كيفية إنشاء نظام شامل لتشخيص التفريغ الجزئي الشامل
يعد إنشاء نظام شامل لتشخيص التفريغ الجزئي أمرًا ضروريًا لمراقبة وتقييم حالة العزل الكهربائي في المعدات عالية الجهد. تستكشف هذه المقالة كيفية تطوير مثل هذا النظام، مع تسليط الضوء على المفاهيم والمكونات والمنهجيات الرئيسية.
مقدمة
يمكن أن يحدث تدهور حالة العزل في أنظمة الجهد العالي بسبب عوامل مختلفة، بما في ذلك التفريغ الجزئي (PD). التفريغات الجزئية هي تفريغات كهربائية صغيرة لا تسد العزل بالكامل بين الموصلات. وهي تؤدي إلى تدهور العزل تدريجيًا، مما يؤدي في النهاية إلى انهيار (فقدان كامل للعزل). يعد تطوير نظام شامل لتشخيص التفريغ الجزئي أمرًا بالغ الأهمية للكشف المبكر، مما يتيح المراقبة في الوقت الفعلي وتعزيز التنبؤ بعمر المعدات عالية الجهد.
كيف تتطور التفريغات الجزئية؟
تحدث التفريغات الجزئية في مناطق موضعية داخل أو على سطح العازل بسبب الانهيارات الصغيرة للمادة العازلة. ومع تدهور العزل، يزداد تواتر وشدة هذه التفريغات. وتتميز هذه التفريغات بنبضات كهرومغناطيسية قصيرة المدة وعالية التردد، والتي يمكن اكتشافها وتحليلها لتقييم سلامة العزل.
لكي يحدث التفريغ الجزئي، يجب أن يستوفي النظام أحد عوامل التحفيز التالية على الأقل
- تدرج الجهد: فرق جهد كهربائي مرتفع عبر العازل.
- تدرج الانحدار: التغيرات السريعة في توزيع المجال الكهربائي، خاصة عند قمم الجهد.
- تدرج السرعة: التغيرات السريعة في الجهد، مثل تلك الناتجة عن محولات الطاقة أو أحداث التحويل.
ما هي الأنواع الأساسية للتفريغات الجزئية؟
هناك ثلاثة أشكال من التفريغات الجزئية:
- التفريغ الداخلي: ناتج عن مواد عازلة غير متجانسة تؤدي إلى نقاط ضعف داخل العزل.
- التفريغ الخارجي: بسبب تلوث السطح أو عدم كفاية خلوص العزل، خاصة في البيئات الخارجية.
- تفريغ الهالة: يحدث في مناطق ذات كثافة مجال كهربائي عالية بالقرب من الموصلات، وغالبًا ما ينتج عن هندسة الموصلات أو تباعدها.
ما هي سلسلة قياس التفريغ الجزئي؟
أولاً، يكتشف مستشعر القياس النبض الكهرومغناطيسي، إما مباشرةً عن طريق مقسم سعوي أو بشكل غير مباشر من خلال تدفق التيار باستخدام ملف روغوفسكي. ثانيًا، يجب تضخيم إشارة التفريغ الجزئي الضعيفة باستخدام مضخم التصحيح.
وأخيرًا، تزيل وحدة المعالجة المحلية الضوضاء المحيطة وتعالج نبضة PD لتحديد حدوثها وحجمها. يتم استخدام طرق معالجة النطاق العريض والنطاق الضيق لتصفية الضوضاء واستخراج إشارة PD بدقة.
تتم أرشفة جميع البيانات المجمعة وتقديمها في نظام متقدم، مثل PD Doctor. يقوم هذا النظام بتسجيل المعلومات الهامة، مثل وقت التفريغ وحجمه ومرحلة التوافقي الأساسي الذي حدث فيه. كما أنه يوفر أيضًا مراقبة آلية وتشخيصات في الوقت الفعلي تُخطر المستخدم في حالة وقوع حدث ما، ويستخدم الذكاء الاصطناعي للتنبؤ بالعمر المتبقي للمعدات بناءً على اتجاهات نشاط التفريغ PD.
كيف تتعرف على التفريغات الجزئية؟
عند الكشف عن التفريغات الجزئية، نستخدم كشف النبضات الكهرومغناطيسية. تولد التفريغات الجزئية نبضات كهرومغناطيسية تشبه نبضات ديراك في الشكل، مع طيف تردد واسع يشبه الضوضاء البيضاء. يمكن اكتشاف هذه النبضات في نطاقات تردد مختلفة، ويمكن تحليل خصائصها لأغراض التشخيص.
هناك العديد من تقنيات الاستشعار الممكنة. وللحصول على أفضل استجابة للتردد، استخدم الاستشعار النشط باستخدام مقسم سعوي أو مقاوم متصل مباشرة بمعدات الجهد العالي أو أجهزة استشعار سعوية متصلة بأجزاء معزولة من الكابل. وثمة طريقة أخرى أقل حساسية وهي قياس تيار التسرب المستحث في الموصل باستخدام ملفات روجوسكي أو باستخدام هوائيات التردد فوق العالي التي تلتقط انبعاثات عالية التردد من جهاز PD دون الحاجة إلى التوصيل المادي بدائرة الجهد العالي.
كيف يتم تقييم البيانات المقاسة؟
تستند حدود نشاط PD، التي تحدد مناطق التشغيل، إلى توصيات الشركة المصنعة والبيانات الميدانية من المشغلين. تسمح عمليات التشخيص المستمر عبر الإنترنت، على عكس التشخيصات غير المتصلة بالإنترنت، بالمراقبة في الوقت الفعلي وتحديد حالات الأعطال بشكل أسرع، مما يقلل من مخاطر الأعطال غير المتوقعة.
وهذا يسمح بالتقييم الأساسي لبلوغ عتبات معينة تتطلب مزيدًا من الفحص، وتحديد مصدر التفريغ عن طريق تركيب أجهزة استشعار على طرفي الكابل وحساب العمر المتبقي لعزل المعدات بفضل الخوارزميات التنبؤية.
للتشخيص دون اتصال بالإنترنت، يمكن نشر مسجلات PD المحمولة في النقاط الحرجة في النظام. تخزن هذه الأجهزة بيانات نشاط PD على بطاقة SD لتحليلها لاحقًا. ويفيد ذلك عندما تكون المراقبة المستمرة عبر الإنترنت غير ممكنة، مما يوفر خطوة وسيطة لتقييم صحة العزل أثناء الصيانة المجدولة.
الخاتمة
ينطوي إنشاء نظام تشخيص التفريغ الجزئي الشامل على مراحل متعددة، بدءاً من اكتشاف إشارات التفريغ الجزئي وترشيحها إلى تحليلها وأرشفتها للتنبؤ بعمر المعدات. وبفضل الأنظمة الحديثة، مثل نظام PD Doctor، يمكن للمشغلين ضمان التشخيص في الوقت الفعلي، مما يمنع الأعطال المفاجئة ويحسن عمر المعدات. ومع تدهور أنظمة العزل، تُعد مراقبة PD Doctor أداة لا غنى عنها في الحفاظ على سلامة وموثوقية المعدات عالية الجهد.