzione di un bene può portare a guasti prematuri, con una percentuale sproporzionatamente elevata di guasti di isolamento osservati entro i primi 1-3 anni di servizio rispetto al resto della vita lavorativa del bene. Facendo riferimento alla curva della vasca sottostante; L’attività di PD può iniziare in normali condizioni di lavoro in impianti MV/HV in cui le condizioni di isolamento si sono deteriorate con l’età, o sono state invecchiate prematuramente a causa di sovratensioni termiche o elettriche o a causa di un’installazione impropria.

Come si sviluppa la PD?

Una volta incetta, la scarica parziale può svilupparsi in alberi elettrici e tracciamento superficiale, portando infine a una rottura tra fase e terra o tra le fasi di un sistema a 3 fasi. A seconda del tipo di discontinuità o imperfezione e della posizione nel sistema di isolamento, un guasto può richiedere da poche ore fino a diversi anni.

Mentre alcune scariche possono essere estremamente pericolose per la salute del sistema di isolamento (ad esempio scariche all’interno di cavi polimerici e accessori per cavi), altri tipi di scariche possono essere relativamente benigni (ad esempio come corona in aria da punti taglienti e esposti su reti aeree HV). La chiave per il test e il monitoraggio delle scariche parziali è essere in grado di distinguere tra i diversi tipi di PD che possono verificarsi e fornire una posizione affidabile, consentendo di eseguire lavori di riparazione correttiva durante le interruzioni programmate prima del guasto, causando spesso interruzioni costose e il tempo di inattività o la perdita di produzione associati.

PD monitoring and asset management

On-line Partial Discharge monitoring allows for trends in activity to be observed over time. Mentre il PD è incepted dalle sollecitazioni ad alta tensione, può essere influenzato dalle altre sollecitazioni operative e ambientali, ad esempio; Carico, temperatura, umidità, ecc. Poiché l’attività del PD è spesso presente con largo anticipo rispetto al guasto dell’isolamento, osservando e comprendendo il PD nel tempo è possibile prendere decisioni strategiche sui programmi di ristrutturazione e rinnovo; tra cui l’ordinazione e la consegna di parti chiave con lunghi tempi di consegna. Spesso non può essere necessario sostituire un vecchio bene che è perfettamente riparabile, e quindi il costo di sostituzione del capitale può essere differito attraverso l’uso di manutenzione elettrica basata sulle condizioni.

La verifica e il monitoraggio delle scariche parziali sono particolarmente importanti quando l’asset a media o alta tensione è fondamentale per il funzionamento di una rete; ciò può essere dovuto all’età dell’asset, alla limitata ridondanza della rete, a guasti passati o alle conseguenze finanziarie di un guasto. La qualificazione della criticità PD all’interno della rete completa può essere raggiunta rapidamente e facilmente utilizzando la tecnologia HVPD per fornire un allarme precoce di eventuali difetti di isolamento incipienti. Esempi di impianti MV e HV che possono essere testati / monitorati includono:

  • Cavi e accessori (cessazioni, giunti, sigillando le estremità)
  • Quadri (AIS, SIS & GIS)
  • Trasformatori di Potenza e Boccole
  • Trasformatori (Olio Riempito & Tipo a Secco)
  • Macchine Rotanti, Motori elettrici e Generatori (inclusi Diretta On-Line & Azionamento a Velocità Variabile o Variabile di Frequenza di motori di Auto)
  • Trasformatori Di Tensione (& Corrente)
  • Condensatori

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