راهنمای جامع پیکربندی اندازه‌گیری تخلیه جزئی: Zm در برابر HFCT

چکیده: این مقاله به بررسی دو روش پرکاربرد در اندازه‌گیری تخلیه جزئی (PD) می‌پردازد: استفاده از امپدانس اندازه‌گیری (Zm) و ترانسفورماتور جریان فرکانس بالا (HFCT). همچنین جنبه‌هایی نظیر مسیر سیگنال، حساسیت، حذف نویز و طراحی فیلتر نیز مورد تحلیل قرار می‌گیرند.

اهمیت آزمون تخلیه جزئی

تخلیه جزئی از مهم‌ترین علل خرابی عایق‌های فشار قوی است. انتخاب روش صحیح اندازه‌گیری PD، نقش حیاتی در پایش وضعیت تجهیزات دارد.

پیکربندی‌های Zm در آزمون تخلیه جزئی

1. Zm در شاخه (پیکربندی موازی)

• ایمنی بیشتر در مقابل تخلیه‌های شدید
• ولی حساسیت کمتر نسبت به سایر روش‌ها

2. Zm به‌صورت سری

• حساسیت بالا نسبت به سیگنال PD
• قراردادن مستقیم Zm در معرض ولتاژهای بالا

3. پیکربندی پل (Bridge)

• حذف مؤثر نویز حالت مشترک
• نیاز به تطبیق دقیق المان‌ها

نقش امپدانس Zm در تشخیص PD

Zm جریان تخلیه جزئی را به سیگنال ولتاژ تبدیل کرده و با فراهم‌کردن امکان تقویت آسان، پردازش سیگنال را ساده‌تر می‌کند.

• سازگار با سیستم‌های دیجیتال
• مقاوم در برابر نویز
• ایده‌آل برای تحلیل فرکانسی

معرفی HFCT: ترانسفورماتور جریان فرکانس بالا

مزایا:

• عدم نیاز به تماس الکتریکی
• ایزولاسیون بالا
• پاسخ فرکانسی مناسب از 100 کیلوهرتز تا 100 مگاهرتز

معایب:

• حساس به اشباع ناشی از بارهای فرکانس پایین (50/60Hz)
• نیازمند کالیبراسیون و پردازش پیچیده‌تر

طراحی فیلتر بالاگذر Zm

مدل ریاضی Zm به شکل: Zm = R + jωL

• Zm بالا → حساسیت بالا، اما احتمال اشباع
• Zm پایین → مقاوم‌تر در برابر جریان، ولی حساسیت کمتر

مقدار مناسب Zm باید متناسب با نویز محیط و شدت PD انتخاب شود.

نقش خازن کوپلینگ Ck

• افزایش Ck باعث بهبود نسبت سیگنال به نویز می‌شود
• ولی جریان بار بیشتری به منبع اعمال می‌کند
• پهنای پالس به صورت مستقیم تحت تأثیر رابطه τ = RC است

نکات حذف نویز و انتخاب باند فرکانسی

• نویز سفید: طیف یکنواخت در FFT
• نویز کلیدزنی: ناشی از منابع تغذیه سوئیچینگ
• تداخل سینوسی: ناشی از AM/FM یا خطوط برق

نکته کاربردی: حتماً قبل از شروع آزمون، آنالیز طیفی انجام دهید تا محدوده فرکانسی بهینه انتخاب شود.

جمع‌بندی نهایی

انتخاب بین Zm و HFCT بستگی به نوع کاربرد دارد. در محیط‌های صنعتی با نویز بالا و نیاز به ایزولاسیون، HFCT گزینه‌ای مناسب است. اما اگر تحلیل ولتاژ و دقت بالا در اولویت باشد، پیکربندی‌های مبتنی بر Zm توصیه می‌شوند.