Deelontladingen (PD): een discrete vijand om goed in de gaten te houden
Eddy Vanbockryck
Technical & Commercial Director @ Control & Protection, Your partner with expertise in Electrical Test Solutions
Deelontladingen, weinig mensen weten wat het werkelijk is. Maar zelfs als het kleine incidenten lijken, kunnen ze verwoestende gevolgen hebben. Met repetitieve frequenties verslechteren ze de isolatie van kabels en elektrische apparatuur en veroorzaken ze uiteindelijk storingen, productieonderbrekingen, veiligheidsproblemen en zelfs incidenten die kunnen leiden tot ernstig letsel of de dood. Volgens uitgebreid onderzoek zijn deelontladingen de oorzaak van 85% van de storingen in midden- en hoogspanningsapparatuur. Hoe jezelf ertegen beschermen? In tegenstelling tot wat men zou denken, zijn de strategieën om dergelijke rampen te voorkomen relatief eenvoudig en goedkoop in te voeren.
Hoe en waar treedt dit fenomeen op?
Maar voordat we het over oplossingen hebben, is het nuttig om te begrijpen wat wordt bedoeld met deelontlading of Partial Discharge PD. Om verschillende redenen (slecht ontwerp, slechte installatie, defecte materialen, vervuiling of veroudering), kan een isolatiesysteem op een bepaald moment niet bestand zijn tegen het elektrische veld dat erop wordt toegepast. Het resultaat is een kortstondige, energiezuinige stroompuls (in de orde van een microseconde) die door of op het oppervlak van de isolatie stroomt. Als dit een interne gedeeltelijke ontlading is, erodeert het de isolatie van binnenuit met zijn warmte en ionisatie. Bij een deelontlading aan het oppervlak zorgt dit voor de afbraak van luchtmoleculen tot zuurstof (ozon) en stikstof (stikstofmonoxide). Stikstofmonoxide vormt salpeterzuur dat de isolatie van buitenaf aantast. Deelontlading treedt meestal alleen op bij apparatuur die werkt op 3,3 kV fase-naar-fase of hoger: schakelapparatuur, transformatoren, statorwikkelingen en stroomkabels.
Afzonderlijk genomen heeft deelontlading geen ernstige gevolgen. Ze is tevreden met, om zo te zeggen, de isolatie oververhit te laten raken. Daarentegen zal het herhaaldelijk verschijnen ervan in de loop van de tijd een cumulatief effect hebben dat kan leiden tot schade door chemische ontbinding.
Hoe midden- en hoogspanningsapparatuur bewaken?
Dankzij de technische evolutie van sensoren, elektronica en geheugen is bewaking van gedeeltelijke ontlading betaalbaarder geworden. Het is ook een stuk eenvoudiger geworden. Een enkel, gebruiksvriendelijk instrument, vervolledigd met accessoires om de meting te vergemakkelijken, is voldoende om deelontlading te detecteren en te analyseren zonder de stroomtoevoer te onderbreken, terwijl het onderhoudspersoneel wordt beschermd.
Er zijn verschillende meetmethoden om onregelmatigheden in midden- en hoogspanningsapparatuur op te sporen. De eerste is om een TEV (Transient Earth Voltages) sensor te gebruiken. Deelontlading genereert hoogfrequente elektromagnetische pulsen die voorbijgaande aardspanningen worden genoemd. Deze signalen reizen op de binnenoppervlakken van de schakelapparatuur en vinden hun weg naar buiten door de openingen in het metalen frame. Een extern geplaatste TEV-sensor kan deze pulsen meten. Deze is bijzonder doeltreffend voor interne deelontlading die over het algemeen geen visuele, olfactorische of geluidsaanwijzingen bevat.
Een andere methode is het meten van het ultrasoon geluid geproduceerd door de deelontlading. Wanneer een deelontlading optreedt, worden de elektronen verplaatst en wrijven ze tegen elkaar om ultrasoon geluid te genereren. Deze hebben een voor het menselijk oor te hoge frequentie en moeten binnen een hoorbaar bereik worden omgezet. Verschillende apparaten kunnen dit ultrasoon geluid detecteren, afhankelijk van de configuratie van het pand: flexibele sensoren voor moeilijk bereikbare plaatsen, contactsondes voor afgesloten ruimtes en richtmicrofoons of antennes voor hoger liggend apparatuur.
Het is ook mogelijk om de deelontladingen van kabels te testen dankzij RFCT-lussen (Radio Frequency Current Transformer) die zijn geïnstalleerd rond de aardverbinding of de band tussen de kabelmantel en de geaarde apparatuur. Wanneer er een deelontlading plaatsvindt in de kabelisolatie, ontsnapt een spanningspiek door de aardomvlechting en de RFCT-lus identificeert deze snel.
Al deze live-inspecties stellen operators in staat de huidige toestand van de apparatuur te begrijpen en de juiste beslissingen te nemen om een maximale werking te behouden. Nee, het netwerk behoeft momenteel geen extra inspectie. Ja, verdere inspectie is vereist en het netwerk moet spanningsloos worden gemaakt.
Wat te kiezen: permanente monitoring of periodieke tests?
Alles zal afhangen van de mate van kriticiteit van de installaties. Een ziekenhuiscomplex, een datacenter, een luchthaven, een metrobedrijf of een elektriciteitsnetbeheerder hebben een monitoringsysteem nodig dat 24 uur per dag, 7 dagen per week actief is. Alle continu verzamelde gegevens worden via GPRS verzonden naar een speciale server voor opslag. Bij afwijkingen adviseren specialisten over de te volgen procedure, afhankelijk van de ernst van de situatie.
Als u meer wilt weten over onze oplossingen voor detectie van deelontlading, contacteer ons dan vrijblijvend.
Control&Protection de specialist in elektrische meet en testoplossingen.