En yaygın kullanılan test biçimi, fabrikada ve sahada (genellikle bir saha kabul testi olarak kullanılır, ancak daha sonra kullanımıyla da övgüler kazanır) stator sargısının toprak duvarı yalıtımını doğrulamak için kullanılan yüksek potansiyel testidir. Hi-pot testi, esasen makineye nominal çalışma geriliminin üzerinde bir gerilim uygulanmasını ve yalıtım arızası belirtilerinin aranmasını içeren bir dayanıklılık veya aşırı gerilim testidir. Hi-pot testi yalıtımdaki yerel zayıf noktaları tespit eder, hat gerilimi testinin hemen düzeltmeye hazır olmadığınız bir "arıza" değerlendirmesine veya daha kötüsü, motor hali hazırda çalışırken bir arızaya yol açması noktasına kadar bozulmadan önce yalıtım durumunun bir ön izlemesini sunar. Hi-pot testleri, mevcut yalıtımın zayıf olduğu noktaların arızalanmasına neden olur ve bu nedenle planlı bir kesinti sırasında, kontrollü test koşullarında, makine arızalanırsa olası durumlar göz önünde bulundurularak gerçekleştirilir. Buna rağmen doğru bir şekilde gerçekleştirildikleri sürece hi-pot testleri, yeni zayıf noktalar oluşturmaz. Hi-pot testlerinin “geçerli/geçmez” testleri olduğunu belirtmek önemlidir; ayrıntılı teşhis bilgisine ihtiyaç duyuluyorsa, örneğin kısmi deşarj ve tan delta/güç faktörü testleri ile birleştirilmelidir.

Hi-pot testleri üç test gerilim türüyle gerçekleştirilebilir:

► DC
► Güç frekansında AC
► Çok düşük frekansta AC (VLF).

VLF testi için kullanılan frekans genellikle 0,1 Hz'dir. VLF testinin ortaya çıkış nedeni, ihtiyaç duyulan test ekipmanının güç frekansı testi için gerekenden önemli ölçüde daha küçük ve daha ucuz olması ve kompozit dielektriklerde oluşturduğu gerilim dağılımının güç frekansında üretilene oldukça benzeyebilmesidir.



 

1980'lerde başlayan bir hamleyle, VLF hi-pot testi, kablolar için DC testinin yerini büyük ölçüde aldı. Bu değişim, esas olarak, 1980'lerden önce genellikle kağıt yalıtımlı kurşun kaplı (PILC) tipler olan orta gerilim (MV) kablolarıyla ilgili deneyimlerden kaynaklandı. Polimer yalıtımlı tipler (XLPE, EPR) piyasaya sürüldüğünde, eski kablolarda DC testleri yapıldıktan sonra çok sayıda test sonrası arıza olduğu görüldü. Nihayetinde, XLPE ve EPR kablolarda DC gerilimine maruz kaldıklarında, su ağaçları gibi yalıtım kusurlarında yerel sıkışmış uzay yüklerinin geliştiği keşfedildi.

Daha spesifik olarak, bazen kablonun nominal gerilim derecesinin sekiz katına kadar test gerilimleriyle gerçekleştirilen DC testi, eski kablo devrelerinde artık uzay yüklerinin oluşmasına neden oldu. Bunlar, saatler hatta günler gibi çok uzun zaman sabitlerine sahip RC devre elemanları gibi davranır. Kablo doğru şekilde deşarj edilse bile, bu uzay yükleri çok yavaş bir şekilde dağılır. Dağılım tamamlanmadan önce kablonun tekrar hizmete girdiğini varsayalım. Bu durumda, uzay yükü ile kablonun normal çalışma gerilimi tarafından üretilen elektrik alanı arasındaki etkileşim, uzay yükü konumlarında çok yüksek yerel alan gerilimine yol açar ve sıklıkla yalıtımın bozulmasına neden olur. Ayrıca, DC testinin boşluklar, kesikler ve ıslak hatalar gibi belirli türdeki kusurları, kablo türünden bağımsız olarak tespit edemediği ve DC testi VLF testlerinden daha yüksek bir gerilimde yapılsa bile bu eksikliklerin devam ettiği bulunmuştur.

