Proces starzenia się i degradacji układu izolacyjnego maszyn elektrycznych następuje w wyniku działania wielu czynników. Czynnikami tymi najczęściej są: zmiany temperatury, siły mechaniczne, drgania, zabrudzenie i zapylenie, wilgoć, a także wpływ pola elektrycznego.

Ocena kondycji układu izolacyjnego oraz śledzenie procesów starzeniowych w izolacji maszyn elektrycznych ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia ciągłości pracy i zapobiegania awaryjnym wyłączeniom. Z uwagi na złożoną strukturę układu izolacyjnego, ocena stanu izolacji z wykorzystanie tradycyjnie stosowanego współczynnika R60/R15 jest niemiarodajna.

Z tego względu w firmie Energotest – Diagnostyka badania stanu izolacji maszyn elektrycznych wykonujemy z wykorzystaniem następujących metod diagnostycznych:

• Diagnostyka stanu izolacji maszyn elektrycznych z wykorzystaniem wielokryterialnej metody prądu stałego (WMPS),
• Pomiary metodą rampy wysokonapięciowej Ramp-test,
• Pomiary napięciem krokowym SV,
• Wyznaczenie wskaźników PI i DD,
• Pomiary wyładowań niezupełnych w izolacji maszyn elektrycznych,
• Pomiary kąta stratności dielektrycznej tgδ

Diagnostyka stanu izolacji wielokryterialną metodą prądu stałego ( WMPS )

Metoda ta pozwala na wykonanie oceny stanu układu izolacyjnego oraz śledzenie zmian starzeniowych. Badaniu mogą być poddawane zarówno maszyny elektryczne WN jak i NN. Stosowanie pomiarów prądem stałym jest zalecane przez PN-E-04700 załącznik A jako rozszerzenie badań podstawowych. Uzyskane wyniki pomiarów stanowią dla nas punkt odniesienia do okresowej oceny stopnia zużycia układu izolacyjnego.

W obecnej chwili spólka dysponuje aparaturą automatyzującą cały proces pomiaru metodą WPMS. Pozwala to na ograniczenie do minimum wpływy błędów ludzkich.
Maksymalne napięcie testowe posiadanego przez nas urządzenia wynosi 30 kV.

W ramach diagnostyki izolacji wykonujemy następujące pomiary:

• Pomiar prądów I15 = f(U) i I60 = f(U) oraz wyznaczenie hipotetycznego napięcia przebicia układu izolacyjnego,
• Rejestracja przebiegu czasowego prądu upływu Iup = f(t)
• Pomiar odbudowy napięcia Uodb. = f(t)
• Wyznaczenie współczynnika oceny kondycji izolacji (Współczynnik „Ł” )

Diagnostyka z wykorzystaniem Ramp-testu

Pomiar stanu układu izolacyjnego napięciem narastającym w sposób płynny ( Ramp test ) pozwala prowadzić próby wysokonapięciowe z mniejszym narażeniem układu izolacyjnego na przebicia. Pomiar jest prowadzony przy ciągłej obserwacji zmian prądu upływu i rezystancji izolacji. Pozwala to na przerwanie testowania w przypadku nadmiernego wzrostu prądu. Ocenie podlega przebieg napięciowy prądu upływu i rezystancji izolacji. Badanie to jest wykonywane zgodnie ze standardem IEEE Std 95™-2002.

Pomiary PI, SV oraz DD

• Badanie wskaźnika polaryzacji (PI) jest pomiarem rezystancji izolacji w czasie. Polega na dokonywaniu następujących po sobie odczytach w ściśle określonych odcinkach czasu. Wartość wskaźnika polaryzacji jest stosunkiem wielkości rezystancji izolacji po 10 i 1 minucie. Jego wielkość może dać zgrubna informację na temat stanu izolacji. Jednak uzyskane przebiegi czasowe powinny zawsze być interpretowane w oparciu o dane historyczne.

• Pomiar napięciem krokowym (SV) polega na podawaniu na diagnozowany układ izolacyjny napięcia narastającego krokowo. Odpowiednie wielkości są rejestrowane. Ocenie podlega zmiana wielkości rezystancji izolacji.

• Pomiar rozładowania dielektryka (DD) został opracowany z myślą o diagnozowaniu uszkodzeń izolacji wielowarstwowych. Parametr ten znajduje zastosowanie w diagnostyce stanu izolacji obiektów o pojemności od 0,2 µF do 10 µF.

Pomiary współczynnika stratności dielektrycznej tg δ

Pomiar stratności dielektrycznej tg d (tan delta) i pojemności uzwojeń jest jednym ze składników kompleksowej oceny stanu izolacji oraz postępujących procesów starzeniowych układów izolacyjnych. Zaleca się aby pomiary stratności dielektrycznej tg d i pojemności uzwojeń wykonywać zarówno dla nowowytworzonych maszyn elektrycznych jak i maszyn będących w eksploatacji.

W trakcie pomiarów wyznaczamy:

• współczynnik stratności dielektrycznej tg d,
• pojemność mierzonego obiektu,

Ponadto dla maszyn elektrycznych wirujących wyznaczamy:

• charakterystykę kąta stratności dielektrycznej tg d w funkcji napięcia pomiarowego zmierzoną dla każdego uzwojenia w stosunku do ziemi i uziemionych pozostałych uzwojeń,
• maksymalny przyrost współczynnika stratności dielektrycznej tg d przy przyroście napięcia probierczego o 0,2Un.

Przebiegi i wielkości charakterystyczne są porównywane między kolejnymi fazami oraz danymi historycznymi.

Podstawowe grupy urządzeń dla których prowadzimy pomiary kąta stratności dielektryczne tgd to:

• maszyny elektryczne wirujące – generatory, silniki elektryczne,
• transformatory a szczególności transformatory grupy pierwszej i drugiej,
• przepusty izolatorowe.

Pomiar realizowany jest przy pomocy wysokonapięciowego mostka sheringa MIDAS firmy HEAFELY TETTEX. Ponadto posiadany przez nas mostek MIDAS posiada wbudowaną bazę danych, dzięki której możliwa jest archiwizacja uzyskiwanych wyników oraz szybkie, wykonywane w trakcie porównanie uzyskiwanych charakterystyk z danymi z pomiarów wcześniejszych.

Pomiary wyładowań niezupełnych maszyn elektrycznych ( WNZ )

Pomiary i analizę wyładowań niezupełnych wykonujemy przy pomocy analizatora TE571.2 Badania wyładowań niezupełnych w izolacji maszyn elektrycznych są nieniszczącą metodą pozwalającą określić kondycję zarówno nowo wytworzonego układu izolacyjnego, jak i poddanego podczas wieloletniej eksploatacji oddziaływaniom elektrycznych, mechanicznych i termicznych procesów degradacji.

Wyładowania niezupełne w diagnozowanej izolacji charakteryzujemy między innymi przy pomocy następujących parametrów:

• Ładunek pozorny q,
• Średni prąd wyładowania,
• Liczba wyładowań,
• Wskaźnik D – jest to suma kwadratów ładunków pozornych w danym czasie podzielona przez ten czas,
• Moc wyładowania,
• Napięcie zapłonu wyładowań niezupełnych,
• Napięcie gaśnięcia wyładowań niezupełnych.

Wykonujemy również klasyfikację porównawczą w oparciu o komputerową bazę uszkodzeń tzw. fingerprint.