Integrering av PD-detektering i högspänningsutrustning efter brandexponering

Att ta hand om en brandplats är en knepig uppgift. Det krävs ett metodiskt tillvägagångssätt för att säkerställa att alla bevis pekar på en orsak eller en underliggande risk. På så sätt kan ett företag eller en industrimiljö fortsätta att fungera utan risk för liknande framtida brandincidenter. Högspänningssystem är särskilt utsatta för risker på grund av värme, sot, kemikalier, korrosion och fukt.

Med tiden börjar många industriella miljöer att försämras. Materialen blir slitna, slitage spelar en roll och isoleringen börjar spricka. Detta skapar en perfekt miljö för partiell urladdning (PD), vilket kan leda till brand. Att inspektera dessa situationer efter en brand kräver specialutrustning och omfattande erfarenhet av kriminalteknik. Här är några av de insikter som vi har fått från vårt arbete på Dreiym Engineering.

Vad är partiell urladdning och varför är det viktigt?

Partiell urladdning uppstår när isoleringen runt elektrisk högspänningsutrustning börjar försämras eller brytas ned. I stället för en fullständig ljusbåge eller kortslutning tenderar PD att vara lite lömskare. Den verkar i bakgrunden och påverkar tyst de isoleringsmaterial som används på standardutrustning som kablar, transformatorer och genomföringar.

Du hittar PD i hålrum, sprickor, delaminerade ytor eller gränssnitt mot förorenade material. När elektriska belastningar appliceras på sådana svaga punkter skapas mikroarcs, tillsammans med akustisk energi, ljus, ozon, lokal uppvärmning eller elektromagnetisk strålning. Dessa emissioner är precis vad vi letar efter med hjälp av professionell och noggrant kalibrerad utrustning.

Det föreslås att 85% med hög spänning isoleringsfel orsakas av PD-aktivitet. Det är därför som IEEE Std. 930 existerar. Det är en viktig prediktor för att du är i fara för elektrisk ström fel och potentiella brandskador.

Brandens roll i att påskynda PD-risken

Om PD bryter ned isoleringsmaterial över tid, så tar eld den tiden och accelererar den rejält. Även ett kort ögonblick då materialet utsätts för flammor eller hög värme kan försvaga dess tillförlitlighet och underliggande struktur (särskilt om det är organiskt eller polymerbaserat). I en situation efter en brand letar du efter PD på grund av:

• Termisk nedbrytning bryter ned isoleringsmaterialen och minskar deras dielektriska styrka.
• Fuktabsorption på grund av brandsläckare och brandsläckare som använder vatten eller skum.
• Rök- och sotavlagringar kan fungera som halvledande barriärer, vilket ökar risken för gnistor.
• Mekanisk påfrestning uppstår när material snabbt kyls eller värms upp och utvecklar sprickor och delaminering.

När den försämrade isoleringen inte kan upprätthålla den ursprungliga spänningssäkerheten börjar PD. Detta inträffar ofta efter att ett system efter en brand har spänningssatts igen. Isoleringspapperet i en transformator, som är dimensionerat för kontinuerlig drift vid 105 grader Celsius, förlorar halva sitt skydd på 15 minuter vid högre temperaturer.

Metoder för PD-detektering efter brandexponering

Frågan är då hur ett team som vårt på Dreiym Engineering kan upptäcka och ange var PD-aktivitet förekommer efter en brand? Vår roll är att förlita oss på vetenskapliga instrument, många års erfarenhet och datadrivna insikter. Det kan inkludera:

• Detektion med ultraljud: Använd AE-sensorer för att upptäcka ytspårningsutsläpp som avger högfrekventa ljudvågor (sensorer för akustisk emission).
• Avkänning av ultrahög frekvens (UHF): Detektering av elektromagnetiska pulser som skapas av intern PD-aktivitet, särskilt om du använder slutna komponenter eller GIS-komponenter.
• Infraröd termografi: IR-skanning är inte en direkt PD-detekteringsmetod, men den hjälper till att identifiera lokal värmeuppbyggnad från energiförlust, vilket sannolikt orsakar större nedbrytning av isoleringsmaterial.
• Oscillografisk tidsdomänreflektometri (OTDR): Vi använder OTDR för att lokalisera isoleringsbrott i kraftkablar. Detta görs genom att skicka pulser och sedan analysera de motsvarande reflekterade vågformerna som tas emot.

