Uszkodzenie izolacji stojana należy do najczęstszych usterek silników średniego napięcia. W przypadku wystąpienia awarii zazwyczaj konieczne jest przezwajanie silnika. Nieplanowany przestój instalacji w przypadku krytycznych urządzeń technologicznych może generować straty dla zakładu produkcyjnego, które znacznie przekraczają koszty samego silnika. Tego typu problemów można uniknąć dzięki użyciu monitora InsulGard firmy Eaton.
Istnieje wiele metod, które umożliwiają zweryfikowanie stanu izolacji układu. Wśród nich można wyróżnić m.in. test Meggera, pomiar współczynnika strat dielektrycznych oraz pojemności uzwojeń, metodę impulsową, metodę spektroskopii niskoczęstotliwościowej, a także pomiary oparte na kontroli poziomu wyładowań niezupełnych (WNZ). Ze względu na sposób przeprowadzania pomiaru metody te można podzielić na wykonywane przy wyłączonym urządzeniu (w trybie off-line) oraz przy urządzeniu pracującym (w trybie on-line).
Tradycyjne metody, oparte na pomiarach napięciem stałym, umożliwiają sprawdzenie stanu układu odłączonego od zasilania. Wyzwaniem jest natomiast kontrola układu w trakcie jego normalnej pracy, co jest szczególnie istotne dla urządzeń wymagających sporadycznego odłączania od napięcia.
Zasada działania
Monitor InsulGard firmy Eaton umożliwia ciągłe kontrolowanie poziomu WNZ w trybie on-line dla pracującego urządzenia. WNZ będące lokalnym przebiciem izolacji jest bardzo dobrym wskaźnikiem stanu izolacji układu. Postępująca degradacja izolacji skutkuje wzrostem aktywności WNZ, dzięki czemu możliwe jest wnioskowanie o stanie izolacji układu na podstawie trendów pokazujących zmiany wskaźników PDI, PPC oraz Qmax. Wyładowaniom w izolacji towarzyszy powstawanie pola elektromagnetycznego, a także emisja fal dźwiękowych. InsulGard do kontrolowania poziomu WNZ wykorzystuje kondensatory sprzęgające, moduł RTD oraz przekładniki prądowe RFCT.
Unikalna technologia InsulGard zapewnia ciągłą kontrolę stanu izolacji takich urządzeń średniego napięcia, jak: silniki, rozdzielnice, suche transformatory, wyłączniki, głowice kablowe lub generatory. Analiza technologii pomiaru WNZ wykazała silną zależność wskaźników od warunków klimatycznych oraz obciążenia układu. W związku z tym monitor wyposażono w dodatkowe wejścia umożliwiające kontrolowanie wartości prądu obciążenia, temperatury oraz wilgotności.
Możliwości predykcyjne
Zbieranie w pamięci urządzenia danych o poziomie WNZ umożliwia wprowadzenie predykcji stanu izolacji kontrolowanych urządzeń. Na podstawie trendów i wskaźników można określić z wyprzedzeniem, czy kontrolowane urządzenie powinno zostać odstawione do przeglądu, a tym samym, czy można uchronić się od nieplanowanego i pociągającego za sobą olbrzymie koszty postoju awaryjnego. Gromadzone charakterystyki fazowe pokazują ponadto, z jakim typem uszkodzenia izolacji mamy do czynienia. Przykładowe opcje to: pogorszenie stanu izolacji między przewodami fazowymi, rozwarstwienie izolacji lub groźba zwarcia doziemnego.
Możliwość przewidywania uszkodzenia izolacji stwarza szansę zoptymalizowania zarządzania utrzymaniem ruchu w przedsiębiorstwie. Zamiast wykonywać okresowe przeglądy stanu izolacji można reagować dopiero w momencie, gdy wskaźniki oceniające stan izolacji ulegają pogorszeniu.
Przykładowa aplikacja dla silnika SN
Silniki oraz generatory SN należą do grupy urządzeń najczęściej kontrolowanych z użyciem monitora InsulGard. W typowej aplikacji wykorzystuje się zestaw trzech kondensatorów sprzęgających, przyłączanych do zacisków silnoprądowych. W celu zwiększenia dokładności pomiaru dodatkowo stosuje się moduł RTD, który umożliwia podłączenie do sześciu czujników Pt 100, znajdujących się w uzwojeniu stojana. Czujniki Pt 100 działają jak anteny, zbierające emitowane przez WNZ pole elektromagnetyczne. Moduł RTD umożliwia odseparowanie sygnałów o paśmie 1–20 MHz od sygnału wykorzystywanego przez zewnętrzny przekaźnik zabezpieczający układ przed przeciążeniem. Dla generatorów dużej mocy dodatkowo zwiększa się możliwości pomiarowe dodając drugi moduł RTD, dzięki czemu możliwe jest kontrolowanie do 12 czujników Pt 100.
Przykładowa aplikacja dla rozdzielnicy SN
InsulGard, poza maszynami wirującymi, może kontrolować stan izolacji rozdzielnicy SN oraz zawartych w niej elementów, takich jak: izolatory, wyłączniki, szyny główne i głowice kablowe. W aplikacjach tych najczęściej wykorzystuje się zestaw trzech kondensatorów sprzęgających na trzy pola odpływowe oraz dodatkowo przekładnik RFCT, montowany na ekranach kabli odpływowych.
Zalety technologii InsulGard
Podstawowe korzyści, jakie daje InsulGard, to kontrola instalacji w trakcie jej pracy, co dostarcza informacji o zbliżającym się trwałym uszkodzeniu izolacji. Dzięki temu można podjąć odpowiednie środki zaradcze i przygotować się do planowanego postoju remontowego instalacji. Wiedza o stanie instalacji daje ponadto możliwość prawidłowego rozplanowania procesu produkcyjnego z uwzględnieniem dostępności instalacji. W przypadku, gdy monitoringiem objęto większą liczbę urządzeń, możliwe jest wskazanie, które z nich w pierwszej kolejności muszą zostać odstawione do remontu. Generowane przebiegi fazowe dodatkowo sugerują, w jakim miejscu należy szukać uszkodzenia izolacji.
Opcja monitoringu zdalnego
Monitor InsulGard jest wyposażony w wyjścia przekaźnikowe, informujące o przekroczeniu alarmów 1 i 2 stopnia. Ponadto oprogramowanie InsulGard umożliwia podglądanie przebiegów oraz wykonywanie analiz korelacyjnych pokazujących, jaka jest zależność między poziomem WNZ a czynnikami klimatycznymi, takimi jak wilgotność i temperatura. W celu zapewnienia kompleksowej oferty firma Eaton umożliwia wykonanie monitoringu zdalnego w oparciu o modem GSM. Dane z monitora zbierane są do centralnego serwera w USA, gdzie są obrabiane przez zespół specjalistów z zakresu WNZ. Na podstawie tych analiz generowane są comiesięczne raporty, informujące o stanie izolacji kontrolowanego układu.
Marek Gackowski
EATON Electric Sp. z o.o.
ul. Galaktyczna 30, 80-299 Gdańsk
tel. 58 554 79 00, fax 554 79 09 www.eaton.com
