Hva er partielle utladninger (PD) og hvorfor teste for det?
Hva er Partielle utladninger (PD)
Partielle utladninger er elektriske utladninger som kun delvis bryter isolasjonen mellom to ledere med ulikt spenningspotensial, feks fase/jord.
Utladningene oppstår når den elektriske feltstyrken (kV/mm) overgår den elektriske holdfastheten til materialet der utladningen oppstår, feks i en luftlomme.
Utladningene fører til varme og gasser som bryter ned omliggende materialer og til slutt føre til en gjennomslag.
Klassifisering av PD
PD kan oppstå i uliker deler av et isolasjonssystem og kan deles inn i tre hovedkategorier:
• Koronautladninger i gass som omgir metalliske deler grunnet ionisering.
• Overflateutladninger oppstår i overgangen mellom to ulike materialer.
• Hulromsutladninger oppstår i veske- eller gassfylte hulrom.
Koronautladninger: Dette er normalt en ufarlig aktivitet siden materialet (gassen) regenereres. Men om dette oppstår i lukkede miljøer vil det produseres Ozone som vil bidra til å bryte ned omliggende materialer. Korona vil også kunne skjule annen farlig PD aktivitet.
Overflateutladninger:
Her må det skilles mellom lav- og høyfrekvente overflateutladninger. Lavfrekvente overflateutladninger oppstår utvendig grunnet fukt eller smuss på overflaten. Dette er i de fleste tilfellene en ufarlig aktivitet.
Høyfrekvente overflateutladninger oppstår innvendig i komponenter og i grensesnittet mellom ulike materialer, feks kabelisolasjon og skjøtekroppen. Dette er en kritisk aktivitet som må utbedres.
Hulromsutladninger: Dette er den mest kritiske aktiviteten inne PD. Disse utladningene oppstår inne i hulrom i isolasjonen. Gassen inne i disse hulrommene har en lavere permittivitet (ɛ), enn i det omliggende materialet, feks pex. Dette resulterer i at feltet ikke fordeles homogent i isolasjonen og man får en høyere feltstyrke inne i dette hullrommet. Hvis feltet overgår den elektriske holdfastheten til gassen vil man få utladninger.
Eksempel for hulromsutladninger i en 33 kV pexkabel:
U0=19 kV, d1=4mm, d2=1mm, ɛ1=4,0, ɛ2=1,0
I eksemplet over kan vi se at feltstyrken over luftlommen blir 6,3 kV rms (8,95 kV peak). Dette tilsvarer nesten tre ganger holdfastheten til luft som har en dielektrisk holdfasthet på ca 3 kV/mm. Med andre ord vil gassen inne i luftlommen bryte sammen og utladninger vil oppstå. Utladningene vil "angripe" den omliggende isolasjonen og over tid føre til at det utvikles et elektrisk tre. Med dette øker størrelsen på luftlommen som igjen øker feltstyrken inne i luftlommen og forsterker aktiviteten.
Hvorfor burde man teste for partielle utladninger
Partielle utladninger anses som den beste indikatoren for tidlig varsling av isolasjonsdegradering i høyspentkomponenter og er en god måte å kontrollere tilstanden til både nye og gamle høyspentkomponenter. PD målinger oppdager feil som ellers ville ført til dielektrisk sammenbrudd.
PD-testing er spesielt viktig når komponentene er kritisk for driften. I disse tilfellene burde man utføre PD testing når anlegget driftsettes for første gang, samt en kontroll hvert 3-5 år. Med et slikt test-regime vil man i de fleste tilfeller avdekke svakhetene før de fører til havari.
Over 90% av alle "nedbrytende" havarier skyldes PD-aktivitet.
Hva forårsaker partielle utladninger
-
Installasjonsfeil (Kabel, skjøter og endeavsluttninger)
-
Produksjons avvik
-
Transport skader
-
Mekaniske skader
-
Aldring
-
Termisk stress
-
Elektrisk stress
PD målinger kan utføres på
-
Kabel og kabeltilbehør
-
Kraft transformatorer
-
Transformator-gjennomføringer
-
Bryteranlegg/GIS
-
Elektriske maskiner
-
Måletransformatoer
