PD-testen vereisen te veel apparaten: veelvoorkomende problemen en oplossingen van experts

Bij het opstellen van een plan voor de diagnose van een elektrisch apparaat (een kabel, motor, generator, enz.) om partiële ontladingen op te sporen, stuiten velen waarschijnlijk op één specifiek punt: de lijst met benodigde apparatuur voor partiële ontladingstests lijkt buitengewoon lang! De ene offerte vraagt ​​om een ​​UHF-sonde, de andere om een ​​transiënte aardspanningssonde.

En ergens bevindt zich een HFCT-tang. We zouden zelfs kunnen overwegen om een ​​ladingsmeetset met bijbehorende kalibrator mee te nemen. Gedeeltelijke ontladingstest Het lijkt minder op één enkele activiteit en meer op een steeds langer wordende boodschappenlijst. Dit artikel onderzoekt waarom we uiteindelijk zo'n uitgebreide catalogus met apparatuur hebben gekregen, de werkelijke oorzaak van deze fragmentatie en de stappen die nodig zijn om apparatuur voor partiële ontladingstests aan te schaffen die aansluit bij de werkelijke behoeften en toepassingen van een elektrische installatie, in plaats van uw hele team te overladen met apparatuur.

Waarom er bij partiële ontladingstests zoveel apparaten nodig lijken te zijn

Partiële ontlading is een gebeurtenis die kan optreden wanneer een elektrisch veld zich lokaal concentreert en de elektrische weerstand van het isolatiemateriaal overschrijdt. Dit initieert een kleine, gelokaliseerde elektrische doorslag binnen het isolatiesysteem, die echter de ruimte tussen de geleiders niet volledig overbrugt. Elk van deze beginnende ontladingen voegt een beetje extra spanning toe en draagt ​​bij aan de geleidelijke vernietiging van de elektrische isolatie.

Deze signalen wijzen er dus op dat de isolatie van het object verslechtert en uiteindelijk volledig doorbrandt. Zie onze toelichting hierover. wat gedeeltelijke ontlading eigenlijk inhoudt Voor de onderliggende natuurkunde en het ontladingsmechanisme wordt hier niet ingegaan; dit artikel richt zich echter uitsluitend op het apparatuurprobleem.

Meerdere, onderling interactieve factoren veroorzaken deze toename in het aantal benodigde apparaten. Ten eerste manifesteert PD zich via verschillende afzonderlijke fysieke effecten – een radiofrequente golf, een stroompuls, een akoestische ping – die geen van alle volledig meetbaar zijn met één enkel type sensor. Ten tweede induceert de verscheidenheid aan te evalueren componenten – kabelaansluiting, doorvoer en schakelinstallatie – een verschillende koppeling en overdracht van de PD-gebeurtenis in het elektrische circuit.

Ten slotte kunnen standaarden gefragmenteerd raken op basis van meetmethoden, typen detectoren en categorieën van objecten, wat de complexiteit vergroot. Als we vijf soorten detectietechnologie vermenigvuldigen met vier soorten objecten en vervolgens de standaarden die op deze categorieën van toepassing zijn erbij optellen, ontstaat er een catalogus die oneindig lijkt. In het volgende worden deze drie vermenigvuldigingsfactoren één voor één ontleed.

De vier typen PD en de methoden om ze op te sporen.

Het is redelijk om partiële ontladingen (PD) onder te verdelen in vier categorieën op basis van hun oorsprong: in interne holtes van een isolator, langs het grensvlak of oppervlak (tracering), luchtionisatie als gevolg van scherpe metalen randen en kabelverbindingen of -aansluitingen. Elk type concentreert elektrische spanning op een andere plaats, en elke detectietechniek is ontworpen om een ​​andere fysieke eigenschap te identificeren – dus geen enkele techniek is op zichzelf voldoende.

