Find fejlen inden den opstår måling af PD

Transkript

1 Find fejlen inden den opstår måling af PD Følgende artikel er bragt i KOGL Kabel og Liniemester foreningens medlemsblad nr Elteknik Elektroteknisk forenings medlemsblad nr

2 Find fejlen inden den opstår måling af PD har for nylig indledt et samarbejde med det engelske EA-Technology og er blevet forhandler af nye spændende instrumenter til måling af PD (Partial Discharge). Inden for de seneste par år er interessen for måling/opdagelse af elektriske udladninger vokset, og fakta er, at ved næsten alle fejl i højspændingsudstyr vil mængden af PD være stærkt tiltagende i tiden op til selve fejlen. Instrumenterne fra EA-Technology, som er de håndholdte modeller UltraTEV Plus+ samt UltraTEV Detector, kan anvendes på både transformere og alle typer af koblingsanlæg, uanset isolationsmateriale. Person- og forsyningssikkerhed Man har i mange år arbejdet med at måle og registrere PD i forbindelse med højspænding, og med modellerne fra EA-Technology, er det blevet nemmere og hurtigere at måle og registrere til en mere favorabel pris. Nøgleordet i forbindelse med måling af PD er sikkerhed, da man ved sådan en måling bliver i stand til at finde en fejl på et anlæg, inden den bliver kritisk for funktion eller sikkerhed. (Anlægget bliver mere sikkert, både når vi taler om forsyningssikkerhed og personsikkerhed.) Kender man anlæggets tilstand, altså hele forsyningsnettes samlede tilstand, ved man også hvor der skal sættes ind med renovering, rengøring og almindeligt vedligehold. Tænker man sig en situation hvor en elforsyning har planlagt at udskifte 15 gamle koblingsanlæg. Hvilket anlæg skal så skiftes først og hvilket kan sagtens vente til sidst? Det afgøres sjældent ud fra den elektriske tilstand, men derimod af praktiske hensyn. Alle 15 er udtjente, men hvilket kan gå hen og fejle? En hurtig gennemgang i stationerne med en lille håndholdt PD-måler kan vise, hvor man bør begynde med udskiftningen af anlæggene. Når man taler om personsikkerhed, bl.a. beskyttelse af montører, ser man flere steder i verden, at der er udarbejdet procedurer for at hæve sikkerheden. I Irland ham man lavet en procedure der kræver at der måles PD, inden man kobler, eller i det hele taget inden man begynder på et arbejde i en station. Denne måling foregår med en UltraTEV Detector, der er den mindste og billigste model. Den er nem og hurtig at bruge og bliver derfor kaldt for montørmodellen. Grunden til, at man i Irland har udarbejdet denne procedure, skyldes, at man i 2002 havde flere af hinanden uafhængige fejl, hvor nogle koblingsanlæg fejlede kort tid efter, at de var blevet koblet med, nogle under en halv time efter. De efterfølgende undersøgelser viste, at alle fejlene var isolationsfejl, der kunne have været opdaget, hvis man havde kendt niveauet på de partielle udladninger. Med tanke på, hvor galt dette kunne være gået, ønskede irerne at beskytte deres udstyr og montører og indførte derfor procedurer, som betyder, at man skal lave en måling, hver gang man træder ind i en station. Denne måling tager mindre end ti sekunder. Interne partielle udladninger og overfladeudladninger I praksis kan partielle udladninger i højspændingsisolationsmateriale antage to forskellige former: Interne partielle udladninger og overfladeudladninger. Når overfladeudladninger er til stede, opstår der spor på isolationsmaterialet. Disse spor afhænger af luften, der omgiver materialet og fugtighedsniveauet. Partielle udladninger på overfladen medfører erosion af isolationsoverfladen, som illustreret på figur 1.

3 Figur 1 Skader fremkommet ved overfladeudladninger Interne partielle udladninger opstår indeni isolationsmaterialet. De opstår ved ældning, dårlige materialer eller uhensigtsmæssig produktion eller forarbejdning af isolationsmaterialet. Strømtransformeren på figur 2 var udsat for interne partielle udladninger, der kunne være blevet opdaget, inden det blev til en fejlramt komponent. Efter strømtransformeren var blevet udskiftet, blev en inspektion med opskæring udført for bedre at kunne fastlægge fejlårsagen. Skaden kan ses i figur 3. Figur 2 Strømtransformer hvor der er målt højt TEV niveau

4 Figur 3 Strømtransformer med skade der er forsaget af interne PD. Registrering af partielle udladninger Partielle udladninger kan registreres på tre måder: Lugt, lyd, og TEV. Lugt kan være svært at registrere/måle, og er spændingeniveauet over 25 kv, og der registreres PD via lugt, så er der kun et godt råd: Se at komme væk! De to andre registreringsmetoder er væsentligt nemmere at gå til, og det er disse to målemetoder, der anvendes i EA-Technology s produkter. Med hensyn til lyd, kan man nogle gange, med det blotte øre, høre en hvislen fra en isolator, endeafslutning eller en kværkformgods ( kopat ). Når udladningerne kan høres uden hjælpeudstyr er det sandsynligvis fordi: De er meget kraftige, man kan komme tæt på dem, eller fordi omgivelsesstøjen en meget lille. Ofte vil der slet ikke være en hørbar lyd. Derimod vil der altid være en højfrekvent lyd på omkring khz. Ultralydsdetektoren i både UltraTEV Detector og UltraTEV Plus+ er nøje afstemt til at måle i denne del af lydspektret. Den sidste målemetode er registrering af TEV (Transient Earth Voltage), hvilket betyder, at instrumenterne kan måle de meget små elektriske transienter, der ved en isolationsfejl vil løbe på overfladen af koblingsudstyrets udvendige kapsling. Transienterne kommer fra de elektromagnetiske impulser, der opstår, når der er en fejl i isolationen eller lignende. Transienterne vil løbe langs overfladen af kapslingen til en jordforbindelse, hvor de så forsvinder. Det er på koblingsanlæggets overflade, at UltraTEV Detector og UltraTEV Plus+ med en indbygget kapacitiv måleenhed kan detektere TEV. Anvendes i hele verden UltraTEV Detector og UltraTEV Plus+ anvendes allerede i mange lande verden over, og i flere af dem er det ved at blive en naturlig del af arbejdsprocessen ved både stationsbesøg, almindelige stationseftersyn, og i særdeleshed også ved koblinger. F.eks. har den britiske