Çok düşük frekanslı (VLF) cihazlar, orta ve yüksek gerilim kablolarının uzun kısımlarını test ederken saha zorluklarının üstesinden gelmek için idealdir.

Motor testleri artık hi-pot testlerinde DC'den VLF'ye doğru kablo test trendini takip ediyor. Ancak, motor stator sargılarının VLF testi, 1960'larda Bhimani tarafından önerildiği için yeni bir fikir değil. IEEE433-1974 standardı, dönen makinelerin VLF testine ilk kez atıfta bulunmuş ve 2009'da güncellenmiştir. Başlangıçta fiyat, motorlar için VLF testinin benimsenmesinin önünde bir engeldi, ancak VLF test setlerinin fiyatları son on yılda önemli ölçüde düştüğü için, özellikle VLF'nin sunduğu birçok avantaj göz önüne alındığında, bu artık kritik bir sorun olmaktan çıkmıştır.

Bu avantajların en önemlisi, VLF'deki stator yalıtımındaki gerilim dağılımının, DC testine kıyasla motorun normal çalışma koşullarına önemli ölçüde daha iyi uyum sağlamasıdır. Bir diğer önemli avantaj ise, VLF'deki testler için reaktif güç gereksiniminin çalışma frekansındaki testlere kıyasla daha düşük olması nedeniyle VLF kaynaklarının daha küçük, daha hafif ve dolayısıyla daha mobil olmasıdır. Bu, özellikle test ekipmanının ağırlığı ve boyutunun testi pratik hale getiremeyeceği uygulamalarda, örneğin rüzgar türbinleri üzerinde çalışırken faydalıdır. Ayrıca, VLF test setleri genellikle daha yüksek yükleri desteklediğinden, OG kablosu da dahil olmak üzere stator sargılarını doğrudan OG şalt cihazından test etmek genellikle mümkündür. Bu, DC testlerinde izin verilmez ve genellikle güç frekansı testlerinde de mümkün değildir.

VLF testi için günümüzde yaygın olarak iki standartlaştırılmış teknoloji kullanılmaktadır: VLF sinüzoidal ve VLF kosinüs-dikdörtgen. VLF sinüzoidal testi, adından da anlaşılacağı gibi sinüzoidal bir dalga formu kullanır. Buna karşılık, VLF kosinüs-dikdörtgen testi, güç frekanslı bir sinüs dalgasının yükselme ve düşme süresiyle yakından eşleşen, tanımlanmış bir yükselme ve düşme süresine sahip kare dalgaya benzer bir dalga formu kullanır. Bu iki teknolojinin en önemli özellikleri Tablo 1'de özetlenmiştir.






 

0.1 Hz'de VLF testi için güç frekansındaki teste kıyasla optimum test gerilimini belirlemek amacıyla kapsamlı araştırmalar yürütülmüştür. Yeni stator sargılarında güç frekansı testi için genellikle kullanılan formül şudur:


U Testi_60 Hz_RMS = 2 U o + 1000 1V


Bu, örneğin 6,9 kV'luk bir motorun 14,8 kV RMS'de, 13,8 kV'luk bir motorun ise 28,6 kV RMS'de test edileceği anlamına gelir. VLF testi için, asfalt-mika yalıtım sistemlerine ait deneysel veriler, bu gerilimlerin tepe test gerilimini elde etmek için 1,63 faktörüyle çarpılması gerektiğini göstermektedir; böylece formül şu şekilde olur:


U Testi_VLF_Tepe = (2 U o + 1000 V) x 1,63


Başka bir deyişle, VLF'de 6,9 kV'luk motor 24,1 kV tepe değerinde, 13,8 kV'luk motor ise 46,6 kV tepe değerinde test edilir.
 

Yukarıdaki rakamların yeni makineler için geçerli olduğunu unutmayın. Bakım testlerinde, genellikle nominal (RMS) terminal geriliminin %125 ila %150'si arasında değişen bir güç frekansı test gerilimi yeterli bulunmuştur (IEEE Std 56) ve VLF test gerilimini (tepe) belirlemek için aynı 1,63 çarpanı uygulanmıştır - Tablo 2'deki örneklere bakın.


 

Makinelerde VLF testi, rotor yerinde olmadan veya uygun önlemler alındığı takdirde rotor yerindeyken gerçekleştirilebilir. Terminaller için uygun elektriksel boşluk gereklidir. IEEE 433, makinenin hava, hidrojen, sıvı veya yağ soğutmalı olmasına bağlı olarak alınması gereken ek önlemleri açıklar. Mümkün olan her yerde, VLF testi (güç frekansı testinde olduğu gibi) her fazda ayrı ayrı, diğer fazlar topraklanmış olarak gerçekleştirilir. Fazları ayrı ayrı test etmenin mümkün olmadığını ve tüm fazların birlikte test edilmesi gerektiğini varsayalım. Bu durumda, test sonucu yalnızca topraklama yalıtımıyla ilgili olacaktır; faz-faz yalıtımı test edilmeyecektir. VLF testi için önerilen prosedür, test setinde doğru test gerilimini seçmek ve ardından test geriliminin en az 10 tam çevrimi boyunca uygulamaktır; bu, 0.1 Hz'de 100 saniyeye karşılık gelir. Test sırasında herhangi bir arıza meydana gelmemelidir. Testten sonra, makinenin tüm fazları ve sargıları en az 15 dakika boyunca topraklanmalıdır.



 

Daha önce de belirtildiği gibi, DC, VLF veya AC güç frekansı test gerilimi kullanılarak gerçekleştirilmesinden bağımsız olarak, bir hi-pot testi, stator yalıtımının durumu hakkında herhangi bir tanı bilgisi sağlamayan bir geçme/kalma testidir. Bu nedenle, kablolarda olduğu gibi döner makineler için de ek tanı testleri önerilir. Stator sargılarında gerçekleştirilen tipik tanı testleri şunlardır:

► Yalıtım direnci (IR) testi
► Polarizasyon indeksi (Pl) testi
► Güç faktörü/dielektrik kaybı/dağılım faktörü/tan delta (TD) ölçümü
► Kısmi deşarj (PD) ölçümü
► Güç frekansında dağılma faktörü ölçümleri (TD) ve PD ölçümleri için IEEE standartları (IEEE 286 ve IEEE 1434) vardır

Piyasada bulunan VLF test setlerinin çoğu, TD ölçümleri ve PD teşhisi için kullanılabilir. TD adım testlerinin yanı sıra, stator sargısının durumu hakkında daha fazla bilgi edinmek için dayanım testleri sırasında kayıplar da izlenebilir. DC testlerinde, hi-pot testi sırasındaki eşdeğer parametre kaçak akımdır; VLF sinüzoidal testinde ise kayıplar izlenir. Henüz VLF 0.1 Hz TD testi için eşik değerleri mevcut değildir, ancak kayıp değerlerinin daha yüksek olduğu ve kablolarda olduğu gibi, eskimenin güç frekansına göre düşük frekanslarda daha kolay fark edilebildiği bilinmektedir (bkz. fig 1).

Stator sargılarının kayıp faktörünü temsil etmenin klasik yolu, makinenin nominal çalışma geriliminin %20'sinde ölçülen TD değerinin, tam nominal çalışma geriliminde ölçülen TD değerinden çıkarılmasıyla hesaplanan tip-up değeridir. Yani:

Tip-Up = TD @ Uo – TD @ Uo'nun %20'si

Kayıplar gerilimin bir fonksiyonu olarak gösterildiğinde, PD'nin nerede başladığını görmek mümkündür, çünkü bu noktada kayıplar artacaktır. Aslında, tip-up testi temelde PD miktarı hakkında dolaylı bir gösterge verir, ancak PD tekrarlama oranının düşük olduğu kusurlarda (örneğin, yuvada gevşek bobinler varsa) etki küçüktür. Ayrıca, bobinlerde silisyum karbür gerilim kontrol kaplaması varsa, bunun tip-up değerini etkileyeceğini unutmamak önemlidir. Ayrıca hem dielektrik kayıplar hem de tip-up değeri kullanılan yalıtım türünden etkilenecektir. Bu nedenle, zaman içindeki eğilim değerleri stator sargısının durumu hakkında en iyi bilgiyi verecektir.

