Proiectul SD: Spectroscopia dielectrica pentru diagnosticarea izolatiei

Proiectul SD: Spectroscopia dielectrica pentru diagnosticarea izolatiei

Director proiect: Ing. Dorin Popa (ICMET Craiova)

Izolatia electrica a echipamentelor energetice sufera un proces continuu de imbatranire in conditii normale. Ea se degradeaza sever ca urmare a solicitarilor termice si electrice din retea. Imbatranirea conduce direct la reducerea drastica a duratei de viata. In multe cazuri apar defecte care afecteaza functionarea sigura a sistemului energetic. Acest sistem asigura transmisia si distributia vitala a energiei electrice.

Cercetarea actuala este directionata spre o intelegere mult mai buna a fenomenului de imbatranire. Scopul este gasirea de noi tehnologii avansate de diagnosticare a izolatiei. Dorim o estimare corecta a duratei de viata ramasa pentru echipamente. Pe plan mondial sunt aplicate deja mai multe tipuri de mentenanta preventiva. Ele asigura securitatea functionarii sistemului cu costuri financiare cat mai mici.

Un prim pas a fost selectarea metodelor de investigare a starii izolatiei electrice. Au fost alese metode care aduc informatii complet obiective si extrem de precise. Am selectat analiza gazelor dizolvate in ulei pentru etapa vitala de prevenire. Am ales masurarea descarcarilor partiale pentru evidentierea defectelor grave din sistem.

Proiectul abordeaza o metoda tehnologica complet noua si revolutionara in domeniu. Utilizam analiza in domeniul frecventa a raspunsului izolatiei studiate. Aceasta evidentiaza perfect defectele incipiente si apreciaza exact durata de viata ramasa. Metoda este mult mai putin influentata de variatia temperaturii de lucru. De asemenea, nu este afectata de geometria complexa a echipamentului expertizat.

Vom utiliza modelarea asistata de calculator si experimentari fizice in laborator. Testele se fac pe machete de izolatie cu grade presetate de infestare severa. Se vor determina precis pierderile dielectrice in functie de frecventa aplicata. Evaluam starea functionala a izolatiei prin comparare directa in timpul diagnosticarii. Procedura va fi validata prin masurari efective pe transformatoare de putere si masura. Testele se fac atat in laborator cat si in regim on-site.

Influenta temperaturii si a umiditatii

Studiul a analizat tehnicile cunoscute pentru o diagnosticare obiectiva a echipamentelor. Metodele actuale sunt puternic influentate de factori de mediu si de imbatranire. Temperatura izolatiei schimba radical continutul de umezeala calculat in sistem. Produsele de imbatranire dizolvate in ulei cresc vizibil conductivitatea intregii izolatii. Ele simuleaza practic rolul nedorit al apei in procesul de degradare.

Geometria echipamentului si raspunsul dielectric

Cand izolatia are o geometrie neuzuala, precizia calculului de umiditate scade brusc. Raspunsul dielectricului este puternic influentat de barierele si canalele de ulei. Acest raspuns indica precis umiditatea exclusiv din izolatia principala a echipamentului. El nu este foarte sensibil la continutul de apa din jurul conductoarelor electrice.

Metode de analiza FDS, PDC si RVM

Software-ul de analiza RVM depinde masiv de conductivitatea uleiului din transformator. Analiza PDC este putin influentata de geometria izolatiei si dependenta de temperatura. Analiza in domeniul frecventei (FDS) asigura compensarea optima a geometriei izolatiei. Conform FDS, celuloza se usuca aparent mai repede cu cresterea temperaturii masurate. Proiectul a stabilit criterii stricte pentru selectia programelor software de modelare.

Distributia umiditatii in izolatia solida

Etapa a evaluat complet continutul de apa din izolatia hartie-ulei a transformatoarelor. S-a constatat ca relatia dintre apa din ulei si cea solida depinde de temperatura. Au fost identificate trei tipuri de structuri izolatoare in interiorul transformatorului. Structurile groase reprezinta jumatate din masa totala a izolatiei celulozice existente.

Structurile subtiri reci si calde

Structurile subtiri reci functioneaza la temperatura uleiului din interiorul incintei aparatului. Acestea reprezinta aproape o treime din masa totala a materialelor celulozice. Ele retin o cantitate uriasa de apa, disponibila pentru migratia termica diurna. Structurile subtiri calde functioneaza la temperaturi foarte apropiate de cele ale conductoarelor.

Echilibrul termodinamic si difuzia apei

Starea de echilibru depinde de temperatura, geometria si umiditatea izolatiei studiate. Odata cu cresterea temperaturii creste mult solubilitatea apei direct in ulei. Capacitatea de absortie a celulozei scade, fortand moleculele de apa sa migreze. La scaderea temperaturii, materialele din celuloza absorb imediat apa din uleiul transformatorului.

Model matematic si proceduri experimentale

A fost prezentat un model matematic avansat pentru difuzia umiditatii in celuloza. Au fost elaborate proceduri stricte de pregatire a fiecarui tip de mostra studiata. S-au optimizat procedurile de lucru pana la obtinerea reproductibilitatii exacte a rezultatelor. Concluzia finala a fost indeplinirea tuturor conditiilor optime pentru inceperea experimentelor de laborator.