A dielektromos válasz vizsgálata, mint szigetelésdiagnosztikai módszer

Átírás

1 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Nagyfeszültségű Laboratórium A dielektromos válasz vizsgálata, mint szigetelésdiagnosztikai módszer Tamus Zoltán Ádám Villamos Energetika Tanszék Nagyfeszültségű Technika és Berendezések Csoport Tamus.adam@vet.bme.hu,

2 BME High Voltage Laboratory 2 SZIGETELÉSEK RONCSOLÁSMENTES VIZSGÁLATA

3 BME High Voltage Laboratory 3 A szigetelésdiagnosztika alapja Romlási folyamatok Anyagszerkezet változása Villamos szilárdság Dielektromos folyamatok Vezetés Polarizáció E d (T)

4 BME High Voltage Laboratory 4 POLARIZÁCIÓS FOLYAMATOK

5 BME High Voltage Laboratory 5 A szigetelőanyagban lezajló polarizációs jelenségek Olaj-papír szigetelések: Hatrréteg polarizáció Öregedéssel való kapcsolat Egyenfeszültségű vizsgálati módszerek

6 BME High Voltage Laboratory 6 A FESZÜLTSÉGVÁLASZ MÉRÉSE A teljes feszültségválasz mérése a kisülési és visszatérő feszültség mérésén alapul.. A kisülési feszültség a szigetelés hosszabb idejű ( s) feltöltése után mérhető. A visszatérő feszültség feltöltött szigetelés rövid idejű rövidzárása után mérhető.

7 BME High Voltage Laboratory 7 A KISÜLÉSI FESZÜLTSÉG S d = S = V ch d V ch τ g =R g C g / 0 / g

8 BME High Voltage Laboratory 8 A VISSZTÉRŐ FESZÜLTSÉG S r = S = V ch r V ch τ r =R p C g / 0 / r

9 BME High Voltage Laboratory 9 A FESZÜLTSÉGVÁLASZ MÉRÉSE A kisülési feszültség kezdeti meredeksége (S d ) egyenesen arányos a vezetőképességgel A visszatérő feszültség kezdeti meredeksége (S r ) egyenesen arányos a polarizációs vezetőképességgel. A módszer előnye, hogy a dielektromos folyamat (vezetés és polarizáció) egymástól függetlenül vizsgálható. Sikeres alkalmazás: Olaj-papír szigetelésű kábelek PVC szigetelésű KiF kábelek

10 BME High Voltage Laboratory 10 A VISSZATÉRŐ FESZÜLTSÉG IDŐÁLLANDÓ FÜGGÉSÉNEK MÉRÉSE (RVM) A t t / t k =2 állandó értéken tartva A töltési idő változtatásával (0, s) mérik a visszatérő feszültség csúcsértékének eloszlását. Vr(V) Curves, derived from the maxima of the return voltages 4% 3% 2% Paper humidity 100 1% 0.5% 10 Temperature=38º C T(s) Time constants

11 BME High Voltage Laboratory 11 ÖREGEDÉS ELMÉLETI KÉRDÉSEI

12 BME High Voltage Laboratory 12 Öregedés elméleti kérdései I. Üzemi, igénybevételek Anyagszerkezet C: a műszaki tulajdonságokat meghatározó összetevő koncentrációja P c =f c (C) P d =f d (C) Kritikus jellemzők (P c ) Roncsolásos vizsgálatok pl. villamos szilárdság, mechanikai és kémiai jellemzők Diagnosztikai jellemző (P d ) Roncsolásmentes vizsgálatok pl.indenter, dielektromos mérések, keménység

13 BME High Voltage Laboratory 13 Öregedés elméleti kérdései II. Anyagszerkezet P c =f c (C) P c =f(p d ) C=F d (P d ) Kritikus jellemzők (P c ) Roncsolásos vizsgálatok pl. villamos szilárdság, mechanikai és kémiai jellemzők Diagnosztikai jellemző (P d ) Roncsolásmentes vizsgálatok pl.indenter, dielektromos mérések, keménység

14 BME High Voltage Laboratory 14 Anyagszerkezeti változások A szerves szigetelőanyagokat általában valamilyen hosszú láncmolekulák (polimerek) alkotják. A polimerek egyforma elsődleges molekulákból (monomerek) állnak. Minden szigetelőanyagnak megvan a rá jellemző kémiai öregedési folyamata: olaj-papír: papír: oxidáció és depolimerizáció olaj: oxidáció, üledékképződés és a szennyezőmolekulák disszociációja PVC: cipzár hatás, vagyis sósavlehasadás PE: oxidáció Chemical ageing Oxidation Chain scission Network reformation

15 BME High Voltage Laboratory 15 SZIGETELÉSEK VIZSGÁLATÁNAK IDŐSZERŰ KÉRDÉSEI

16 BME High Voltage Laboratory 16 Minősítési vizsgálat LOCA teszt Loss-of-coolant accident Gyorsított öregítés után Funkcionális teszt (R ins. > 1 MΩ)

17 BME High Voltage Laboratory 17 Teljesen elöregedett kábelköpeny

18 BME High Voltage Laboratory 18 Probléma: gyorsított öregítés Gyorsabb öregedés Igénybevételek (hőmérséklet, dózisteljesítmény) intenzitásának növelése (Arrheniustörvény) Nem megbízhatóan becsülhető üzemi igénybevételek esetére: Inverz hőmérsékleti hatás Dózisteljesítmény hatás Diffúzió korlátozta oxidáció

19 BME High Voltage Laboratory 19 Érdemes megfontolni Concern 2 Accuracy of activation energy E A (2) Biztosak lehetünk-e abban, A thought hogy! megfeleltethető-e a 4 perces 100 C-os öregítés a 3 hetes 37,5 C öregedésnek, Can we justify saying that ageing for three weeks at 37.5 C can be még akkor is ha elhisszük, hogy az általunk ismert E A aktiválási energia értéke pontos? John Dawson & Vicky Smith accurately represented by ageing at 100 C for 4 minutes if we believe our value of E A is accurate? C C

20 BME High Voltage Laboratory 20 Köszönöm a figyelmet! BME-HVL Budapest, 1111, Egry J. u. 18. tel.: , fax.: tamus.adam@vet.bme.hu