Elektriksel Gücü Araştırma Enstitüsü (EPRI), yakın zamanda motorlarda VLF TD ölçümleriyle ilgili bazı önemli ve ilgi çekici bulgular bildirdi (G Toman, 2017). Başlıca bulgular şunlardır:

► VLF TD ölçümleri, iyi motorlar ile yalıtım duvarları bozulmuş motorlar arasında ayrım yapmak için kullanılabilir.
► Üç VLF değerlendirme tekniği – mutlak değer, tip-up değer ve % standart sapma – motorları değerlendirmek için yararlıdır.
► Kombine motor/kablo devreleri VLF TD ölçümleri kullanılarak değerlendirilebilir.
► Korumasız kablolar takılı motorların VLF testi şaşırtıcı derecede iyi sonuçlar verdi
► İyi motorların düşük mutlak TD'si ve orta derecede tip-up vardır; kötü motorların yüksek mutlak TD'si ve/veya yüksek tip-up vardır

EPRI tarafından test edilen sağlam motorlardaki VLF TD değerleri %5 ile %15 arasında değişmektedir. Artan gerilimle birlikte azalan TD değerleri, izleme alanından nem çıktığını gösterebileceğinden endişe verici olarak bildirilmiştir. Artan TD değerleri de artan gerilimin aşırı bir etkisini gösterdiği ve gerilim arttıkça bir tür yalıtım arızasının meydana gelebileceğini gösterdiği için sorunludur. Sabit bir gerilim uygulanırken bile artan TD değerleri meydana gelebilir; bu durumda bir elektrik şebekesi büyüyor ve yakında bir arıza meydana gelebilir. Elektrik şebekesi ne kadar büyükse, deşarj sayısı ve kayıplar da o kadar yüksek olur.

EPRI raporunun genel sonuçları, VLF TD testinin motorları ve motor/kablo devrelerini değerlendirmek için gerçekten faydalı bir teknik olduğudur. Her üç değerlendirme yöntemi de (mutlak değer, tip-up değeri ve % standart sapma) kullanılmalı ve sonuçların zaman içindeki eğilimleri, tekniğin değerini daha da artırmaktadır. Raporda ayrıca, birleşik devre (motor/kablo) kabul kriterlerinin, mutlak tanjant delta ve tip-up değerleri dikkate alındığında kablo kabul kriterlerinden farklı olduğu, ancak % standart sapmanın kablo ile aynı veya neredeyse aynı olabileceği belirtilmektedir. % standart sapma, yalnızca motorlar için yalnızca kablolara göre biraz daha yüksek olacaktır.

Özetle VLF testi, hi-pot testi ve stator sargılarındaki dielektrik kayıp ölçümleri için çok iyi bir alternatiftir. Bu test ünitelerinin ağırlığı ve boyutları büyük bir avantaj olmakla kalmaz, aynı zamanda güç çıkışı da güç frekansı test setlerine kıyasla önemli ölçüde daha yüksektir. Ayrıca, çoğu VLF test setine entegre edilen dielektrik kayıp ölçümleri, bir makinenin durumunu değerlendirmenin kolay ve doğru bir yolunu sağlar. Test sonuçlarına dayanarak, düzeltici bakım eylemleri planlanabilir ve beklenmedik kesintiler önlenebilir.

Megger, motorlarınızın ve generatörlerinizin durumunu değerlendirmenize yardımcı olacak teşhis özelliklerine sahip geniş bir VLF test seti yelpazesi sunar. Ayrıca Megger, döner makine test cihazları, statik test cihazları ve dinamik test cihazları gibi makinelerin ve test ekipmanlarının çevrimiçi izlenmesi için anahtar teslim çözümler de sunar.


VLF Sinus Dalgası 62kV Hakkında Detaylı Bilgi İçin tıklayınız.

Motor Test Cihazları Hakkında Detaylı Bilgi İçin tıklayınız.

Kaynak: