PDTracII - ciągłe monitorowanie wyładowań niezupełnych on-line dla silników, generatorów, transformatorów suchych i rozdzielnic w izolacji powietrznej

Wyładowania niezupełne są jedną z głównych przyczyn awarii uzwojeń stojana. Problemy izolacyjne wymuszają wyłączenia generatorów, silników i transformatorów suchych powodując znaczne uszkodzenia i utratę przychodów.

Okresowe monitorowanie wyładowań niezupełnych w trybie online zapewnia opłacalną i sprawdzoną technikę minimalizacji ryzyka nieoczekiwanych awarii. Prawdopodobnie nie znaleziono innej metody testowej, która generuje tak dużo danych wspierających decyzje dotyczące planowania konserwacji stojana generatora w oparciu o rzeczywisty stan izolacji podczas eksploatacji. Analitycy są w stanie zalecić niezbędną konserwację naprawczą przed rozpoczęciem przerw konserwacyjnych. Wyładowania niezupełne w uzwojeniach stojana powodują powstawanie małych impulsów prądu, które przechodzą przez uzwojenie stojana. Wielkość i liczba tych impulsów zależy od stopnia zniszczenia izolacji. Monitorowanie wyładowań niezupełnych zyskało akceptację na całym świecie wśród przedsiębiorstw użyteczności publicznej, dużych firm przemysłowych i producentów. Iris Power dostarczył produkty do monitorowania wyładowań niezupełnych dla ponad 16 000 maszyn na całym świecie. Pomiary WNZ online zalecane są w standardach branżowych, takich jak norma IEEE 1434-2014, IEC TS 60034-27-2: 2012 i IEC 62478-2016.

Możliwe jest unikanie awarii dzięki mechanizmom wczesnego wykrywania stanów nienormatywnych.

Monitorowanie wyładowań niezupełnych stało się ważnym narzędziem konserwacji, dzięki identyfikacji ryzyka awarii spowodowanej ścieraniem izolacji, poluzowanymi uzwojeniami stojana, termiczną degradacją izolacji i wadami produkcyjnymi. Przyrządy do monitorowania wyładowań niezupełnych Iris Power w trybie pracy maszyny dokładnie zidentyfikowały problemy w wielu generatorach i silnikach dzięki setkom studiów przypadków i dziesiątkom publikacji opublikowanych przez klientów Iris Power, które potwierdzają, że instrumenty do monitorowania wyładowań niezupełnych Iris Power mogą pomóc w:

• Ustaleniu priorytetów zasobów wymagających natychmiastowej konserwacji

• Zidentyfikowania i naprawienia uszkodzenia na wcześniejszym etapie

• Uniknięciu awarii podczas eksploatacji

• Zmniejszeniu częstotliwości wyłączeń, gdy warunki stwarzają niskie ryzyko awarii.

• Uzyskaniu informacji dotyczących rodzaju i miejsca konserwacji wymaganej przed przerwami w eksploatacji

• Zmniejszeniu ogólnych kosztów utrzymania

Rysunek 1. Mechanizm uszkodzenia generatorów Ubezpieczenie Allianz, badanie 1996-1999. Kolokwium VDE, 28 czerwca 2001. (Stator Winding 63%, Bearing/ Shaft 12%, Rotor Winding 12%, Stator Core 12%, Other 1%)

