Tértöltések szerepe és PEA-rendszerű méréstechnikája a korszerű villamos szigetelőanyagokban

A korszerű villamos szigeteléstechnika számos területén egyeduralkodóvá váltak a műanyagok. Ez egyrészről ezen anyagok különböző gyártási technológiáinak ugrásszerű fejlődésének köszönhető, másrészről bizonyos alkatrészek, különösen az integrált áramkörök rohamos méretcsökkenése következtében nagy villamos szilárdságú szigetelésekre lett szükség.

Az olaj-papír szigetelésekkel ellentétben a műanyagokban a töltéshordozók mozgékonysága igen kicsiny, ezért a tértöltések felhalmozódásának a veszélye fokozottan fennáll. A kész szigetelőkben a felhalmozódás helyét és mértékét lehet megállapítani, a tervezés fázisában levők esetében pedig az elrendezés, illetve a használt anyagra jellemző töltésfelhalmozási hajlam vizsgálható.

A nagy térerősségnek kitett szigetelésekben a csapdába került töltések hatására az elektródák által meghatározotthoz képest erősen torzul a villamos erőtér, így akár normál üzemi körülmények között is a tervezési értékek többszöröse léphet fel azok belsejében. A tértöltés-eloszlások vizsgálatára fejlesztették ki az impulzus elektroakusztikus (PEA, a.m. pulsed electroacoustic) elven alapuló méréseket.

Alapesetben a PEA mérés eredménye a tértöltés egydimenziós eloszlása. A detektálás fizikai alapját az képezi, hogy a két elektróda közé helyezett dielektrikumra gyors feszültségimpulzust kapcsolunk, melynek hatására a töltésekre ható erő mechanikai hullámokat gerjeszt. Ezeket a mechanikai hullámokat a földelektróda hátuljára rögzített piezoelektromos film (PVDF) villamos jellé alakítja, és a kapott feszültséghullámok egy oszcilloszkóp képernyőjén megjeleníthetők, utána pedig számítógépen feldolgozhatók.

Dolgozatom során ismertetem a tértöltés-felhalmozódás és a mérés elméleti alapjait, annak műszaki szerepét, majd részletezem a mérőeszköz egyedi megoldásokat igénylő részegységeinek, tehát az elektródáknak, az impulzusgenerátornak és egy speciális erősítő áramkörnek a tervezését, végül pedig a várható jelalakok feldolgozási módszereit.

Irodalom:

[1]: G. C. Montanari: Bringing an Insulation to Failure - the Role of Space Charge, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol. 18., No. 2., April 2011.

[2]: B. Lennon: The Pulsed Electro-Acoustic (PEA) Space Charge Measurement Systems at TU Delft – User Manual, Department of High Voltage Components & Power Systems, Delft University of Technology, February 2011.

[3]: T. Maeno, T. Futami, H. Kushibe, T. Takada, C. M. Cooke: Measurement of Spatial Charge Distribution in Thick Dielectrics Using the Pulsed Electroacoustic Method, IEEE Transactions on Electrical Insulation, Vol. 23, No. 3., 433-439, 1988. June.

szerző

• 
  Szőke Zsolt
  villamosmérnöki
  nappali

konzulensek

• 
  Cselkó Richárd
  , (külső)
• 
  Dr. Németh Bálint
  egyetemi docens, Villamos Energetika Tanszék
• 
  Szabó Sándor
  , Villamos Energetika Tanszék

helyezés