1 UVOD Izkušnje kaţejo, da imajo precejšen deleţ pri okvarah generatorjev okvare statorskega navitja oziroma preboj statorske izolacije [1]. Takšna okvara pomeni velik strošek za lastnika in potencialno tudi za elektroenergetski sistem, zato so zelo dobrodošle merilne metode, s katerimi lahko odkrijemo vzroke teţav, še preden nastane večja okvara. Učinkovita metoda za zgodnje odkrivanje teţav je tudi spremljanje delnih razelektritev med obratovanjem stroja (ang. »on- line«). Klasične metode ugotavljanja stanja izolacije, kakršni sta tudi meritev indeksa polarizacije in meritev kota dielektričnih izgub, dajejo vpogled v stanje izolacije kot celote. Indeks polarizacije je na splošno določen z razmerjem vsot tokov, ki tečejo prek izolacije po eni minuti in po desetih minutah, potem ko nanjo priključimo preizkusno napetost. Ti tokovi so vsota konduktivnega toka, toka kot posledice onesnaţene površine in polarizacijskega toka. Prva dva ostajata konstantna, medtem ko polarizacijski tok upade na nič po pribliţno 10 minutah, ko se molekule polarizirajo. Kapacitivni tok pri izračunu indeksa polarizacije nima vpliva, saj izzveni ţe prej kot v eni minuti. Standardi narekujejo, da mora indeks polarizacije pri zdravem izolacijskem materialu znašati vsaj 2. Druga klasična metoda ugotavljanja stanja izolacije je meritev kota dielektričnih izgub δ, ki se po navadi izraţa z vrednostjo tgδ. Meritev se opravi pri različnih napetostih od nič do nazivne napetosti generatorja z vsakokratnim 20-odstotnim povečanjem napetosti. Prirastek faktorja tgδ z napetostjo je sorazmeren intenziteti delnih razelektritev. Koliko lahko ta faktor naraste pri določenem stroju, pa najdemo v standardih. »On-line« spremljanje delnih razelektritev v nasprotju z zgoraj opisanimi metodami omogoča lociranje šibkih mest izolacije ţe na podlagi merilnih rezultatov. Klasični testi se izvajajo, ko generator ne obratuje, kar pomeni, da ne dobimo realne slike, saj so delne razelektritve precej odvisne od obratovalnih vplivov, kot so temperatura stroja, vlaţnost okolice in obremenitev. Poleg tega so med »on-line« spremljanjem delnih razelektritev prisotne še običajne mehanske in električne sile na navitje ter tresljaji. 2 ISKRENJA V STATORSKI IZOLACIJI Na splošno razlikujemo dve vrsti iskrenj v statorski izolaciji, ki imata različno naravo nastanka, a tako rekoč enako učinkujeta na kakovost izolacije in ju lahko zaznavamo z isto merilno opremo. Ena vrsta iskrenj so Prejet 6. maj, 2014 Odobren 27. maj, 2014 180 OBID, BLAŢIČ delne razelektritve, ki nastanejo, kadar električna poljska jakost na določenem mestu preseţe prebojno trdnost medija, drugo so pa iskrenja, ki nastanejo kot posledica prekinitve toka. Iskrenja sama po sebi ne vodijo do hitrega poškodovanja izolacije, temveč povzročajo njeno progresivno slabšanje. Sčasoma povzročajo mehanske poškodbe izolacije in spremembo v njeni kemični strukturi, kar se izraţa tudi kot povečanje električne prevodnosti samega izolacijskega materiala. Vse to sčasoma lahko privede do popolnega preboja izolacije. 