Integratie van PD-detectie in hoogspanningsapparatuur na blootstelling aan brand

Het omgaan met de plaats van een brand is een lastige zaak. Er is een methodische aanpak nodig om ervoor te zorgen dat al het bewijsmateriaal wijst op een oorzaak of onderliggend risico. Op die manier kan een bedrijf of industriële omgeving blijven werken zonder het gevaar van soortgelijke brandincidenten in de toekomst. Vooral hoogspanningssystemen lopen gevaar door de aanwezigheid van hitte, roet, chemicaliën, corrosie en vocht.

Na verloop van tijd beginnen veel industriële omgevingen te degraderen. Materialen raken uitgeput, slijtage speelt een rol en isolatie begint te scheuren. Dit creëert de perfecte omgeving voor gedeeltelijke ontlading (PD), wat kan leiden tot brand. Het inspecteren van deze situaties na brand vereist gespecialiseerde apparatuur en uitgebreide ervaring in forensische techniek. Hier zijn enkele van de inzichten die we hebben opgedaan tijdens ons werk bij Dreiym Engineering.

Wat is gedeeltelijke ontlading en waarom is het belangrijk?

Gedeeltelijke ontlading treedt op wanneer de isolatie rond hoogspanningsapparatuur begint af te takelen of afbreekt. In plaats van een volledige vlamboog of kortsluiting is PD vaak een beetje geniepiger. Het werkt op de achtergrond en heeft een stille invloed op de isolatiematerialen die worden gebruikt op standaardapparatuur zoals kabels, transformatoren en doorvoeringen.

Je vindt PD in holtes, scheuren, gedelamineerde oppervlakken of raakvlakken met vervuilde materialen. Zodra er elektrische belasting op dergelijke zwakke punten wordt uitgeoefend, ontstaan er microcarc's, samen met akoestische energie, licht, ozon, plaatselijke verhitting of elektromagnetische straling. Deze emissies zijn precies waar we naar zoeken met professionele en zorgvuldig gekalibreerde apparatuur.

Er wordt gesuggereerd dat 85% van hoogspanning Isolatiefouten worden veroorzaakt door PD-activiteit. Daarom IEEE Std. 930 bestaat. Het is een cruciale voorspeller dat je in gevaar van elektrische storingen en mogelijke brandschade.

De rol van brand in het versnellen van PD-risico's

Als de PD isolatiematerialen in de loop van de tijd aantast, dan versnelt vuur dat proces. Zelfs een kort moment van blootstelling van het materiaal aan vlammen of grote hitte kan de betrouwbaarheid en onderliggende structuur verzwakken (vooral als het materiaal organisch of op polymeerbasis is). In een situatie na brand bent u op zoek naar PD als gevolg van:

• Thermische degradatie breekt de isolatiematerialen af, waardoor hun diëlektrische sterkte afneemt.
• Vochtabsorptie door brandblussers en -bestrijders die water of schuim gebruiken.
• Rook- of roetaanslag kan werken als een halfgeleidende barrière, waardoor het risico op een vonk toeneemt.
• Mechanische spanning treedt op wanneer materialen snel worden afgekoeld of verwarmd en scheuren en delaminatie ontwikkelen.

Wanneer de beschadigde isolatie de oorspronkelijke veiligheid van de spanningsbelasting niet kan handhaven, begint PD. Dit gebeurt vaak nadat een systeem na een brand opnieuw onder spanning is gezet. Iets als het isolatiepapier in een transformator, dat is ontworpen voor continu gebruik bij 105 graden Celsius, verliest de helft van zijn bescherming in meer dan 15 minuten bij hogere temperaturen.

Methoden voor PD-detectie na blootstelling aan brand

De vraag is dan, hoe kan een team als het onze bij Dreiym Engineering detecteren en aangeven waar PD-activiteit plaatsvindt na een brand? Onze rol is om te vertrouwen op wetenschappelijke instrumenten, jarenlange ervaring en datagestuurde inzichten. Dat kan omvatten:

• Ultrasone detectie: AE-sensoren gebruiken om oppervlaktetrackingontladingen te detecteren die geluidsgolven met een hoge frequentie uitzenden (akoestische emissiesensoren).
• Detectie met ultrahoge frequentie (UHF): De elektromagnetische pulsen detecteren die worden veroorzaakt door interne PD-activiteit, vooral als je ingesloten of GIS-componenten gebruikt.
• Infraroodthermografie: IR-scannen is geen directe PD-detectiemethode, maar het helpt bij het identificeren van lokale warmteopbouw door energieverlies, wat waarschijnlijk een grotere degradatie van isolatiematerialen veroorzaakt.
• Oscillografische tijd-domeinreflectometrie (OTDR): We gebruiken OTDR om isolatiefouten in stroomkabels op te sporen. Dit doen we door pulsen uit te zenden en vervolgens de overeenkomstige gereflecteerde golfvormen te analyseren.

