Integracja wykrywania wyładowań niezupełnych w przekładni wysokiego napięcia po ekspozycji na ogień

Postępowanie na miejscu pożaru to trudna sprawa. Konieczne jest metodyczne podejście, aby upewnić się, że wszystkie dowody wskazują na przyczynę lub podstawowe ryzyko. W ten sposób firma lub zakład przemysłowy może nadal działać bez ryzyka wystąpienia podobnych pożarów w przyszłości. Systemy wysokiego napięcia są szczególnie zagrożone ze względu na obecność ciepła, sadzy, chemikaliów, korozji i wilgoci.

Z biegiem czasu wiele obiektów przemysłowych zaczyna ulegać degradacji. Materiały ulegają zużyciu, zużycie odgrywa ważną rolę, a izolacja zaczyna pękać. Tworzy to idealne warunki dla wyładowań niezupełnych (PD), które mogą prowadzić do pożaru. Kontrola takich sytuacji po pożarze wymaga specjalistycznego sprzętu i dużego doświadczenia w inżynierii sądowej. Oto kilka spostrzeżeń, które uzyskaliśmy dzięki naszej pracy w Dreiym Engineering.

Co to jest częściowe rozładowanie i dlaczego ma znaczenie?

Wyładowanie niezupełne występuje, gdy izolacja wokół urządzeń elektrycznych wysokiego napięcia zaczyna ulegać degradacji lub uszkodzeniu. Zamiast pełnego łuku elektrycznego lub zwarcia, wyładowanie niezupełne jest nieco bardziej podstępne. Działa w tle, po cichu wpływając na materiały izolacyjne stosowane w standardowym sprzęcie, takim jak kable, transformatory i tuleje.

PD można znaleźć w pustych przestrzeniach, pęknięciach, rozwarstwionych powierzchniach lub na stykach z zanieczyszczonymi materiałami. Po przyłożeniu obciążenia elektrycznego do takich słabych punktów powstają mikro-łuki, wraz z energią akustyczną, światłem, ozonem, miejscowym ogrzewaniem lub promieniowaniem elektromagnetycznym. Emisje te są dokładnie tym, czego szukamy przy użyciu profesjonalnego i starannie skalibrowanego sprzętu.

Sugeruje się, że 85% wysokiego napięcia Awarie izolacji są spowodowane aktywnością PD. Dlatego IEEE Std. 930 istnieje. Jest to kluczowy predyktor, że jesteś w niebezpieczeństwo porażenia prądem elektrycznym awarie i potencjalne szkody pożarowe.

Rola pożaru w przyspieszaniu ryzyka chorób układu krążenia

O ile promieniowanie UV degraduje materiały izolacyjne w czasie, to ogień przyspiesza ten proces. Nawet krótka chwila wystawienia materiału na działanie płomieni lub wysokiej temperatury może osłabić jego niezawodność i strukturę (szczególnie w przypadku materiałów organicznych lub polimerowych). W sytuacji po pożarze poszukuje się wyładowań niezupełnych spowodowanych przez:

• Degradacja termiczna niszczy materiały izolacyjne, zmniejszając ich wytrzymałość dielektryczną.
• Absorpcja wilgoci przez gaśnice i urządzenia gaśnicze wykorzystujące wodę lub pianę.
• Osady dymu lub sadzy mogą działać jak bariery półprzewodzące, zwiększając ryzyko powstania iskry.
• Naprężenia mechaniczne powstają, gdy materiały są szybko schładzane lub podgrzewane, co powoduje powstawanie pęknięć i rozwarstwień.

Gdy zdegradowana izolacja nie jest w stanie utrzymać pierwotnego napięcia bezpiecznego obciążenia, rozpoczyna się wyładowanie niezupełne. Dzieje się tak często po ponownym włączeniu zasilania systemu po pożarze. Coś takiego jak papier izolacyjny w transformatorze, przystosowany do ciągłej pracy w temperaturze 105 stopni Celsjusza, straci połowę swojej ochrony w ciągu ponad 15 minut w wyższych temperaturach.

Metody wykrywania wyładowań niezupełnych po ekspozycji na ogień

Pojawia się zatem pytanie, w jaki sposób zespół taki jak nasz w Dreiym Engineering wykrywa i wskazuje, gdzie występuje aktywność PD po pożarze? Naszą rolą jest poleganie na instrumentach naukowych, wieloletnim doświadczeniu i spostrzeżeniach opartych na danych. Może to obejmować:

• Wykrywanie ultradźwiękowe: Wykorzystanie czujników AE do wykrywania wyładowań powierzchniowych, które emitują fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości (czujniki emisji akustycznej).
• Czujniki ultrawysokiej częstotliwości (UHF): Wykrywanie impulsów elektromagnetycznych wytwarzanych przez wewnętrzną aktywność wyładowań niezupełnych, zwłaszcza w przypadku korzystania z komponentów zamkniętych lub GIS.
• Termografia w podczerwieni: Skanowanie w podczerwieni nie jest bezpośrednią metodą wykrywania wyładowań niezupełnych, ale pomaga zidentyfikować miejscowe nagromadzenie ciepła w wyniku utraty energii, co może powodować większą degradację materiałów izolacyjnych.
• Oscylograficzna reflektometria w dziedzinie czasu (OTDR): Używamy OTDR do lokalizowania uszkodzeń izolacji w kablach zasilających. Odbywa się to poprzez wysyłanie impulsów, a następnie analizowanie odpowiadających im odbitych przebiegów.