De conventionele elektrische techniek gedefinieerd door IEC 60270 Het meet de stroompuls en levert de waarde voor de schijnbare lading in picocoulombs en werkt in een bandbreedte van minder dan ongeveer 1 MHz. IEC TS 62478 bevat een lijst met niet-conventionele technieken die in plaats daarvan radiofrequentie- en akoestische energie meten. TEV (transiënte aardspanning), een oude niet-invasieve diagnostische techniek, meet de spanningspiek aan de buitenkant van de behuizing van schakelapparatuur (indien deze een metalen constructie heeft).

UHF-sondes detecteren emissie in het spectrum van 300 MHz tot 3 GHz en werken goed voor gasgeïsoleerde schakelinstallaties; akoestische sensoren "horen" in het ultrasone frequentiebereik, vaak van 20 kHz tot 100 kHz. Een HFCT (hoogfrequente stroomtransformator) klem leest de PD-puls af als een stroompuls die in een aardingskabel wordt geïnjecteerd. Er is een vergelijkende evaluatie gepubliceerd van HFCT- en UHF-sensoren voor online PD-meting. Uit onderzoek bleek dat UHF een grotere gevoeligheid biedt voor kleine PD-ontladingen, terwijl de direct aangesloten HFCT-metingen indicatief zouden zijn voor grotere pulsen. De twee technieken vervullen dus afzonderlijke, maar complementaire rollen.

Als je een willekeurige kolom bekijkt, is de boodschap overduidelijk: vertrouw je alleen op TEV, dan zie je niets van het oppervlak; vertrouw je alleen op HFCT, dan glipt het corona-virus recht langs je heen. Daarom gebruikt een betrouwbaar PD-testprogramma meer dan één sensor – en zoals onze analyse van de verschillende soorten partiële ontlading Dit toont aan dat elke defectmodus aan een andere detector wordt gekoppeld.

Online versus offline PD-testen: twee verschillende methoden

Bij online testen wordt de partiële ontlading (PD) gemeten terwijl het apparaat onder spanning staat op de normale bedrijfsspanning. Bij offline testen wordt de spanning van het apparaat uitgeschakeld en vervolgens weer ingeschakeld vanuit een aparte hoogspanningsbron, zodat de testspanning kan worden verhoogd en op het testobject kan worden gehouden. Dit verschil is van belang voor het aantal apparaten, omdat elke route andere hardware vereist.

Kun je een gedeeltelijke ontlading testen zonder de apparatuur uit te schakelen?

Jazeker. Online PD-tests zijn er juist zodat je de lichten niet hoeft uit te schakelen. Je kunt een TEV- of UHF-scan uitvoeren van een schakelruimte terwijl deze nog in bedrijf is en, volgens monteurs in het veld, minder dan 15 minuten per ronde online PD-testen uitvoeren op elk van hun rotormachines, een paar keer per jaar. Die controle, die je ook gebruikt om PD op de bedrijfsspanning te zien – een defecte plek ontlaadt pas als de spanning omhoog gaat en een probleem verborgen blijft – heeft zijn beperkingen.

Een klein aandachtspuntje: specifiek voor afgeschermde stroomkabels, IEEE 400.3 Het beschouwt online en externe PD-tests als één gecombineerde diagnostische richtlijn, waardoor de scheiding tussen "twee instrumenten" meer een hulpmiddel bij de planning is dan een strikte scheiding.

PD-testen op kabels, transformatoren en schakelapparatuur

Een tweede factor die van invloed is op het aantal apparaten, is het apparaat zelf. Verschillende ontladingen hebben verschillende effecten, afhankelijk van wat er defect is. De voorkeursmethode verschilt daarom per type apparaat.

Kabelsystemen en accessoires

Bij middenspannings- en hoogspanningskabels ontstaat de partiële ontlading (PD) vrijwel altijd bij kabelverbindingen en kabelaansluitingen, waar de controle van de kabelisolatie het minst nauwkeurig is. Een HFCT (High Frequency Current Test) die op de aardingsband van de kabelafscherming wordt aangebracht, is het meest gebruikte hulpmiddel voor kabeltesten – meestal in combinatie met een VLF-systeem (Very Low Frequency) voor offline meting van partiële ontladingen tijdens de inbedrijfstelling. Er zijn twee praktische problemen die in het veld worden geconstateerd: toegang tot de aardingsband van de afscherming en ruis die langs de kabel wordt geleid. Zie onze aantekeningen over hoogspanningstestprocedures als u van plan bent om PD-testen op te nemen in een breder kabelacceptatieplan.

