strona
468
www.energetyka.eu lipiec2019
Tradycyjnymi i sprawdzonymi materiałami do konstrukcjiizolato-rów są porcelana i szkło. Do zalet tych materiałów można zaliczyć: trwa-łość, dobre właściwości mechaniczne oraz dużą odporność na działanie czynników środowiskowych i wyładowań powierzchniowych. Niestety materiały te nie są pozbawione wad, a są nimi kruchość i wysoka war-tość swobodnej energii powierzchniowej [1].
Coraz częściej stosowaną alternatywą dla izolatorów ceramicznych są wysokonapięciowe izolatory kompozytowe [2]. Jednym z najistotniej-szych czynników mających wpływ na proces starzenia izolacji, a co za tym idzie na właściwości izolacyjne izolatorów jest generowanie na jego powierzchni wyładować niezupełnych. Metody diagnostyczne wykry-wania wyładowań niezupełnych dzieli się na inwazyjne i nieinwazyjne. Metody inwazyjne wymagają stosowania specjalnych sąd pomiarowych, które wyrażają wartość WNZ w pC oraz konieczne jest odłączenie te-stowanego urządzenia od zasilania podczas podłączania i odłączania aparatu pomiarowego. Alternatywne metody nieinwazyjne nie wymagają ingerencji w działanie urządzenia, są dzięki temu bezpieczniejsze dla osób wykonujących pomiary [3]. Metody i techniki stosowane do wykry-wania, lokalizacji i pomiaru intensywności WNZ od dawna są udoskona-lane i rozwijane w wielu ośrodkach badawczych na świecie [4].
Schemat układu pomiarowego
Metodyka przeprowadzenia pomiarów
Badania zostały przeprowadzone na kompozyto-wym izolatorze odciągokompozyto-wym średniego napięcia w po-włoce kauczukowej typu FCI SML 70 kN oraz na izola-torze ceramicznym średniego napięcia, w stałych wa-runkach środowiskowych. Rozkład powierzchniowych wyładowań niezupełnych został zliczony i zarejestrowa-ny metodą nieinwazyjną za pomocą specjalistycznej ka-mery UV. Pomiary wykonane zostały w zakresie od 0 do 110 kV w odstępie co 5 kV, przy temperaturze powietrza 23°C i wilgotności względnej 40%.
Aparatura pomiarowa
Paweł Frącz, Daria Wotzka, Mirosław Gryszpiński
Department of Electrical, Control and Computer Engineering Institute of Electric Power Engineering and Renewable Energy University of Technology, Opole
Porównanie rozkładu wyładowań niezupełnych
na powierzchni izolatorów ceramicznych i kompozytowych
Comparison of partial discharges distribution
on the surface of ceramic and composite insulators
Rys. 1. Schemat elektryczny wysokonapięciowego układu pomiarowego 1 – lampka kontrolna, 2 – regulator napięcia, 3 – zabezpieczenie nadprądowe,
4 – przełącznik, 5 – transformator probierczy, 6 – rezystor ochronny, 7 – woltomierz elektrostatyczny, 8 – badany obiekt
Rys. 2. Specjalistyczna kamera UV
W pomiarach wykorzystana została specjalistyczna kamera UV DayCor. Kamera pracuje w zakresie spek-tralnym 250-280 nm. Obraz rejestrowany jest przez matryce 640 x 480 pikseli o czułości UV 3∙10-18 W/cm2. Jednoczesna praca w spectrum światła widzialnego VIS i promieniowania UV oraz pomiar intensywności wyłado-wań niezupełnych stanowią charakterystykę możliwości
lipiec
2019
www.energetyka.eu strona469
Na rysunku 4 zaprezentowano obrazy wykonane kamerą UV przedstawiające rozkład wyładowań elektrycznych na po-wierzchniach izolatorów kompozytowego i ceramicznego.Podsumowanie
Wyniki przeprowadzonych badań jednoznacznie wskazują na zdecydowanie lepsze właściwości izolatorów kompozyto-wych po względem odporności na generowanie powierzchnio-wych wyładować niezupełnych. Zastosowana metoda nieinwa-zyjna jest bezpieczna dla prowadzącego pomiary i pozwala na dokładne zobrazowanie obszarów, gdzie jest największa liczba generowanych wyładowań elektrycznych.
PIŚMIENNICTWO
[1] Bretuj W., Zachowanie się układu hybrydowego izolatorów kompozytowego i ceramicznego w warunkach eksploata-cyjnych, „Przegląd Elektrotechniczny” 2016, vol. 1, no. 10, p. 173-176.
[2] Wieczorek K., Wyładowania niezupełne na izolatorach kom-pozytowych, „Przegląd Elektrotechniczny” 2016, vol. 1, no. 10, p. 169-172.
[3] Frącz P., Urbaniec I., Turba T., Krzewiński S., Diagnosis of High Voltage Insulators Made of Ceramic Using Spectrophotometry, “J. Spectrosc” 2016, vol. 1, p. 1-17.
[4] Frącz P., Measurement of optical signals emitted by surface di-scharges on bushing and post insulator, “IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul.” 2013, vol. 20, no. 5, pp. 1909-1914.
Rys. 3. Charakterystyki porównawcze liczby zliczeń WNZ w zależności od przyłożonego napięcia
aparatury. Rejestrowanie promieniowania UV generowanego przez powierzchniowe wyładowania niezupełne możliwe jest także przy świetle dziennym.
Wyniki pomiarów
Wyniki przeprowadzonych badań wykazują, że liczba gene-rowanych powierzchniowych wyładowań niezupełnych jest więk-sza na powierzchni izolatora ceramicznego niż na powierzchni izolatora kompozytowego. Wartości zliczeń zanotowanych przez kamerę UV przedstawiono na charakterystyce w zależności od przyłożonego napięcia na rysunku 3.
Napięcie Izolator kompozytowy Izolator ceramiczny
90 kV
100 kV
110 kV
Rys. 4. Rozkład porównawczy wyładowań niezupełnych dla izolatora kompozytowego i izolatora ceramicznego
Napięcie U [kV] Liczba zliczeń WNZ [-] 90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Izolator kompozytowy czysty, suchy