Vi kan använda dessa verktyg i både online- och offline-miljö (med eller utan ström). På så sätt har vi utredningstekniker tillgängliga som passar säkerhetsrisken för vårt team och personer “på plats” efter att branden inträffade.

Scenario från den verkliga världen: Datacenter

Det är bra att undersöka detektering av partiell urladdning genom ett verkligt scenario. Låt oss säga att du driver ett stort datacenter någonstans i Mellanvästern. För ett par veckor sedan inträffade en brand i ett närliggande skrivarrum på grund av att en anställd smög med en cigarett i närheten av papperskorgen. Även om lågorna hanterades tillräckligt snabbt för att begränsa elden till det rummet, kom rökskadorna in i ditt serverutrymme.

Under en vanlig visuell inspektion av ditt riskhanteringsteam upptäcktes endast ytliga skador. Några väggar med bränd färg och några smälta etiketter eller golv som behöver professionell rengöring var allt som krävdes. Men ni har en IT-chef som anlitade ett kriminaltekniskt team som vårt, bara för att vara på den säkra sidan.

Med hjälp av en blandning av våra verktyg och erfarenheter genomförde teamet PD-testning offline och upptäckte aktiv urladdning i ställverkets samlingsskensisolering. Dessa pyttesmå hålrum som bildas av rökskador orsakade av hög värme är allt som krävs för partiella ljusbågar som sannolikt kommer att leda till ännu mer skada under de närmaste veckorna.

Nu har ditt datacenter mer information att agera utifrån. Du kan byta ut alla komprometterade delar av utrustningen och skriva av den fraktionerade kostnaden för PD-detektering istället för att ådra dig betydande finansiella kostnader på grund av en sekundär brand som inträffar så nära den primära incidenten.

Förebyggande av framtida PD-risker i högspänningssystem

Detektering av partiell urladdning är nödvändig innan en situation går överstyr. Det är den kvalitetsstämpel efter branden som du behöver för att känna dig lugn och trygg. Det finns några andra steg som ett företag eller en industrianläggning kan vidta för att ytterligare minska risken för PD, förutom att ett kriminaltekniskt team kommer på besök, även om det inte bör ersättas:

• Gör baslinjemätningar av PD runt högspänningsanläggningar under ordinarie drift. Det kommer att skapa en före-bild av baslinjedriften.
• Planera elektriska revisioner kring din föråldrade, åldrande eller fuktutsatta isolering så att du får en bättre uppfattning om vad du ska förbereda dig för i framtiden.
• Installera överspänningsskydd, särskilt om du överväger kommersiell elkonstruktion, för att säkerställa att dina isoleringssystem har ett reservskydd.
• Låt dina riskhanterare köpa in termisk utrustning och ultraljudsutrustning för att övervaka avvikelser i realtid.

Det sista förslaget är bra, men kan tillämpas bättre av ett team av experter, t.ex. våra elektriker ingenjörer och kriminaltekniker specialister på Dreiym Engineering. Vi tillbringar årtionden med att arbeta med privata bostäder, kommersiella fastigheter och industriella miljöer över hela Texas, Oklahoma, Louisiana, New Mexico och Colorado. Vi har nödvändig licensiering, juridisk expertis och utrustning för att upptäcka PD innan det eskalerar.

Vår omfattande rapportering ger dig den insikt som krävs för att du ska kunna anpassa uppgraderingar av infrastruktur eller reparationer efter bränder. Att arbeta med högspänningssystem är riskabelt nog. Bespara dig själv besväret med ett tyst PD-problem som smyger sig på när du försöker återhämta dig från en tidigare incident.

Låt inte dolda urladdningar starta nästa brand

Även efter att lågorna har slocknat och du har vidtagit åtgärder för att rengöra och reparera det drabbade området har risken inte helt försvunnit. Partiell urladdning kan finnas inuti komponenterna i din högspänningsutrustning, vilket utgör ett osynligt hot som försämrar ditt system ytterligare.

Att anlita ett kriminaltekniskt team som vårt på Dreiym Engineering ger sinnesfrid. Det säkerställer att din försäkringsgivare är nöjd och ger ditt riskhanteringsteam en solid information om vad som ska repareras, planer för att förbättra systemen i framtiden och vad som ska övervakas just nu. Boka en konsultation redan idag, så kan vi se till att dina system är säkra och fungerar effektivt.