3.0 descarcarea partiala in transformatoare de masura

Download 3.0 Descarcarea Partiala in Transformatoare de Masura

Post on 10-Jan-2016

20 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Descarcarea Partiala in Transformatoare de Masura

TRANSCRIPT

  • Nicolae TUIU http://www.descarcari-partiale.webs.com

    - 34 -

    Capitolul 3

    STUDIUL DESCRCARII PARIALE

    N TRANSFORMATOARE DE MSUR DE NALT TENSIUNE

    Calitatea izolaiei unui transformator de nalt tensiune este esenial pentru

    funcionarea ndelungat n diferite condiii de exploatare. Materialele electroizolante folosite

    pentru fabricarea echipamentelor electrice se realizeaz uneori cu mici imperfeciuni locale,

    constnd in vacuole sau incluziuni gazoase (n izolaiile solide), bule de gaz (n dielectrici

    lichizi) i particule metalice sau nemetalice.

    n exploatare sau n timpul testelor, la o anumit amplitudine a cmpului electric, apar

    descrcri electrice locale i nedisruptive, limitate la o poriune restrns a dielectricului,

    respectiv n interiorul defectelor descrise mai sus. Aceste descrcri electrice sunt denumite n

    literatura de specialitate descrcri pariale (DP), acestea se manifest prin impulsuri de curent

    n dielectric i circuitul exterior acestuia impulsuri care angreneaz mici cantiti de energie ce

    conduc n timp la degradarea progresiv a proprietilor materialului (fig. 3.1). Permitivitatea

    dielectric a gazului din interiorul defectului, fiind mai mic dect aceea a materialului

    nconjurtor, n spaiul defectului, va rezulta un cmp electric cu intensitate mai mare dect n

    materialul electroizolant nvecinat. Dei rigiditatea dielectric a gazelor crete sensibil cu

    micorarea grosimii stratului, intensitatea cmpului electric atinge adesea valori care duc la

    strpungerea spaiului vacuolei. Aceste fenomene de strpungere parial nu se rspndesc prin

    toat izolaia, ci se localizeaz la nivelul defectelor existente [13].

    Fig 3.1 Canal arborescent format de descrcrile pariale ntr-un dielectric solid [19]

    Descrcare electric este fenomenul de strpungere, care se manifest prin crearea unei

    puni conductoare ntr-un mediu dielectric aflat n cmp electric [13].

    Descrcarea parial este o descrcare electric localizat care unete parial izolaia

    aflat ntre conductori care poate avea sau nu loc n apropierea unui conductor [15];

    sau mai poate fi definit astfel:

  • Nicolae TUIU http://www.descarcari-partiale.webs.com

    - 35 -

    Descrcarea parial reprezint descrcarea electric localizat ntr-un mediu dielectric,

    pe o poriune redus, n solide, lichide sau gaze, datorat intensitii cmpului electric [16].

    Dei strpungerile din vacuole nu conduc imediat la scurtcircuitarea dielectricului,

    fenomenul DP deterioreaz pereii spaiului respectiv, conducnd n cele din urm la cedarea

    izolaiei. Fiecare descrcare disip o mic cantitate de energie, care va fi localizat n interiorul

    cavitii prezente n izolaie. Aceast energie se rspndete n toate direciile sub form de

    cldur, lumin i sunet. Caracteristica principal a unui eveniment DP este sarcina aparent,

    proporional cu mrimea sarcinii unipolare ce particip la descrcarea parial din sistemul de

    izolaie studiat.

    Descrcarea parial n dielectrici se caracterizeaz prin urmtoarele particulariti [13]:

    sarcina transferat foarte redus (de ordinul pC-lor)

    durata impulsurilor de descrcare foarte mic ( 69 10...10 s)

    descrcarea nu se produce n ntreg volumul cavitii, ci parial;

    n cazul cmpurilor neuniforme dar i al celor uniforme, traseul DP nu este identic cu

    acela al liniilor de cmp electric care le produce;

    n aceste condiii, DP constituie o surs de perturbaii radio, efecte luminoase,

    perturbaii n circuitul de putere prin impulsurile generate, pierderi n dielectrici i efecte

    acustice. Natura repetitiv a DP poate provoca deteriorri ale izolaiei, dac se produc la

    tensiunea de lucru a transformatorului electric de msur, ceea ce practic nseamn o scurtare a

    timpului de via pentru echipamentul electric care prezint asemenea defecte.

    Monitorizarea DP se realizeaz pentru obinerea informaiilor legate de calitate izolaiei

    electrice a echipamentelor, informaii ce pot fi folosite la aproximarea duratei de via. La ora

    actual nu exist standarde recunoscute internaional pentru msurarea on-line a descrcrilor

    pariale n transformatoare electrice de msur prin metoda acustic, fiind n curs de cercetare

    [14].

    3.1 Clasificarea descrcrilor pariale Fenomenul DP este clasificat n dou categorii [13]:

    A. Descrcri pariale externe, ce au loc n afara echipamentelor electrice;

    I. Descrcarea corona: Acest tip de fenomen DP are loc datorit cmpului electric

    neuniform produs n jurul punctelor de curbur mic ale unui conductor aflat sub

    nalt tensiune. Izolaia n care se produce descrcarea corona este de tip gazoas

    sau lichid, acionnd asupra conductoarelor pentru o perioad ndelungat de timp.