Rozwój monitorowania wyładowań niezupełnych przez IRIS Power

Rozwój przyrządów do testowania wyładowań niezupełnych Iris Power w latach 90-tych został sfinansowany przez północnoamerykański przemysł użyteczności publicznej (CEA i EPRI), aby zapewnić właścicielom maszyn metodę wykrywania problemów z izolacją uzwojeń stojana i uzyskiwanie odpowiednich danych do podejmowania decyzji dotyczących konserwacji niezależnie od producentów sprzętu. PDTracII został zaprojektowany specjalnie do monitorowania wyładowań niezupełnych przy normalnych obciążeniach elektrycznych, mechanicznych i termicznych maszyny. Obecnie w tysiącach silników, generatorów, transformatorów suchych i metalowych rozdzielnicach na całym świecie zainstalowanych jest ponad 65000 czujników pojemnościowych EMC. Instalacja i konfiguracja czujnika Iris Power Epoxy Mica Capacitors (EMC) to kondensatory 80 pF, które są używane do tłumienia niskich częstotliwości z generatora, ponieważ impedancja jest odwrotnie proporcjonalna do częstotliwości. Częstotliwość zasilania 60 Hz lub 50 Hz jest filtrowana za pomocą impedancji 100 MΩ, podczas gdy impulsy wyładowań niezupełnych o wysokiej częstotliwości do 250 MHz z łatwością przechodzą przez EMC przy impedancji zaledwie 10 Ω. Umożliwia to PDTracII monitorowanie małych impulsów wyładowań niezupełnych powyżej 2 mV na maszynach o napięciu znamionowym powyżej 3,3 kV. Iris Power zazwyczaj instaluje na generatorach dwa czujniki pojemnościowe 80pF z miki epoksydowej na fazę. Impulsy szumowe pochodzące z zewnątrz maszyny docierają najpierw do czujnika bliżej systemu. Impulsy pochodzące z uzwojenia maszyny docierają najpierw do czujnika znajdującego się najbliżej maszyny. Dzięki temu przyrządy Iris Power mogą automatycznie rozróżniać hałas i wyładowania niezupełne uzwojenia. Silniki, małe generatory i transformatory połączone ponad 30-metrowym kablem między maszyną a rozdzielnicą mogą wykorzystywać tylko jeden czujnik pojemnościowy z miki epoksydowej na fazę i PDTracII do automatycznej analizy kształtów impulsów w celu oddzielenia zniekształconych impulsów pochodzących z systemu i innych zakłóceń.

Metoda zbierania danych

Testy wyładowań niezupełnych online są przeprowadzane w sposób ciągły w prosty, bezpieczny i nieniszczący sposób, w oparciu o solidne zasady zalecane przez producentów i standardy branżowe, takie jak IEEE Std. 1434-2014 i IEC60034- 27-2: 2012. PDTracII automatycznie wykonuje pomiary w sekwencji dla wszystkich włączonych wejść i zakresów czułości, co zajmuje około 20 minut przed powtórzeniem sekwencji. Wyniki pomiarów dostarczane przez instrument Iris Power PDTracII obejmują:

• Alerty wskazujące na wysokie pomiary wyładowań niezupełnych

• Fazowo rozwiązane wykresy danych „3D” przedstawiające surowe dane

• Podsumowanie wykresów danych „2D” analizowanych wyników Qm

• Dane dotyczące warunków pracy

Analiza danych i uzyskiwanie informacji

Iris Power koncentruje się przede wszystkim na zapewnieniu jasnego, niezawodnego i powtarzalnego wyniku, który pozwala użytkownikowi zrozumieć prawdziwy stan silnika lub generatora i podejmować świadome decyzje dotyczące eksploatacji i konserwacji. Przyrząd PDTracII został zaprojektowany do autonomicznego gromadzenia danych o wyładowaniach niezupełnych w sposób ciągły i dostarczania odpowiednich informacji potrzebnych do zapewnienia decydujących środków:

• Identyfikacja dotkliwości wyładowań niezupełnych

• Identyfikacja prawdopodobnych przyczyn pogorszenia stanu

• Porównanie stanu w różnych urządzeniach

Porównanie stanu generatora/silnika z podobnymi maszynami może być dokonane przy użyciu swobodnie dostępnych tabel wyładowań niezupełnych, które zawierają ponad 550 000 wyników testów zebranych dla większości wytwórców i rozmiarów maszyn.

Podsumowanie

System Iris Power PDTracII zapewnia automatyczne, ciągłe monitorowanie wyładowań niezupełnych (PD) z konfigurowalnymi alarmami, które są inicjowane przy wysokich poziomach wyładowań niezupełnych.

• PDTracII współpracuje z zainstalowanymi na stałe czujnikami pojemnościowymi z miki epoksydowej na silnikach, generatorach, transformatorach suchych i rozdzielnicach powyżej 3,3 kV.

• PDTracII w sposób ciągły gromadzi dane o wyładowaniach niezupełnych w celu tworzenia wykresów z rozdzielczością fazową i liczb podsumowujących (Qm i NQN) w celu tworzenia trendów i porównań.

• PDTracII wykorzystuje analizę kształtu impulsu, aby niezawodnie odróżnić wyładowania częściowe od zakłóceń elektrycznych (szum), aby zapobiec fałszywym alarmom, gdy monitorowany sprzęt jest podłączony do systemu zasilania za pomocą> 30 m kabla zasilającego.

• Zakres częstotliwości testowych wynosi od 40 MHz do 350 MHz podczas pracy z kondensatorami epoksydowo-mikowymi (EMC) 80 pF i od 2 MHz do 350 MHz z łącznikami pojemnościowymi 1 - 2 nF.

Autorzy: 1. Dariusz Wójcik ZUT Energoaudyt 2. Mirosław Zając ZUT Energoaudyt •