2.1 Delne razelektritve Delna razelektritev je na splošno preskok oziroma premostitev dela poti med dvema elektrodama, če je preseţena prebojna trdnost medija. V statorski izolaciji lahko nastanejo v delu navitja, ki se nahaja v utorih, ali pa v izolaciji čela navitja (slika 1). Ker so delne razelektritve odvisne od dovolj visoke električne poljske jakosti, lahko nastajajo le v bliţini visokonapetostnih priključkov in ne v celotnem statorskem navitju. Slika 1: Statorsko navitje [2] V izolaciji dela navitja, ki se nahaja v utorih, lahko pride do delnih razelektritev na naslednjih mestih:  na mestu zračnih mehurčkov, ki nastanejo v notranjosti izolacije ţe med njeno proizvodnjo, in se jim ne moremo izogniti;  v zračnih ţepih v notranjosti izolacije, ki so posledica nepopolnega strjevanja izolacijskega materiala in toplotnih ter mehanskih preobremenitev;  v zračnih ţepih na stiku tokovodnika in izolacije, ki so posledica temperaturno pogojenih raztezkov zaradi večkratnega zaganjanja in ustavljanja stroja;  na stiku površine izolacije in statorskega jedra, če je poškodovana zaščitna polprevodna plast na površini izolacije. Ta se poškoduje, če statorske palice med obratovanjem vibrirajo zaradi nezadostne zatesnjenosti. V čelu navitij lahko delne razelektritve nastajajo zaradi:  onesnaţenosti površine izolacije;  nepravilno izvedenih zaščitnih površinskih nanosov;  nezadostnega razmika med posameznimi fazami ali fazo in ozemljenim delom. 2.2 Iskrenja kot posledica prekinitve toka Preprost primer iskrenja je na primer iskrenje na mestu poškodovanega tokovodnika. Drug primer je nekoliko bolj zapleten. Zanj morata biti izpolnjena dva pogoja. Statorske palice morajo med obratovanjem vibrirati zaradi nezadostne zatesnjenosti in zaščitna plast na površini izolacije mora biti preveč prevodna, kar je lahko posledica napake v proizvodnji. V tem primeru se bo tvorila nova tokovna zanka, kjer se bodo vrtinčni tokovi v statorskem jedru, ki so posledica magnetnega pretoka, zaključevali prek statorskega jedra in te preveč prevodne zaščitne plasti na površini izolacije. Zaradi prej omenjenih vibracij pa bo tokovna zanka prekinjena vedno, ko se bo statorska palica odmaknila od jedra. V tem trenutku bo nastal oblok – iskra. Tok bo ponovno stekel, ko se palica spet dotakne jedra. Tovrstno iskrenje, v kombinaciji z mehanskimi poškodbami zaradi vibracij, tudi vodi do najhitrejšega slabšanja kakovosti izolacije. Oba primera iskrenja, ki nastaneta kot posledica prekinitve toka, sta neodvisna od same napetosti in zato lahko v nasprotju s prej opisanimi delnimi razelektritvami nastaneta kjerkoli v statorskem navitju. 3 MERJENJE DELNIH RAZELEKTRITEV Merjenje delnih razelektritev temelji na zaznavanju energije, ki se ob njih sprošča. Ta nastopa v obliki zvoka, svetlobe, kemičnih reakcij in elektromagnetnega valovanja. Medtem ko prve tri oblike energije lahko zaznavamo le pri testiranjih »off-line«, je zaznavanje elektromagnetnega valovanja edina moţnost za »on- line« spremljanje delnih razelektritev. Ob vsakokratni razelektritvi se sprosti visokofrekvenčen impulz z dviţnim časom le nekaj nanosekund, ki nato potuje po tokovodnikih in tako nastane tudi na priključnih sponkah generatorja. Cilj merilne opreme za zaznavanje delnih razelektritev pa je prav »lovljenje« teh visokofrekvenčnih impulzov. Merilni sistemi za tovrstne meritve so na splošno sestavljeni iz senzorjev in merilnega instrumenta. Za spremljanje delnih razelektritev v izolaciji rotirajočih se strojev se največkrat uporabljajo sklopni kondenzatorji, ki se priključijo na vsako fazo čim bliţe navitju. Za senzorje se lahko uporabijo tudi posebne visokofrekvenčne antene, ki se namestijo v same utore tik pod zagozde. Takšni senzorji se največkrat uporabljajo le pri velikih turbogeneratorjih. Tretja moţnost so tudi visokofrekvenčni tokovni transformatorji, vendar se ti senzorji večkrat uporabljajo utori čelo navitij UGOTAVLJANJE STANJA IZOLACIJE STATORSKEGA NAVITJA GENERATORJA NA PODLAGI MERITEV DELNIH... 