Štandardná skúšobná metóda ASTM D1868-20 na detekciu a meranie impulzov čiastočného výboja (koróny) pri hodnotení izolačných systémov

Norma „ASTM D1868-20 Štandardná testovacia metóda na detekciu a meranie impulzov čiastočného výboja (koróny) pri hodnotení izolačných systémov“, ktorú vyvinula Americká spoločnosť pre testovanie a materiály (ASTM), opisuje testovaciu metódu na detekciu a meranie impulzov čiastočného výboja (koróny) na svorkách izolačného systému pri aplikovanom testovacom napätí a na určenie napätia začiatku a zhasnutia čiastočného výboja (koróny) pri zvyšovaní a znižovaní testovacieho napätia. Táto testovacia metóda je tiež užitočná pri určovaní veličín, ako je zdanlivé zaťaženie a frekvencia opakovania impulzov, spolu s integrovanými veličinami, ako je priemerný prúd, kvadratický pomer a výkon. Táto testovacia metóda je užitočná na testovanie napätí s frekvenciami v rozsahu od nuly (jednosmerné napätie) do približne 2000 Hz.

Táto skúšobná metóda je priamo použiteľná na jednoduchý izolačný systém, ktorý možno znázorniť ako dvojpólový kondenzátor. Túto testovaciu metódu možno použiť aj na izolačné systémy (s rozloženými parametrami), ako sú napríklad vysokonapäťové káble. V takýchto systémoch by sa mala venovať pozornosť javom útlmu a odrazu.

Na účely tejto normy sa uplatňujú nasledujúce rozsahy a definície:

• Ionizácia označuje proces, pri ktorom sa elektróny strácajú z neutrálnych molekúl alebo atómov alebo sa na ne prenášajú, čím vznikajú kladne alebo záporne nabité častice.
• Čiastočný výboj (koróna) označuje elektrický výboj, ktorý len čiastočne premosťuje izoláciu medzi vodičmi. Tento elektrický výboj, riadený procesom prechodnej ionizácie plynu, môže mať formu iskry charakterizovanej úzkym výbojovým kanálom alebo difúznej žiary s predĺženým alebo výrazne rozšíreným výbojovým kanálom. Čiastočné výboje sa vyskytujú v priestoroch naplnených plynom uzavretých v izolačných systémoch a vznikajú, keď sa napätie v týchto priestoroch zmení o hodnotu rovnajúcu sa ich prieraznému napätiu.
• Koróny sú čiastočné výboje, ktoré sa vyskytujú v plynoch v blízkosti vodiča. Tento termín sa používa aj na označenie čiastočných výbojov vo všeobecnosti.
• Nepretržité čiastočné výboje (nepretržitá koróna) sú výboje, ktoré sa opakujú v pomerne pravidelných intervaloch. Napríklad približne každý cyklus striedavého napätia alebo aspoň raz za minútu pri aplikovanom jednosmernom napätí.
• Nástupné napätie čiastočného výboja (koróny) je najnižšie napätie, pri ktorom dochádza k trvalým čiastočným výbojom nad stanovenú hodnotu (ktorá môže definovať povolený limit šumu pozadia), keď sa aplikované napätie postupne zvyšuje. Túto hodnotu môže ovplyvniť mnoho testovacích a vzorových parametrov a v niektorých prípadoch môže byť ťažké dosiahnuť opakovateľnosť.
• Zhasínacie napätie čiastočného výboja (koróny) je najvyššie napätie, pri ktorom sa čiastočné výboje nad stanovenú hodnotu už nevyskytujú, keď sa aplikované napätie postupne znižuje nad počiatočné napätie. Túto hodnotu môže ovplyvniť mnoho testovacích a vzorových parametrov a v niektorých prípadoch môže byť ťažké dosiahnuť opakovateľnosť.
• Impulzné napätie čiastočného výboja je svorkové impulzné napätie vyplývajúce z čiastočného výboja, ktoré je reprezentované ako zdroj napätia náhle privedený do série s kapacitou testovaného izolačného systému a detegovaný na svorkách systému v podmienkach otvoreného obvodu. Tvar, čas nábehu a veľkosť napätia impulzu čiastočného výboja závisia od geometrie dutiny, jej veľkosti, charakteru jej hraníc, typu plynu a tlaku v ňom a od parametrov prenosového média medzi výbojovým poľom a detektorom impulzov čiastočného výboja. Čiastočné výbojové impulzy iskrového typu majú výrazne kratšie doby nábehu v porovnaní s impulzmi tlejúceho typu.
• Množstvo čiastočného výboja (terminálny korónový náboj) je veľkosť individuálneho výboja v izolačnom systéme a vyjadruje sa ako prenos náboja meraný na termináloch systému. Nameraný náboj sa vo všeobecnosti nerovná náboju prenesenému v mieste výboja a má vzťah k energii výboja. Pre malú vzorku, ktorú možno považovať za jednoduchý koncentrovaný kondenzátor, sa rovná súčinu kapacity izolačného systému a napätia impulzu čiastočného výboja.
• Úroveň čiastočného výboja (koróny) je veľkosť najväčšieho prúdového výboja, ku ktorému dochádza počas pozorovania kontinuálnych výbojov.
• Priemerný výbojový (korónový) prúd je hodnota získaná vydelením súčtu absolútnych veľkostí jednotlivých výbojov v danom časovom intervale týmto časovým intervalom.
• Kvadratický pomer je súčet druhých mocnín veľkostí jednotlivých výbojov v danom časovom intervale vydelený týmto časovým intervalom.
• Energia čiastočného výboja (koróny) je energia odoberaná zo zdroja testovacieho napätia v dôsledku jednotlivého výboja.
• Strata výkonu čiastočného výboja (koróny) sa získa vydelením súčtu energií odoberaných zo zdroja testovacieho napätia jednotlivými výbojmi, ku ktorým dochádza v určitom časovom období, týmto časovým obdobím.
• Zdanlivá strata výkonu čiastočného výboja je súčet časových období všetkých amplitúd korónových impulzov vynásobený testovacím napätím termistora.
• Frekvencia impulzov čiastočného výboja (koróny) je priemerný počet impulzov výboja, ku ktorým dochádza za sekundu alebo iný určený časový interval. Počet impulzov môže byť obmedzený na impulzy nad vopred určenou prahovou veľkosťou alebo na impulzy medzi špecifikovanými dolnými a hornými limitmi veľkosti.
• Čiastočný výbojový impulz je napäťový alebo prúdový impulz, ktorý sa vyskytuje na určitom mieste v obvode v dôsledku čiastočného výboja.