Transformatoren en roterende machines

Voor vloeistofgevulde transformatoren hanteren ze een andere standaard. IEEE C57.113Dit definieert IEC 60270-conforme meetcircuits en kalibratie voor het te testen apparaat, zoals transformatoren en shuntreactoren. Hetzelfde geldt voor roterende machines, waar de IEC 60034-27-standaardreeks offline en online testen beschrijft voor zowel motoren als generatoren. De recentere IEC TS 60034-27-6 introduceert nu ook online PD-meting voor machines die zijn aangesloten op frequentieomvormers, wat gevolgen heeft voor alle installaties met een groot aantal frequentieomvormers.

Schakelapparatuur en GIS

Voor metalen schakelinstallaties is de standaard niet-invasieve test TEV. Voor gasgevulde schakelinstallaties is dit echter UHF. Een eenvoudige, maar soms onmisbare tip is dat u schakelkasten ook kunt testen door simpelweg een TEV-sensor aan te sluiten op de kabel die de schakelkast binnenkomt en die vervolgens de afscherming in het schakelpaneel raakt. Dit geeft vaak een sterkere meting dan rechtstreeks testen van het paneel. Dat is de belangrijkste reden waarom speciaal gebouwde schakelkasten worden gebruikt. apparatuur voor het testen van gedeeltelijke ontladingen Het is de bedoeling dat ze meerdere invoermethoden combineren in plaats van als een apparaat met één enkele functionaliteit te worden geleverd.

Kun je partiële ontladingen in schakelapparatuur opsporen door de kabel te testen?

Ja, over het algemeen kan dat. Omdat de afscherming via aarde verbonden is met de schakelkast, kan een TEV (Target Equipment Variable) zich koppelen aan alles wat er in het schakelpaneel gebeurt door direct op de kabelafscherming te meten waar deze het paneel binnenkomt. Het kan een handige manier zijn om snel gebieden te scannen, maar het is geenszins een vervanging voor directe meting in het paneel, omdat het alleen bevestigt dat er iets aanwezig is in het gekoppelde systeem en niet noodzakelijkerwijs precies definieert wat/waar. Ik zeg vaak tegen gebruikers dat het erom gaat de noodzaak van een gedetailleerd onderzoek en de kosten/baten in termen van uitvalduur te bevestigen voordat ze een uitgebreide onderzoekskit inzetten.

Hoeveel PD-instrumenten heb je eigenlijk nodig?

Het meest voor de hand liggende antwoord op het dilemma waar de titel naar verwijst – en ja, de situatie is echt een dilemma voor de meeste nutsbedrijven – is: koop niet één apparaat dat belooft alles te kunnen, en volg ook geen simpel recept zoals 'elk nutsbedrijf moet drie apparaten hebben'. In deze handleiding reduceert een eenvoudige beslissingsboom – de 4-vragen PD Instrument Sizer – het probleem tot vier vragen, en dus vier beslissingen, waardoor het niet nodig is om catalogi door te bladeren.

De meeste kopers kopen te veel als ze tegelijkertijd antwoord geven op vraag drie (beide/en) en vraag één (alles/en). Scheid uw belangrijkste bezittingen en u zult de lijst snel inkorten. Onze gids over hoe kies je de juiste apparatuur voor een partiële ontladingstest? en de checklist van Kenmerken waar je op moet letten bij een partiële-ontladingsanalysator. Werk de specificaties in detail door.

PD-testen zijn vrij eenvoudig – 15 minuten per apparaat – maar er is een deskundige technicus nodig om de resultaten correct te interpreteren. Het instrument kost bijna niets.

6 fouten die het aantal apparaten voor persoonlijke ontwikkeling (PD) verhogen

Bij te veel aangeschafte PD-toolkits blijkt uit de praktijk dat er zes veelgemaakte fouten zijn.

