Hoe ontdek je en pak je partial discharge (PD) aan?

Partial discharge (PD) diagram

Partial discharge, ofwel gedeeltelijke ontlading, (PD) zijn plaatselijke elektrische ontladingen in een isolatiesysteem die de afstand tussen twee elektroden maar gedeeltelijk overbruggen. Het ontstaat vaak in gaten in isolatiemateriaal (gas, vloeibaar en solide) met een hoge spanning. Wanneer het elektrische veld binnen het isolatiemateriaal vele mate hoger is dan er buiten, kan er PD ontstaan.

In een hoogspanningskring kunnen extreme omgevingsfactoren en foutieve fabricage leiden tot PD. In de meeste gevallen doet dit zich voor bij systemen die werken met 3000 Volt of hoger. Wanneer er niet op tijd ingegrepen wordt kan PD de prestaties van hydro-generatoren en motoren verminderen en uiteindelijk leiden tot catastrofale storingen. Hogere spanning leidt tot snellere isolatieafbraak en ernstige schade. Het is daarom belangrijk om PD aan te pakken voordat het leidt tot ernstige schade aan onderdelen van de generator. Wanneer PD ontstaat wordt het altijd steeds erger tot het isolatiemiddel uiteindelijk volledig vernietigd is, met de gevolgen van dien. Het uiteindelijke bezwijken van het isolatiemiddel kan leiden tot schade aan de installatie, uitval van stroomvoorziening, brand en explosies. PD is de meest betrouwbare indicator van isolatieafbraak.

Oorzaken van partial discharge

PD activiteit kan ontstaan doordat de conditie van isolatie verslechtert met de tijd. Daarnaast kan PD activiteit vroegtijdig ontstaan door warmte of elektrische overbelasting en onjuiste installatie. Enkele oorzaken van PD zijn:

  • Delaminatie van de isolatie (zie afbeelding 1)
  • Onvoldoende tussenruimte (zie afbeelding 2)
  • Besmetting door deeltjes op het oppervlak van het isolatiemateriaal (zie afbeelding 3)
  • Gaten in vaste isolatie
  • Zwevende deeltjes in gas isolatie
  • Onregelmatigheden (zoals scherpe punten) op het oppervlak van het isolatiemateriaal
  • Gasbellen in vloeibare isolatie
  • Mechanische storing of schade aan isolatiematerialen
Afbeelding 1. PD door delaminatie; samenhang tussen lagen in isolatiemateriaal verdwijnt.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Afbeelding 2. PD door onvoldoende ruimte tussen het isolatiemateriaal.

 

 

 

 

 

 

 

 

Afbeelding 3. PD door besmetting met deeltjes op het oppervlak van het isolatiemateriaal.

 

 

 

 

 

 

Gevolgen van partial discharge

Wanneer PD wordt vastgesteld in een component van een generator duidt dit op verslechtering van het betreffende materiaal, wat uiteindelijk zal leiden tot een storing. Wanneer PD aanwezig is zal het naar verloop van tijd steeds erger worden. Zo zal PD activiteit dat ontstaat door een gat in het isolatiemateriaal leiden tot erosie, wat vervolgens weer leidt tot meer PD activiteit. Dit zal doorgaan tot het isolatiemateriaal de elektrische spanning niet langer aan kan. Wanneer er een bewakingssysteem aanwezig is die tript op PD activiteit, zal dit leiden tot een stilstand van de generator. Wanneer er geen bewakingssysteem aanwezig is die tript op PD activiteit kan dit catastrofale gevolgen hebben, zoals enorme fabrieksschade, letsel en grote financiële gevolgen.

Hoe pak je partial discharge aan?

Er zijn meerdere tools die helpen bij het monitoren van PD. De gebruiker wordt op deze wijze in staat gesteld om PD aan te pakken voordat het ernstige schade aan de isolatie brengt. Zo biedt Meggitt een totaalpakket aan hardware en software om PD te monitoren en aan te pakken. De PDM 150, voor het monitoren van PD, kan worden geïntegreerd met het Vibro-Meter (Meggitt)  machinebewakingssysteem (VM600) en condition monitoring systeem. De gebruiker heeft zo veel controle over het ontstaan en tegengaan van PD, waardoor gevaarlijke situaties kunnen worden voorkomen.


Kennis & cases

Op ons kennisblog plaatsen we informatieve artikelen en leerzame case-studies met betrekking tot procesinstrumentatie, condition monitoring, trillingsmetingen en machinebewaking.

Het belang van predictief onderhoud

Het belang van predictief onderhoud

“20 miljard gaat per jaar verloren aan ongeplande stilstand” (Automation.com, 2016). Een effectieve manier van predictief onderhoud is binnen de industrie al jaren een belangrijk onderwerp. Vaak was het voor bedrijven lastig om…