5 styrelse med ansvar for arbejdspladsrelateret sundhed og sikkerhed ( Health and Safety Executive (det britiske arbejdstilsyn )) udarbejdet retningslinjer, der angiver, at målinger af partielle udladninger bør udføres på alle koblingsanlæg til mellem- og højspænding inden adgang til anlæggene. Retningslinjerne kan findes i publikationen HSG230 Keeping Electrical Switchgear Safe (2002). Målinger i Danmark Målinger med instrumenterne fra EA Technology har vist sig nyttige, da de første fejl allerede er fundet i Danmark. Fejlene blev fundet i forbindelse med en præsentation af instrumenterne, hvor Jens Møller fra var på besøg hos Hugo T. Sørensen fra Østjysk Energi (ØE). Forbindelsen mellem to koblingsanlæg i samme transformerstation var på grund af nedbrud blevet repareret, og man havde i den forbindelse valgt at genbruge endemufferne. Med UltraTEV Detector var det meget enkelt at afgøre, at der var PD tilstede, men for at bestemme størrelsen/mængden af udladninger, blev de efterfølgende målinger lavet med UltraTEV Plus+. Efter et par målinger, hvor forskellige udefrakommende støjsignaler blev elimineret, kunne det bestemmes, at kabelforbindelsen med vinkelstik og konusgennemføringer mellem de to koblingsanlæg formodentlig havde en fejl af middelsvær karakter. For at kunne lokalisere fejlen var det nødvendigt med et par koblinger, både i den station, hvor den formodede fejl var, og i andre stationer. En montør fra ØE foretog koblingerne og deltog i målingerne i stationen. Mange steder på anlægget blev der målt TEV, altså interne partielle udladninger. Overfladeudladninger blev også forsøgt målt, men var ikke til stede, altså ingen udladninger fra overflader på isolationen. For at teste flere målemetoder, foreslog montøren fra ØE at teste et Magnefix-anlæg, som han mente trængte til eftersyn. Her var der tydeligt brug for den anden målemetode, som UltraTEV Plus+ og UltraTEV Detector anvender, nemlig Ultrasonic. Med UltraTEV Detector var det meget nemt at se at der var noget galt. For at teste instrumenteternes funktion på lytte-området blev der foretaget en måling på en afstand af ni meter fra Magnefix-anlægget (det var ikke fysisk muligt at komme længere væk). Selv fra den afstand kunne det nemt afgøres, at der var overfladeudladninger, samt hvor i anlægget det kom fra. Skal man lytte fra større afstande bruges en parabolmikrofon. Billede 4 viser en ultrasonic måling med den indbyggede mikrofon. Figur 4 Ultra TEV Plus+ Måling ved Magnefixanlæg med overfladeudladninger

6 En nærmere undersøgelse med en lille lommelygte viser tydeligt tilstedeværelsen af overfladeudladninger to steder i anlægget. På figur 5 og 6 ses sporene heraf. Figur 5 og 6 Spor efter overfladeudladninger Begge målinger hos Østjysk Energi gav et godt indblik i, hvordan instrumenterne fra EA Tehcnology virker, og hvordan de kan være med til sikre person- og forsyningssikkerhed i fremtiden. Billeder af de to modeller med tilhørende tekst: Håndholdte modeller til måling UltraTEV Detector er den lille model, der med flerfarvede LED fortæller, om der er PD til stede. Den større model, UltraTEV Plus+, har i stedet for dioder et stort flerfarvet display, hvor mange informationer kan vises. For begge instrumenter gælder som noget nyt, at de måler både ultralyd og TEV samtidig. Med UltraTEV Detector kan man således lave en undersøgelse af f.eks. en 10/0,4 station på under 20 sekunder. Partielle udladninger kan findes i alle komponenter til højspændings transmission og distribution, både kabler, muffer, transformere, koblingsanlæg og diverse komponenter. Disse

7 partielle udladninger medfører årligt flere fejl der medfører ødelæggelser af udstyr, fare for montører og svækker forsyningssikkerheden for områder eller enkelte forbrugere. Med kendskabet til niveauet af de partielle udladninger, kan service og vedligeholdelse planlægges med udgangspunkt i konkrete målinger som UltraTEV Plus+ og Ultra TEV Detecor, kan udføre. er som nævnt i starten af artiklen forhandler af instrumenterne og vil meget gerne præsentere dem for alle, som er interesserede i at høre mere om partielle udladninger og instrumenterne til måling af dem. Nyttig information findes også i DEFU rapport 539 fra For mere information: Kontakt v. Eller hent den danske manuelle til Ultra TEV+Plus fra DESITEK s Hjemmeside: gå ind under downloads, vælg publikationer og skriv ae i søgefeltet.