• 1. De één-voor-één-methode. Wanneer nieuwe apparatuur wordt toegevoegd, wordt er weer een aparte unit gespecificeerd. De aanschaf van één meerkanaalsanalysator is goedkoper dan de aanschaf van drie afzonderlijke apparaten met één kanaal over een periode van 3 jaar.
• 2. Onvoldoende ruisonderdrukking. Moeilijk te detecteren PD-signalen kunnen verloren gaan in ruis van een machine die met een marge van meer dan 60 dB boven de PD-meetwaarde werkt. Het vervangen van een slecht filterend apparaat lost niets op; verbeterde ruisfiltering is wat nodig is.
• 3. Geen kalibratieschema. Ladingmeting onder de IEC 60270-standaard De nauwkeurigheid is afhankelijk van een kalibratiefactor, of k-factor, en een kalibrator, die telkens opnieuw moeten worden bevestigd wanneer de configuratie van de testopstelling verandert. Zonder kalibratie is de meting van het apparaat betekenisloos en moet een tweede instrument worden aangeschaft ter bevestiging.
• 4. Onvoldoende gevoeligheidsbereik van de sensor. Een sensor die geschikt is voor GIS-toepassingen is bijvoorbeeld niet geschikt voor kabelaansluitingen. Door vooraf vastgestelde, op de installatie afgestemde gevoeligheid te gebruiken, worden veel afgekeurde, ongeschikte meetinstrumenten voorkomen.
• 5. Onderschatting van outsourcing. Als slechts een handvol apparaten om de twee jaar gecontroleerd wordt, zijn de kosten voor het inhuren van een gespecialiseerde externe dienstverlener lager dan de totale kosten voor een interne afdeling die zelf hardware gebruikt, om nog maar te zwijgen van de kosten voor training en kalibratie.
• 6. Vendor lock-in valkuil. Sondes die alleen communiceren met een door een leverancier geleverd instrument, vereisen dat de gehele kit wordt vervangen bij een upgrade. Een uitgangsapparaat moet echter minimaal op standaarden gebaseerd zijn, met kalibreerbare ladingen.

De normen die bepalen welk instrument u nodig hebt

Waarom is PD-testen dan zo wijdverbreid in de verschillende apparaten? Omdat er geen enkele standaardiseringsinstantie is die het onderwerp reguleert. Standaarden worden ingedeeld op basis van het onderwerp (wat wordt er gemeten) of op basis van de apparatuurklasse; de ​​standaard waaraan je moet voldoen, bepaalt dus tot welke klasse instrument je behoort.

Wat is de standaard voor het testen op gedeeltelijke ontlading?

Er is niet één enkele norm. IEC 60270 is de kernnorm voor ladingsgebaseerde PD-metingen, en de vierde editie ervan werd gepubliceerd in 2025, ter vervanging van de lang bestaande editie uit 2000. Het is geen op zichzelf staande norm: IEC 60270 verwijst zelf voor werkzaamheden met hogere frequenties naar IEC TS 62478, en apparaatspecifieke normen nemen het vanaf daar over. IEEE 400.3 Voor kabels geldt IEEE C57.113, voor transformatoren de IEC 60034-27-serie en voor roterende machines de IEC-norm. De ogenschijnlijk fundamentele vraag "Welke norm moet ik volgen?" wordt al snel "Welk apparaat wordt gemeten en op welke manier?". Het antwoord op die vraag bepaalt vervolgens uw lijst met normen. De verschillen in normen leiden tot verschillen in de benodigde meetinstrumenten.

PD-testen versus Hipot, Tan Delta en isolatieweerstand

Een deel van de schijnbare explosie aan apparaten komt echter voort uit verwarring met andere belangrijke testnormen voor hoogspanningsisolatie. Deze normen zijn NIET gelijkwaardig en inzicht in de relatie tussen PD en andere belangrijke normen kan onnodige dubbele investeringen voorkomen.

Van de vier vormen van hoogspanningstesten is de partiële ontladingstest (PD-test) de enige die daadwerkelijk een fysiek punt van een actieve fout lokaliseert én een trendmatige respons geeft die aangeeft hoe snel de fout verslechtert. De HIPOT-test meet daarentegen iets heel anders: kan een isolatiemateriaal een overbelasting verdragen en daarbij perfect intacte isolatie beschadigen? Een programma dat al gebruikmaakt van HIPOT- en tan-delta-testen, hoeft PD-testen niet te vermijden, maar voegt ze toe vanwege de waarschuwings-, risico-evaluatie- en diagnostische mogelijkheden die ze bieden en die geen enkele andere testmethode biedt. Zie ons overzicht voor meer informatie over hoe deze methoden op elkaar aansluiten. Testmethoden voor hoogspanning en hun toepassingen.

Steekproefsgewijze tests versus permanente Parkinson-monitoring

Een laatste beslissing met betrekking tot de apparatuur betreft de vraag of u testapparatuur meeneemt naar het object, of dat u een instrument permanent op het object laat geïnstalleerd. Eenmalige tests voor PD (partiële ontlading) leveren zelden significante conclusies op zonder een vergelijking met eerdere metingen. De meeste professionals leggen de nadruk op de trend in PD-activiteit in plaats van op een geïsoleerde test bij het opsporen van defecten, wat het probleem vanuit een ander perspectief bekijkt.

Hoewel het een extra apparaat in uw gereedschapskist kan zijn, vervangt het concept van continue PD-monitoring effectief een potentieel kostbare, doorlopende reeks inspecties door één enkel instrument. Het detecteert betrouwbaar plotselinge en snel ontwikkelende storingen tussen geplande bezoeken. De kosten voor slechts één permanent monitoringsinstrument op een bijzonder kritiek onderdeel, zoals een transformator, zijn doorgaans veel lager dan de kosten van routinematige periodieke inspecties, inclusief reiskosten en de tijd van een technicus. Het is geen "wij tegen zij"-situatie: binnen een PD-test- en monitoringsprogramma werken spot-type instrumenten en permanent geïnstalleerde monitors juist samen. Bekijk de uitgebreidere informatie. hoogspanningstestapparatuur bereik om te zien waar elk past.

Branchevooruitzichten: Waarom PD-instrumenten fuseren

Gelukkig voor iedereen die het zat is om apparaten te tellen, is de markt het eens met de trend van het minste aantal apparaten. De markt voor partiële-ontladingstestapparatuur, die in 2025 een waarde van ongeveer 1.05 miljard dollar had, zal naar verwachting in 2034 de 1.85 miljard dollar overschrijden met een samengestelde jaarlijkse groei van bijna 6.7%, hoewel de prognoses per bedrijf verschillen. De meeste inkomsten komen momenteel van desktop- en tafelapparatuur, maar marktonderzoekers voorspellen een aanzienlijke groei voor draagbare en multifunctionele systemen.

Als u in 2026 aanschaft, zult u twee grote veranderingen zien. Ten eerste: we zien een toenemend aantal multichannel-instrumenten met TEV-, UHF-, HFCT- en akoestische ingangen ingebouwd in één analyzer, een soort "universeel" diagnostisch instrument, waardoor het aantal apparaten dat in dit artikel wordt besproken, feitelijk tot nul wordt gereduceerd! Ten tweede: er is een verschuiving van incidentele, handmatige tests naar continue online monitoring, en kleinere sensoren in combinatie met patroonherkenning met AI/machine learning maken permanente monitoring eindelijk haalbaarder.

Geen zorgen, ook de normwaakhonden houden de zaak in de gaten – Editie 4 van IEC 60270, de belangrijkste IEC-norm voor ladingsmeting, verschijnt naar verwachting in 2025. Uw volgende analyzer die u nu aanschaft, zou dus aan Editie 4 moeten voldoen. Als u in 2026 een of meerdere instrumenten koopt: kies dan voor een multifunctioneel instrument dat aan de normen voldoet in plaats van een instrument met één functie. Dat is de oplossing voor het probleem van het beperkte aantal apparaten.

Veelgestelde Vragen / FAQ