We kunnen deze tools zowel online als offline gebruiken (onder stroom of uit). Op die manier beschikken we over onderzoekstechnieken die passen bij het veiligheidsrisico voor ons team en de mensen “op de grond” nadat de brand heeft plaatsgevonden.

Scenario uit de praktijk: Datacenter

Het helpt om de detectie van gedeeltelijke ontlading te bekijken door de lens van een scenario uit de praktijk. Stel, u runt een enorm datacenter ergens in het Middenwesten. Een paar weken geleden ontstond er brand in een nabijgelegen printerruimte doordat een medewerker stiekem een sigaret rookte bij de prullenbak. Hoewel de vlammen snel genoeg werden bestreden om de brand te beperken tot die ruimte, kwam de rookschade terecht in uw serverruimte.

Tijdens een standaard visuele inspectie door uw risicobeheerteam werd alleen oppervlakkige schade ontdekt. Een paar muren met verschroeide verf en wat gesmolten etiketten of vloeren die professioneel gereinigd moeten worden was alles wat nodig was. U hebt echter een IT-directeur die voor de zekerheid een forensisch engineeringteam zoals het onze heeft ingehuurd.

Met behulp van een combinatie van onze hulpmiddelen en ervaring voerde dat team offline PD-tests uit en ontdekte actieve ontlading in de isolatie van de schakelrails. Deze piepkleine holtes, gevormd door rookschade door hoge temperaturen, zijn alles wat nodig is voor gedeeltelijke vlambogen die in de komende paar weken waarschijnlijk tot nog meer schade zullen leiden.

Nu heeft uw datacenter meer informatie om op te reageren. U kunt aangetaste delen van de apparatuur vervangen en de fractionele kosten van de PD-detectie afschrijven in plaats van aanzienlijke financiële kosten te maken als gevolg van een secundaire brand die zich zo dicht bij het primaire incident voordoet.

Toekomstige PD-risico's in hoogspanningssystemen voorkomen

Detectie van gedeeltelijke ontlading is noodzakelijk voordat een situatie uit de hand loopt. Het is het keurmerk na een brand dat u nodig hebt voor uw gemoedsrust. Er zijn enkele andere stappen die een bedrijf of industriële locatie kan nemen om het PD-risico verder te verkleinen buiten een forensisch team dat op bezoek komt, maar dat mag niet worden vervangen:

• Voer PD-basismetingen uit rond hoogspanningsactiva tijdens normaal bedrijf. Op die manier wordt een beeld gevormd van de uitgangssituatie.
• Plan elektrische controles rond je verouderde, verouderde of aan vocht blootgestelde isolatie, zodat je een beter idee hebt van waar je je in de toekomst op moet voorbereiden.
• Installeer overspanningsbeveiliging, vooral als je een commercieel elektrisch ontwerp overweegt, om ervoor te zorgen dat je isolatiesystemen een back-upbeveiliging hebben.
• Laat je risicomanagers thermische en ultrasone apparatuur aanschaffen om onregelmatigheden in realtime te controleren.

Die laatste suggestie is goed, maar kan beter worden toegepast door een team van experts, zoals onze elektrische ingenieurs en forensische specialisten bij Dreiym Engineering. We werken al tientallen jaren met particuliere woningen, commerciële panden en industriële omgevingen in Texas, Oklahoma, Louisiana, New Mexico en Colorado. We beschikken over de nodige licenties, juridische expertise en apparatuur om PD op te sporen voordat het escaleert.

Onze uitgebreide rapportering geeft je het nodige inzicht zodat je infrastructuurupgrades of herstellingen na een brand dienovereenkomstig kunt aanpassen. Werken met hoogspanningssystemen is al riskant genoeg. Bespaar uzelf het gedoe van een stil PD-probleem dat de kop opsteekt wanneer u probeert te herstellen van een eerder incident.

Laat verborgen ontladingen niet de volgende brand veroorzaken

Zelfs nadat de vlammen zijn gedoofd en je stappen hebt ondernomen om het getroffen gebied schoon te maken en te repareren, is het risico nog niet helemaal geweken. Gedeeltelijke ontlading kan zich binnenin de componenten van je hoogspanningsapparatuur bevinden, waardoor een onzichtbare dreiging ontstaat die je systeem verder aantast.

Het inschakelen van een forensisch ingenieursteam zoals dat van Dreiym Engineering zorgt voor gemoedsrust. Het zorgt ervoor dat uw verzekeringsmaatschappij tevreden is en geeft uw risicomanagementteam een solide voorsprong in wat er gerepareerd moet worden, plannen voor verbetering van systemen in de toekomst en wat er nu gecontroleerd moet worden. Plan een consultatie en laten we ervoor zorgen dat uw systemen veilig zijn en efficiënt werken.