Новини діагностики - червень 2025 - Актуальність трендів для інтерпретації даних про частковий розряд обмотки статора (ЧР)

Опубліковано в: News

Часткові розряди (ЧР) - це невеликі електричні іскри, які виникають, коли всередині або на поверхні високовольтної ізоляції обмоток статора в двигунах і генераторах є порожнечі. Ці імпульси ЧР можуть виникати внаслідок процесів виробництва/монтажу, теплового зносу, забруднення обмоток або переміщення стрижнів статора під час роботи.


У міру погіршення стану ізоляції кількість і величина імпульсів ЧР збільшується. Хоча величина імпульсів ЧР не може бути безпосередньо пов'язана з залишковим ресурсом обмотки, подвоєння величини імпульсів ЧР приблизно кожні 6 місяців вже давно використовується як «емпіричне правило», що вказує на швидке погіршення стану ізоляції [1,2]. У цій статті ми досліджуємо достовірність цього наближення, вивчаючи тенденції, зібрані протягом багатьох років у базі даних ФР Iris Power [3]. Після накопичення всіх наявних даних випробувань до кінця 2025 року, які налічували понад мільйон записів, була ретельно сформована база даних з використанням наступних критеріїв відбору:

  • Тільки лінійні тести, отримані під час нормальної роботи.
  • Тільки один результат випробувань для кожного датчика.
  • Останнє випробування при повному навантаженні та температурі гарячої обмотки статора (FLH).
  • Будь-який тест з сумнівними результатами був відкинутий.

Після застосування цих критеріїв статистично незалежні результати випробувань були проаналізовані за допомогою чисел Qm. Першим кроком аналізу для визначення значущості тенденції ЧР є порівняння результатів у цій базі даних поточного випробування з будь-якими попередніми результатами випробувань. У цьому аналізі використовуються дві значущі тенденції: короткострокова та довгострокова. Мета короткострокового тренду - визначити, чи відбулися раптові та значні зміни порівняно з попереднім тестом. Зміни в рівнях ФД зазвичай розвиваються повільно. Значні зміни в бік підвищення або зниження за короткий час викликають занепокоєння і вказують на необхідність якнайшвидшого повторного тестування, щоб визначити, чи є зміна постійною або періодичною.

Рішення про технічне обслуговування не повинні прийматися ізольовано на основі однієї зміни в малюнку - PD має стохастичну природу і може сильно залежати від змін в умовах експлуатації та навколишнього середовища.


Метою аналізу довгострокової тенденції є визначення того, чи існує помітна довгострокова тенденція до зростання через поступове старіння. Аналіз довгострокової тенденції - це лінійне регресійне порівняння з «найкращими» вимірюваннями за всіма відповідними датами випробувань у базі даних для конкретного активу. Довгострокові тенденції можуть бути неможливими, якщо поточні результати випробувань виходять за межі норми, тобто вважаються необґрунтовано високими або низькими значеннями відносно тренду. Якщо встановити лінію тренду для випробувань на протікання випрямленого струму, проведених протягом певного періоду, буде очевидно, що більшість з них демонструють коливання вгору і вниз між послідовними випробуваннями. Однак зі старінням ізоляційної системи з часом спостерігатиметься загальний, легко помітний висхідний рух ЧР. Старіння - це дуже повільний процес, який зазвичай відбувається протягом багатьох років, і раптових змін у результатах випробувань на ЧР не очікується. Типовий життєвий цикл ЧР активу, як показано на рисунку 1, показує, що на новій машині ЧР часто починається з відносно високого рівня, а потім знижується в міру того, як обмотка осідає протягом перших 12-18 місяців до «базового» рівня [2].

Після цього протягом багатьох років спостерігаються відносно стабільні рівні, з можливими незначними коливаннями, зумовленими впливом мінливого навколишнього середовища та умов експлуатації. Як тільки проблема розвивається, рівні PD досить швидко зростають, а потім можуть стабілізуватися на високому рівні [2]. Якщо вдається усунути пошкодження, то рівні можуть знизитися до тих, що спостерігалися до виникнення проблеми, і процес повторюється - з багаторічною відносно стабільною активністю, поки рівні ЧР знову не почнуть зростати. Часто для зниження активності PD на машині можна провести технічне обслуговування. Прикладами технічного обслуговування, які, як відомо, успішно знижують активність частинок, є повторне розклинювання, очищення, занурення і запікання, а також ремонт покриттів, що знаходяться під напругою, що викликають корозію. Якщо джерело ЧР знаходиться в основній масі ізоляції (зазвичай через неякісне виготовлення, термічне старіння або циклічне навантаження), ремонт може бути неефективним для зменшення ЧР.

Висновок
На основі цього обмеженого аналізу бази даних можна зробити висновок, що існує кореляція між високим рівнем ФП та результатами, які демонструють тенденцію до зростання (висхідний тренд або швидке погіршення). Хоча цей аналіз не повністю підтверджує визначення «швидкого погіршення» як «подвоєння ФП протягом шестимісячного інтервалу», він свідчить про те, що за наявності «швидкого погіршення» величина ФП, ймовірно, буде високою або дуже високою. Крім того, на основі аналізу, проведеного третьою стороною, було показано, що коли ЧР є високою або дуже високою, існує проблема в обмотці статора [4]. Чи призведе ця «проблема» до передчасного виходу з ладу в системах ізоляції на основі слюди, залежить від механізму, який є джерелом ЧР, а не від самої ЧР.

Рисунок 1: Загальна тенденція протягом терміну служби обмотки статора
Рисунок 1: Загальна тенденція протягом терміну служби обмотки статора
 
 
ЛІТЕРАТУРА
1. J.F. Lyles, T.E. Goodeve, and G.C. Stone, «Використання технології діагностики для визначення потреб в обслуговуванні обмоток генератора», Hydro Review Magazine, червень 1993, с. 59-67.
2. G.C. Stone, «Перспектива онлайн-моніторингу ЧР для оцінки стану ізоляції обмотки статора обертової машини», IEEE Electrical Insulation Magazine, вересень 2012 р., с. 8-13.
3. В. Уоррен, «Випробування часткових розрядів - звіт про прогрес», конференція Iris Rotating Machine, Новий Орлеан, Лос-Анджелес, червень 2013 р.
4. Моган, К.В. "Частковий розряд - цінний інструмент оцінки обмотки статора", "Електрична ізоляція", 2006. Звіт про конференцію Міжнародного симпозіуму IEEE 2006 року, Onpage(s): 388 - 391.