Počas testovania je izolačný systém vzorky napájaný v testovacom obvode zo zdroja vysokého napätia. Čiastočný výboj (koróna) vo vzorke spôsobuje náhly prenos náboja a napäťový impulz na svorkách vzorky. Meracie zariadenie pripojené k svorkám je kalibrované a reaguje na napäťový impulz z hľadiska náboja prenášaného na svorkách.

Prítomnosť čiastočných výbojov (koróny) pri prevádzkovom napätí v izolačnom systéme môže spôsobiť výrazné skrátenie životnosti izolačného materiálu. Niektoré materiály sú náchylnejšie na tento typ poškodenia výbojom ako iné.

Prítomnosť čiastočných výbojov (koróny) v zdanlivo pevnej izolácii je možným indikátorom prítomnosti vnútorných dutín. Testy čiastočného výboja sú užitočné pri návrhu a kontrole lisovaných, laminovaných a kompozitných izolácií, ako aj vzoriek vo forme káblov, kondenzátorov, transformátorov, puzdier, statorových tyčí a rotačných strojov.

Naša organizácia, ktorá sa už roky snaží podporovať podniky zo všetkých sektorov širokou škálou testovacích, meracích, analytických a hodnotiacich štúdií, má silný personál, ktorý pozorne sleduje svetový vývoj v oblasti vedy a techniky a neustále sa zlepšuje. V tejto súvislosti sa podnikom poskytujú aj testovacie služby v súlade s normou „ASTM D1868-20 Štandardná testovacia metóda na detekciu a meranie vplyvov čiastočného výboja (koróny) pri hodnotení izolačných systémov“.