Możemy korzystać z tych narzędzi zarówno w trybie online, jak i offline (pod napięciem lub przy wyłączonym zasilaniu). W ten sposób mamy do dyspozycji techniki śledcze, które odpowiadają ryzyku bezpieczeństwa naszego zespołu i osób “w terenie” po wystąpieniu pożaru.

Scenariusz rzeczywisty: Centrum danych

Warto przyjrzeć się wykrywaniu wyładowań niezupełnych przez pryzmat rzeczywistego scenariusza. Załóżmy, że zarządzasz ogromnym centrum danych gdzieś na Środkowym Zachodzie. Kilka tygodni temu doszło do pożaru w pobliskim pomieszczeniu z drukarkami z powodu pracownika, który ukradkiem zapalił papierosa w pobliżu kosza na śmieci. Chociaż płomienie zostały opanowane wystarczająco szybko, aby ograniczyć ogień do tego pomieszczenia, uszkodzenia spowodowane dymem dostały się do przestrzeni serwerowej.

Podczas standardowej inspekcji wizualnej przeprowadzonej przez zespół ds. zarządzania ryzykiem wykryto jedynie powierzchowne uszkodzenia. Kilka ścian z wypaloną farbą i stopionymi etykietami lub podłogi wymagające profesjonalnego czyszczenia to wszystko, czego wymagano. Jednak dyrektor IT zatrudnił zespół inżynierii sądowej, taki jak nasz, aby się upewnić.

Korzystając z naszych narzędzi i doświadczenia, zespół ten przeprowadził testy wyładowań niezupełnych offline i wykrył aktywne wyładowania w izolacji szyn zbiorczych rozdzielnicy. Te małe puste przestrzenie powstałe w wyniku uszkodzenia dymem o wysokiej temperaturze to wszystko, czego potrzeba do powstania częściowych łuków, które prawdopodobnie doprowadzą do jeszcze większych uszkodzeń w ciągu najbliższych kilku tygodni.

Teraz centrum danych ma więcej informacji, na podstawie których może działać. Możesz wymienić wszystkie uszkodzone sekcje sprzętu, odpisując ułamkowy koszt wykrywania wyładowań niezupełnych, zamiast ponosić znaczne wydatki finansowe z powodu wtórnego pożaru, który wystąpił tak blisko pierwotnego incydentu.

Zapobieganie przyszłym zagrożeniom wyładowaniami niezupełnymi w systemach wysokiego napięcia

Wykrywanie wyładowań niezupełnych jest konieczne, zanim sytuacja wymknie się spod kontroli. Jest to pieczęć zatwierdzenia po pożarze, której potrzebujesz, aby zachować spokój ducha. Istnieją inne kroki, które firma lub zakład przemysłowy może podjąć, aby jeszcze bardziej zmniejszyć ryzyko wyładowań niezupełnych poza wizytą zespołu kryminalistycznego, choć nie należy ich zastępować:

• Podczas regularnej pracy należy wykonywać podstawowe pomiary wyładowań niezupełnych wokół urządzeń wysokiego napięcia. Pozwoli to uzyskać obraz przed rozpoczęciem podstawowych operacji.
• Zaplanuj audyty elektryczne wokół przestarzałej, starzejącej się lub narażonej na wilgoć izolacji, aby mieć lepsze wyobrażenie o tym, na co należy się przygotować w przyszłości.
• Zainstaluj ochronę przeciwprzepięciową, zwłaszcza jeśli rozważasz komercyjny projekt elektryczny, aby zapewnić systemom izolacji ochronę rezerwową.
• Zlecenie menedżerom ds. ryzyka zakupu sprzętu termicznego i ultradźwiękowego do monitorowania anomalii w czasie rzeczywistym.

Ta ostatnia sugestia jest dobra, ale może być lepiej zastosowana przez zespół ekspertów, takich jak nasi elektrycy. inżynierowie i kryminalistycy specjalistów z Dreiym Engineering. Spędziliśmy dekady pracując z prywatnymi rezydencjami, nieruchomościami komercyjnymi i obiektami przemysłowymi w całym Teksasie, Oklahomie, Luizjanie, Nowym Meksyku i Kolorado. Posiadamy niezbędne licencje, wiedzę prawną i sprzęt do wykrywania wyładowań niezupełnych przed ich eskalacją.

Nasze obszerne raporty zapewnią Ci niezbędny wgląd, abyś mógł odpowiednio dostosować modernizację infrastruktury lub naprawy po pożarze. Praca z systemami wysokiego napięcia jest wystarczająco ryzykowna. Oszczędź sobie kłopotów związanych z cichą awarią PD, gdy próbujesz odzyskać sprawność po wcześniejszym incydencie.

Nie pozwól, aby ukryte wyładowania wywołały następny pożar

Nawet po ugaszeniu płomieni i podjęciu kroków w celu oczyszczenia i naprawy dotkniętego obszaru, ryzyko nie zostało całkowicie wyeliminowane. Częściowe wyładowania mogą znajdować się wewnątrz komponentów sprzętu wysokiego napięcia, tworząc niewidoczne zagrożenie, które dodatkowo degraduje system.

Zwrócenie się do zespołu inżynierii sądowej, takiego jak nasz w Dreiym Engineering, zapewnia spokój ducha. Zapewnia zadowolenie ubezpieczyciela i daje zespołowi ds. zarządzania ryzykiem solidne informacje na temat tego, co należy naprawić, planów ulepszenia systemów w przyszłości i tego, co należy teraz monitorować. Zaplanuj konsultację już dziś i upewnijmy się, że Twoje systemy są bezpieczne i działają wydajnie.