181 za spremljanje delnih razelektritev v izolaciji kablovodov. Merilni sistemi se precej razlikujejo med različnimi izdelovalci tovrstne opreme. Razlike so predvsem v frekvenčnem območju beleţenja impulzov in v načinih izločanja šuma in motenj, ki so prisotni pri meritvah »on-line«. 3.1 Frekvenčno območje merilnega sistema Nekateri merilni sistemi temeljijo na niţjem frekvenčnem območju zajemanja impulzov (npr. do 30 MHz), medtem ko drugi uporabljajo višjefrekvenčno območje (npr. od 50 MHz do 350 MHz). Vsaka izbira ima svoje prednosti in slabosti. Če impulz delne razelektritve predstavimo v frekvenčnem prostoru, vidimo, da vsebuje frekvence tako rekoč od nič do nekaj 100 MHz. Frekvence zunanjega šuma pa segajo le do nekaj MHz. Tako je prednost višjega frekvenčnega območja v tem, da bo manj dovzetno na šum, saj bodo sklopni kondenzatorji za te nizkofrekvenčne impulze šuma pomenili previsoko impedanco. Merilni sistem, ki temelji na nizkofrekvenčnem območju, pa bo za razliko zabeleţil vse signale motenj, ki jih bo moral izločiti na drugačen način. Kot je bilo ţe rečeno, ima vsak način določene prednosti. Prednost nizkofrekvenčnega območja je v tem, da daje globlji vpogled na dogajanje v navitju. Visokofrekvenčno območje opazuje dogajanje le v bliţini visokonapetostnih priključkov. S stališča delnih razelektritev je to sicer dovolj, saj le-te nastajajo samo v delu navitja z dovolj visoko napetostjo. Ne omogočajo pa dobrega zaznavanja tistih iskrenj, ki so posledica prekinitve toka in lahko nastajajo kjerkoli v navitju. 3.2 Izločanje šuma in motenj V nasprotju z meritvami »off-line« imajo pri »on-line« spremljanju delnih razelektritev motnje in šum, ki prihajajo tako iz elektroenergetskega omreţja, kot tudi iz notranjosti generatorja (npr. iz vzbujalnega sistema rotorja), velik vpliv. Pomembno je, da znamo ločiti, kateri impulz je posledica delne razelektritve v navitju statorja in kateri je le posledica motnje ali šuma. Šum razumemo kot dalj časa trajajoč pojav, ki je lahko posledica raznih elektronskih naprav, mobilnih naprav, prenosnih vodov itd. Motnje pa so časovno gledano krajši impulzi s podobnimi lastnostmi, kot jih imajo impulzi delnih razelektritev. Vzroki za takšne motnje so lahko iskrenje na komutatorju, iskrenje zaradi slabih električnih povezav, delne razelektritve na drugih napravah (npr. na transformatorju) itd. Načinov izločanja šuma in motenj je več in se med izdelovalci razlikujejo. Merilni sistem, ki temelji na visokofrekvenčnem območju zajemanja impulzov, ţe sam po sebi ne beleţi signalov šuma, ki imajo niţje frekvence. Ti sistemi po navadi nadaljnjo separacijo izvedejo na podlagi časovne zakasnitve prihoda signala na merilni instrument z dvema vhodoma. Postopek je prikazan na sliki 2. Slika 2: Izločanje motenj na podlagi časovne zakasnitve [5] Če bo impulz prišel iz generatorja, bo ta najprej zaznan na vhodu »G« in šele čez določen čas na vhodu »O«, saj mora prepotovati dodatno razdaljo med obema kondenzatorjema. V nasprotnem primeru bo impulz, ki pride iz omreţja, zaznan najprej na vhodu »O«. Tako lahko izločimo le tiste impulze, ki pridejo iz generatorja. A tudi med temi so lahko takšni, kakršni nas ne zanimajo in jih je treba izločiti. To so na primer impulzi, ki nastanejo kot posledica iskrenja na komutatorju. Te pa lahko prepoznamo s primerjavo dviţnih časov, saj so ti časi pri delnih razelektritvah v izolaciji krajši. Takšen pristop zahteva dva sklopna kondenzatorja na vsaki fazi, torej skupaj šest, kar je nekakšna slabost. Nizkofrekvenčen sistem, ki je opisan v nadaljevanju, na primer potrebuje le po en kondenzator za vsako fazo. Sistem, ki temelji na nizkofrekvenčnem območju, bo beleţil poleg impulzov delnih razelektritev tudi kompleten šum in motnje. Ti sistemi vse zabeleţene analogne signale najprej digitalizirajo v njihove časovno diskretne vrednosti in jih nato digitalno obdelujejo. Omogočajo tudi natančnejšo nastavitev samega frekvenčnega območja z različno pasovno širino, z namenom, da doseţemo čim boljše S/N (ang. signal/noise) razmerje. Sistem deluje tako, da opazuje vse tri faze hkrati. V primeru delne razelektritve v eni izmed faz bo ta isti impulz zaznan v vseh treh fazah, le da bo v preostalih dveh njegova amplituda manjša. Sistem izmeri vse tri amplitude tega impulza in ga predstavi kot točko na diagramu 3PARD – to je diagramu odnosa amplitude posameznega impulza v eni fazi z njeno preslikavo v drugih dveh fazah (ang. 3- phase amplitude relation diagram), kjer vsaka os pomeni eno fazo. Takšen impulz bo zamaknjen v smeri faze, v kateri se je zgodil. Če bo impulz prišel iz zunanjega omreţja, bo v vseh treh fazah zaznan pribliţno enako, zato bo na diagramu 3PARD zabeleţen bliţe centru. Opisani postopek shematsko prikazujeta sliki 3 in 4. 182 OBID, BLAŢIČ Slika 3: Impulz delne razelektritve na diagramu 3PARD [3] Slika 4: Impulz šuma na diagramu 3PARD [3] Slika 5: Diagram 3PARD [3] Ker gre za veliko impulzov, bodo ti v končni obliki zdruţeni v nekakšne oblake, kjer bo vsak oblak pomenil svoj vzrok delnih razelektritev oziroma motnje. Primer končnega diagrama 3PARD prikazuje slika 5. Z izbiro enega izmed oblakov nam sistem s povratno transformacijo izriše graf PRPD – graf delnih razelektritev v odvisnosti od fazne napetosti (ang. phase resolved partial discharge), ki se nanaša le na izbran oblak. Kaj nam takšen graf PRPD pove, bomo zapisali v nadaljevanju. 4 PRIKAZ IN ANALIZA REZULTATOV Rezultate po navadi prikazujemo v obliki trenda amplitude delnih razelektritev za določeno časovno obdobje ali pa v obliki ţe prej omenjenih grafov PRPD. 4.1 Trend amplitude delnih razelektritev Primer takšnega trenda je prikazan na sliki 6. Prikazujemo lahko potek amplitude delnih razelektritev za vsako fazo ali pa ločena trenda negativno polariziranih impulzov in pozitivno polariziranih impulzov. Slika 6: Trend negativno in pozitivno polariziranih impulzov delnih razelektritev [6] Iz zgornje slike vidimo, da imamo kratkoročen in dolgoročen trend. Ker so delne razelektritve močno odvisne od obratovalnih pogojev generatorja, pride kratkoročno do precejšnega nihanja v amplitudi delnih razelektritev. Pomemben je dolgoročen trend, ki nam pove, ali ostaja intenziteta delnih razelektritev konstantna ali se veča. Standardi narekujejo, da je dvakratno povečanje amplitude v šestih mesecih signal za skrb in zahteva pravočasno ukrepanje. Pri novem stroju oziroma novi izolaciji nam meritve lahko pokaţejo nekoliko povišane vrednosti delnih razelektritev, ki po 5000 do 10.000 obratovalnih urah navadno upadejo in se ustalijo na niţji vrednosti. Glavni razlog za to je, da je izolacijski material novega stroja še neustaljen in ima kot tak nekoliko večjo prebojno trdnost. To pa pomeni, da bodo morebitni zračni mehurčki v izolaciji toliko bolj izpostavljeni delnim razelektritvam. Pri starih strojih se lahko zgodi tudi, da trend delnih razelektritev začne drastično upadati. Načeloma bi to pomenilo, da se kakovost izolacije izboljšuje, a ni tako. Zgodi se namreč, da se zaradi delnih razelektritev skozi vsa leta obratovanja organski material izolacije razgradi do te mere, da se tvori karbonska vez, ki premosti zračne mehurčke v notranjosti izolacije in s tem izniči UGOTAVLJANJE STANJA IZOLACIJE STATORSKEGA NAVITJA GENERATORJA NA PODLAGI MERITEV DELNIH... 183 delne razelektritve. Kakovost izolacije je pa še vedno slaba. V praksi se je ţe večkrat izkazalo, da je pri starem stroju, kateremu so izmerili izjemno nizko intenziteto delnih razelektritev, kmalu zatem prišlo do popolnega preboja izolacije. Pri ugotavljanju stanja izolacije na podlagi analize trenda smo nekoliko omejeni, saj nam ta način ne pove veliko o tem, v katerem delu navitja nastajajo delne razelektritve. To pa lahko določimo s pomočjo grafov PRPD. 4.2 Analiza grafa PRPD Graf PRPD je na splošno prikaz amplitude delnih razelektritev v odvisnosti od poteka fazne napetosti, kot to prikazuje primer na sliki 7. Barvna koda označuje število impulzov. Vsaka pika na grafu prikazuje svoj impulz in ker je teh veliko, so impulzi zdruţeni v oblake. Slika 7: Graf PRPD [3] Za vsako vrsto delnih razelektritev je značilna svoja oblika takšnega oblaka. Tako lahko na podlagi grafov PRPD izkušen uporabnik ugotovi na primer, ali delne razelektritve nastajajo na stiku med tokovodnikom in izolacijo ali pa na primer na površini čela navitja. Če bodo delne razelektritve nastajale zaradi vibriranja statorskih palic, bo ta oblika zopet drugačna. To je tudi ena glavnih prednosti »on-line« spremljanja delnih razelektritev. Določene zaključke lahko delamo tudi glede na to, ali po amplitudi prevladujejo negativno polarizirani impulzi nad pozitivnimi ali nasprotno. To je odvisno od »simetrije« mesta nastanka delne razelektritve. Če je na obeh straneh tega mesta enak material (npr. pri mehurčku v notranjosti je to izolacija), bosta amplitudi negativnih in pozitivnih impulzov pribliţno enaki. Če je mesto nastanka »nesimetrično« (npr. baker-izolacija ali izolacija-statorsko jedro), bodo eni impulzi po amplitudi prevladovali nad drugimi. Na primer, pri delnih razelektritvah na stiku tokovodnika in izolacije bodo prevladovali negativno polarizirani impulzi. Medtem pa bodo ob delnih razelektritvah na stiku med izolacijo in statorskim jedrom, ali pa na površini čela navitij, prevladovali pozitivni nad negativnimi. To je mogoče razbrati tudi iz trenda delnih razelektritev, če je ta prikazan za negativno in pozitivno polarizirane impulze (primer s slike 6). 4.3 Analiza rezultatov, pridobljenih v različnih obratovalnih razmerah generatorja Do določenih ugotovitev lahko pridemo tudi tedaj, ko se intenziteta delnih razelektritev spremeni ob spremembi le enega izmed obratovalnih parametrov:  Če se to zgodi ob spremembi obremenitve generatorja, lahko sklepamo, da delne razelektritve nastajajo na stiku površine izolacije in statorskega jedra zaradi vibriranja palic.  Če se to zgodi ob spremembi temperature navitja, lahko sklepamo, da delne razelektritve nastajajo v notranjosti izolacije na mestu zračnih mehurčkov.  Če se to zgodi ob spremembi vlaţnosti okolice, lahko sklepamo, da delne razelektritve nastajajo na površini čela navitij.  Če je stroj (turbogenerator) hlajen z vodikom, so od tlaka hladilnega medija odvisne predvsem delne razelektritve na površini čela navitja. 4.4 Primerjava rezultatov Absolutna vrednost amplitude delnih razelektritev nam na splošno ne pove veliko. Zaključke vedno delamo na podlagi primerjav različnih rezultatov. Tako lahko primerjamo rezultate:  časovno različnih meritev, opravljenih na istem stroju;  med posameznimi fazami istega stroja;  za meritve na podobnih strojih;  za meritve, opravljene v različnih obratovalnih razmerah. Pri interpretaciji rezultatov je zelo pomembno tudi, da poleg nazivnih podatkov merjenca poznamo tudi tip izolacije in starost stroja. 5 MOŽNOSTI IZVAJANJA MERITEV Na splošno lahko meritve »on-line« izvajamo na periodičen ali trajen način. Ne glede na način izvajanja meritev je priporočljiva izvedba baznih meritev, ki so referenca za primerjavo rezultatov, dobljenih pri nadaljnjih meritvah. 5.1 Periodično izvajanje meritev Za izvedbo takšnih meritev se uporablja prenosna merilna naprava, ki se priključi na sklopne kondenzatorje le za čas meritev. Če stroj izkazuje stabilno stanje glede intenzitete delnih razelektritev, je 184 OBID, BLAŢIČ dovolj, če te meritve opravimo dvakrat na leto. V nasprotnem primeru se priporočajo pogostejše meritve. Meritve je priporočljivo izvesti tudi tik pred načrtovanimi vzdrţevalnimi deli na stroju, tako da lahko potencialna šibka mesta, ki jih zaznamo z meritvijo, med vzdrţevalnimi deli pregledamo. Glavna prednost periodičnega načina izvajanja meritev je v tem, da lahko z isto merilno napravo spremljamo delne razelektritve na več generatorjih. To pride še posebej prav podjetjem, ki imajo več enot. Prav tako lahko z isto merilno napravo spremljamo delne razelektritve, na primer v izolaciji transformatorjev, kablovodov ali naprav GIS. Le senzorji morajo biti za vsak primer ustrezni. 5.2 Trajno izvajanje meritev V nasprotju s periodičnim načinom merjenja je tu celoten merilni sistem vgrajen trajno in je namenjen le dotičnemu stroju. Prednost takšnega načina izvajanja meritev je v tem, da imamo vedno vpogled v spreminjanje intenzitete delnih razelektritev v realnem času. S tem minimiziramo moţnost, da povečana aktivnost delnih razelektritev ne bi bila zaznana. Ker je merilni sistem takšnega načina merjenja vgrajen trajno, je mogoče tudi daljinsko vodenje meritev in analiziranje rezultatov iz oddaljenega centra vodenja. 6 IZVEDBA MERITEV NA GENERATORJU HE SOLKAN Meritve »on-line« delnih razelektritev so bile izvedene med 3. decembrom 2013, 15:30, in 4. decembrom 2013, 11:00 na generatorju 3 v HE Solkan s prenosno merilno napravo podjetja Omicron. Merilni sistem temelji na niţjem frekvenčnem območju zajemanja meritev, ki je bil ţe opisan. Tabela 1 prikazuje podatke generatorja. Tabela 1: Podatki generatorja Podatki Vrsta stroja hidro generator Proizvajalec Končar Serijska št. 13919 – GEN3 Leto proizvodnje 1984 Nazivna napetost [V] 6300 ± 10 % Frekvenca [Hz] 50 Število polovih parov 14 Nazivni vrtljaji [vrt/min] 214 Nazivna moč [kVA] 13000 Nazivni faktor moči 0,8 Vezava Y Razred izolacije B Na sliki 8 je prikazan trend delnih razelektritev za vsako fazo med trajanjem meritev. Faze so prikazane z zeleno, rumeno in vijoličasto barvo. Opazimo, da intenziteta delnih razelektritev v eni fazi močno odstopa, kar lahko kaţe na slabo stanje izolacije. Slika 8: Trend delnih razelektritev za vsako fazo v času meritev V nadaljevanju je bila opravljena podrobnejša analiza začetnih rezultatov prvega dne in končnih rezultatov drugega dne. V obeh primerih se graf PRPD, ki zajema tako impulze delnih razelektritev, kot tudi motnje in šum, najprej prevede v diagram 3PARD. Nato pa v tem diagramu z izbiro posameznega oblaka dobimo graf PRPD, ki se nanaša le na ta izbrani oblak. V takšni obliki nato poskušamo prepoznati, kaj obkroţeni del pomeni. Ali gre za oblak impulzov, ki so posledica delnih razelektritev na določenem mestu, ali pa za oblak impulzov motnje. Postopek je dolgotrajen, predvsem pa zahteva od uporabnika veliko izkušenj, da prepozna oblike grafov PRPD. Na sliki 9 je prikazan oblak razelektritev za vse tri faze, na slikah 10 in 11 pa je prikazan postopek analize za oblak, ki je bil značilen za rumeno fazo. Ta oblak kaţe na aktivnost v tej fazi, saj je na diagramu 3PARD zamaknjen v njeni smeri. Na slikah 12 in 13 pa je prikazan postopek analize za oblak, ki je bil značilen za zeleno fazo. Slika 9: Celoten graf PRPD vsake faze za meritve prvega dne UGOTAVLJANJE STANJA IZOLACIJE STATORSKEGA NAVITJA GENERATORJA NA PODLAGI MERITEV DELNIH... 185 Slika 10: Oblika grafa 3PARD iz slike 9 in označba oblaka, značilnega za rumeno fazo Slika 11: Graf PRPD predhodno označenega oblaka iz slike 10 Slika 12: Diagram 3PARD in označba oblaka, značilnega za zeleno fazo Slika 13: Graf PRPD predhodno označenega oblaka iz slike 12 Na enak način so bili analizirani vsi oblaki, ki so bili izmerjeni v posameznih fazah. Prav tako tudi velik centralni oblak, ki večinoma pomeni zunanji šum, ki je bil v času meritev prisoten v veliki meri. To je tudi nekoliko oteţilo končno interpretacijo. 6.1 Ugotovitve Na podlagi oblike grafa PRPD, ki se nanaša na delne razelektritve v rumeni fazi (slika 11), lahko sklepamo, da te nastajajo v notranjosti izolacije na mestu zračnih mehurčkov in zračnih ţepov. Je pa ta intenziteta izjemno nizka. To lahko opazimo ţe iz slike 8. Pri analizi vijoličaste faze se je izkazalo tako rekoč enako. Tudi v tej fazi je bila intenziteta delnih razelektritev izjemno nizka in prav tako je to vidno tudi na sliki 8. Če bi bil stroj nov oziroma z novo izolacijo, bi bila takšna vrednost povsem normalna. Za 30 let star stroj pa ni najbolj običajna, saj se kakovost izolacije z leti slabša, kar pomeni, da bi pričakovali višjo vrednost. Kot je bilo omenjeno ţe v odseku 4.1, lahko pri starem stroju zelo nizka intenziteta delnih razelektritev pomeni izjemno slabo kakovost izolacije, ki je tik pred prebojem. Zaradi te bojazni je bil pozneje na stroju izmerjen še indeks polarizacije, izmerjena vrednost je znašala 2,91, kar pa nakazuje na dobro ohranjenost izolacijskega materiala. Tudi meritev kota dielektričnih izgub oziroma prirastek faktorja tgδ v odvisnosti od napetosti iz leta 2007 nakazuje na dovolj homogeno izolacijo. Glede na oba dobra rezultata lahko sklepamo, da je vzrok za tako nizko intenziteto delnih razelektritev v omenjenih dveh fazah v nekoliko predimenzionirani izolaciji za ta stroj. Slednje pa je, v nasprotju z današnjimi stroji, ki so grajeni z namenom minimizacije stroškov, povsem mogoče. V tretji (zeleni fazi) je bilo z analizo oblaka impulzov, ki je značilen za to fazo (slika 12), mogoče zaznati nekoliko večjo intenziteto delnih razelektritev, ki glede na obliko grafa PRPD (slika 13) nastajajo na stiku površine izolacije in statorskega jedra. Vendar pa v tem trenutku ta intenziteta še ni bila tako visoka, da bi zbujala skrb. Delne razelektritve na tem mestu nastajajo predvsem zaradi vibriranja statorskih palic, če te niso dovolj zatesnjene. 186 OBID, BLAŢIČ 6.2 Morebitni nadaljnji ukrepi Poudariti je treba, da tako kratke enkratne meritve ne zadoščajo za zanesljivo diagnostiko izolacije. Še posebej to velja tedaj, ko je veliko šuma in motenj, kar še oteţi delo. V prihodnje bi bilo za merjeni generator priporočljivo izvesti enake meritve še večkrat, v določenih časovnih intervalih, z namenom spremljanja trenda naraščanja intenzitete delnih razelektritev. To bi bilo priporočljivo predvsem zaradi faze, v kateri je bilo zaznati večjo aktivnost (zelena faza) zaradi vibriranja statorskih palic. Kot je bilo rečeno, izmerjena vrednost delnih razelektritev v tem trenutku še ni skrb zbujajoča. Če pa bi zaznali rast te vrednosti med posameznimi meritvami, bi bilo vsekakor treba stroj razdreti in učvrstiti statorske palice ter preveriti samo površino izolacije. Zelo priporočljivo bi bilo tudi opravljanje meritev na podobnih strojih. To sta enoti 1 in 2 v HE Solkan. Ker gre za tako rekoč enake generatorje, bi bili rezultati med seboj primerljivi. 7 SKLEP »On-line« spremljanje delnih razelektritev je zagotovo najbolj dovršen način ugotavljanja stanja statorske izolacije. Sami rezultati so natančnejši zaradi prisotnosti vseh obratovalnih dejavnikov, ki zelo vplivajo na intenziteto delnih razelektritev. Meritve so opravljene med obratovanjem stroja, kar je prednost tako z ekonomskega stališča, kot tudi s praktičnega, saj vemo, da generatorja v neki termoelektrarni ali nuklearki ne moremo kar ustaviti za izvedbo določenih meritev. Bistvena prednost pa je tudi ta, da metoda omogoča ugotoviti, kje v navitju prihaja do teţav oziroma kaj bi lahko bilo vzrok nastanka delnih razelektritev. Še vedno pa velja, da s pomočjo več različnih testiranj dobimo natančnejši vpogled v stanje izolacije oziroma njeno kakovost. Zadnje se je izkazalo tudi na primeru generatorja v HE Solkan. Izključno na podlagi dejstva, da je generator star 30 let, in na podlagi rezultatov »on-line« meritev delnih razelektritev bi lahko sklepali, da je stanje izolacije v rumeni in vijoličasti fazi izjemno slabo. V ta namen so bila opravljena naknadna testiranja »off-line«, ki pa so ta dvom ovrgla. Sklepamo, da je izolacija kljub starosti dobro ohranjena, to pa lahko pripišemo predimenzioniranju izolacije za ta generator. »On-line« meritve delnih razelektritev so svojo pravo vrednost pokazale pri zeleni fazi. Na podlagi meritev smo zanjo ugotovili, da vsebuje večjo aktivnost delnih razelektritev, ki nastajajo na stiku površine izolacije in statorskega jedra zaradi nezadostne zatesnjenosti palic. Kot je bilo ţe rečeno, bi bilo treba ta pojav v prihodnje spremljati. Povečano aktivnost delnih razelektritev sicer lahko zaznamo tudi s klasičnimi testiranji »off-line«. Z opisano tehnologijo pa smo lahko natančneje definirali vzrok nastanka delnih razelektritev in locirali mesto okvare. In kar je najpomembnejše, smo vse te ugotovitve lahko pridobili, ne da bi bilo treba zaustaviti stroj.