    Descrcarea corona nu atac direct izolaia precum descrcarea superficial sau

    interna ci prin aciunea indirect a stratului de ozon format n urma descrcrii.

  • Nicolae TUIU http://www.descarcari-partiale.webs.com

    - 36 -

    II. Descrcarea superficial: Fenomenul descrcrii pariale de suprafa se produce la

    interfaa dintre dou materiale dielectrice diferite, gaz/solid, acionnd distructiv

    asupra materialului solid. Poate avea loc la izolatoarele de trecere, terminaiile

    cablurilor sau n orice punct pe suprafaa izolatorului aflat ntre electrozi (borna de

    nalt tensiune i pmntare). Prezenta descrcrii superficiale la echipamentele de

    nalt tensiune este influenat de urmtorii factori:

    Permitivitatea materialului dielectric folosit (tabelul 3.1);

    Distribuia tensiunii electrice ntre conductoare;

    Proprietile mediului izolant unde au loc DP;

    B. Descrcri pariale interne, se produc n interiorul echipamentului;

    I. Descrcarea arborescent: Apare n locul unde exist o proeminen la un electrod,

    fie se pot dezvolta din interiorul unei caviti, este produs un cmp electric de mare

    intensitate ce conduce la deteriorarea materialului dielectric prin formarea de canale

    arborescente.

    II. Descrcarea parial n caviti: Aceste caviti (vacuole) se gsesc n general n

    izolaii solide sau lichide, fiind pline cu aer. La aciunea cmpului electric i

    datorit diferenei de permitivitate dielectric va aprea descrcarea parial.

    Cele patru tipuri de descrcri electrice sunt reprezentate n figura 3.2.

    Fig. 3.2 Tipuri de descrcri pariale, (a) descrcare corona, (b) descrcare

    superficial, (c) descrcare arborescent, (d) descrcare parial n caviti

    3.2 Metode de detecie a descrcrilor pariale Pentru detecia descrcrilor pariale sunt folosite multiple metode, unele sunt bazate pe

    detecia fenomenului electric pe cnd celelalte urmresc detecia fenomenelor nonelectrice.

    Metodele de detecie DP recunoscute n lucrrile de specialitate i amplu studiate la ora actual

  • Nicolae TUIU http://www.descarcari-partiale.webs.com

    - 37 -

    Fibr optic cu lentil

    Fibr optic Lentil

    Scnteie

    Ulei izolator Aria de observare

    Fibr optic fluorescent

    F.O. convenional Scnteie

    F.O. fluorescent

    Plac

    sunt: metoda optic de detecie, metoda acustic de detecie, metoda chimic de detecie, metoda

    electric de detecie.

    I. Metoda optic pentru detecia descrcrilor pariale

    Metoda optic de detecie (fig. 3.5) se bazeaz pe disipaia luminii sub forma ionizrii n

    timpul procesului de apariie al descrcrii pariale. Emisia de lumin este dependent de mediul

    izolator i de ali parametri precum temperatura i presiunea. Metoda este aplicabil pentru

    materiale izolatoare transparente. Implementarea metodei la transformatoarele de nalt tensiune

    este dificil datorit naturii opace a uleiului mineral.

    Fig. 3.3 Principiul deteciei descrcrilor pariale prin metoda optic [17]

    II. Metoda acustic pentru detecia descrcrilor pariale

    n metoda acustic de detecie a descrcrilor pariale, senzori acustici (transductori

    piezoelectrici) sunt plasai pe suprafaa exterioar (fig 3.4) a echipamentului electric. Metoda se

    bazeaz pe detecia semnalului acustic ce se propag n urma unei descrcri, prin filtrarea i

    procesarea semnalului se pot extrage date importante pentru caracterizarea fenomenului DP.

    Metoda prezint numeroase avantaje fa de celelalte metode de detecie fiind neafectat de

    interferenele electromagnetice, ns dificil datorit mediului neomogen n care se propag unda

    acustic i este limitat de sensibilitatea transductorului. Metoda acustic este folosit pe scar

    larg n detecia diferitelor tipuri de DP i localizarea punctului cu activitate DP intens n

    izolaia transformatoarelor de nalt tensiune.

  • Nicolae TUIU http://www.descarcari-partiale.webs.com

    - 38 -

    Fig. 3.4 Principiul deteciei descrcrilor pariale prin metoda acustic [17]

    III. Metoda chimic pentru detecia descrcrilor pariale n metoda chimic, descrcrile pariale sunt detectate prin observarea schimbrilor n

    compoziia chimic (tab. 3.1) a uleiului izolant folosit n transformatoare. n aceast metod

    analiza gazelor dizolvate (DGA) i cromatografia de nalt performant a uleiului sunt folosite

    pentru diagnoza descrcrilor pariale. Analiza gazelor dizolvate ofer informaii cu privire la

    volumul de gaz produs ce este strns legat de fenomenul DP. Metoda chimic nu ofer informaii

    despre caracteristicile sau locaia DP. Folosind instrumente de analiz complexe a compoziiei

    uleiului, metoda poate fi utilizat n monitorizarea online.

    Tab. 3.1 Analiza gazelor dizolvate pentru un transformator cu 350m de ulei [1