Radiotaajuisten osittaispurkausmittausten soveltuvuus suurjännitteisten sähköasemalaitteiden kunnonvalvontaan

Thumbnail Image

Files

master_Nepola_Kimmo_2013.pdf (3.05 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2013-05-20

Department

Department of Electrical Engineering
Sähkötekniikan laitos

Major/Subject

Sähköjärjestelemät

Mcode

S3015

Degree programme

EST - Elektroniikka ja sähkötekniikka

Language

fi

Pages

71+6

Series

Abstract

Suurjännitteisten sähköasemalaitteiden eristysrakenteissa kehittyviin vikoihin liittyy usein voimakkaassa ja epähomogeenisessa sähkökentässä syntyviä osittaispurkauksia. Osittaispurkausmittausten avulla on mahdollista saada varoitus kehittyvästä viasta ja siten ajoittaa huoltotoimenpiteet ennen kuin laitteen täydellinen tuhoutuminen ja siitä verkolle aiheutuva häiriö ehtivät tapahtua. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, soveltuvatko radiotaajuiset osittaispurkausmittaukset (RFI-mittaukset) suurjännitelaitteiden kunnonvalvontaan. Erityisen mielenkiinnon kohteena oli muuntajissa, mittamuuntajissa, läpivienneissä ja kaapelipäätteissä esiintyvien sisäisten osittaispurkauksien havaitseminen. Tässä työssä toteutettu RFI-menetelmän arviointi perustuu 13:lla kantaverkon sähköasemalla tehtyihin mittauksiin ja niiden vertailuun suurjännitelaboratoriossa suoritettuihin referenssimittauksiin, mittauksista saatuihin käytännön kokemuksiin sekä aiempaan tutkimustietoon aiheesta. Menetelmän soveltuvuutta ei arvioitu taloudellisesta näkökulmasta. Diplomityössä tehtyjen mittausten perusteella todetaan, että menetelmällä pystytään havaitsemaan ja paikantamaan sähköasemalaitteissa esiintyviä osittaispurkauksia. Vikapaikka pystytään pääsääntöisesti löytämään laiteklusterin tarkkuudella, kun käytettään ympärisäteilevää antennia ja hyödynnetään signaalin voimistumista vikapaikkaa lähestyttäessä. Yhdistelemällä tietoa eri osittaispurkausten synnyttämistä taajuusspektreistä epäiltyyn vikapaikkaan pystytään tekemään arvioita osittaispurkauksen tyypistä. Menetelmällä pystytään seulomaan suuria laitepopulaatioita, koska mittaukset voidaan tehdä ilman käyttökeskeytyksiä. RFI-mittausten perusteella ei voida suoraan arvioida purkausvian suuruutta tai vakavuutta. Epäillylle vikakohteelle voidaan kuitenkin kohdistaa muita tarkentavia diagnostisia mittauksia, jotka vahvistavat osittaispurkaushavainnon ja vian vakavuuden. Johtopäätöksissä todetaan RFI-menetelmän soveltuvan suurjännitteisten sähkö-asemalaitteiden kunnonvalvontaan. Menetelmän käyttöönottoa on kuitenkin arvioitava myös käyttövarmuuden, henkilöturvallisuuden ja taloudellisista näkökulmista.

Partial discharges resulting from strong and inhomogeneous electrical fields are one of the major factors which accelerate the degeneration of electrical insulations. Partial discharge monitoring provides early warnings for upcoming failures and thereby allows for scheduling of maintenance actions before a complete breakdown. This thesis assesses the feasibility of radio frequency measurements used in condition monitoring of high voltage substations. Detection of internal discharges in power and instrument transformers, bushings and cable terminations are of particular interest. The RFI method is evaluated based on laboratory measurements and measurements performed at 13 high voltage substations along with practical experience and prior research. The economical perspective is not addressed in this thesis. Based on the results presented in this thesis, it is possible to detect and locate partial discharges at high voltage substations. Using an omnidirectional antenna and signal attenuation, partial discharge can typically be located within the accuracy of a device cluster in a switch bay. Incorporating frequency spectrum information produced by varying partial discharges with the suspected signal source (fault location) enables evaluation of partial discharge type. RFI measurements allow for the screening of large populations as they can be performed without unnecessary service interruptions. The magnitude or severity of partial discharges cannot be evaluated with the RFI method. However, other more accurate diagnostic measurements can be targeted to confirm partial discharge once they are initially discovered using the RFI method. As a conclusion, RFI measurements are feasible for condition monitoring of high voltage substations. However in addition, operational reliability, economic feasibility, and personal safety aspects are to be evaluated before implementing this method.

Description

Supervisor

Haarla, Liisa

Thesis advisor

Kuosa, Daniel

Keywords

osittaispurkaus, sähköasema, radiotaajuinen osittaispurkausmittaus, kunnonvalvonta

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201307127184

Collections

[dipl] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC