Kısmî Deşarj
Kısmî Deşarj nedir? Nelere yol açar? Nasıl izlenir? Bu soruların yanıtlarını bu makalemizde bulacaksınız.
KISMÎ DEŞARJ NEDİR?
Kısmî Deşarj (Partial Discharge / PD), yük döngüsü, sargılarda gevşeklik ve kirlenme gibi sebeplerden ötürü yalıtımın bozulması sonucu ortaya çıkan küçük elektrik akımı atımlarıdır. Yüksek voltajlı bir ortamda küçük bir yalıtım alanı elektriksel stresle baş edemediğinde ve bozulduğunda meydana gelir. Kısmi deşarj küçük boyutta olabilir, ancak yalıtımın zamanla bozulmasına neden olur ve bu da nihayetinde arızaya yol açar.
Motorlar ve generatörler gibi dönel makinalardaki yalıtım durumunu değerlendirmek için önemli teknikler arasında Kısmi Deşarj ölçümleri yer alır.
KISMÎ DEŞARJ TİPLERİ
Genellikle 3 tip kısmî deşarj (PD) görülmektedir: Yalıtımın içinde (dahili PD), yüzeyde (harici PD) ve korona deşarjı. Dahili PD, yalıtımın içinde kalan mikroskobik hava dolu boşluklarda meydana gelir. Boşlukların etrafında yükler birikir ve bir boşluktaki yerel elektrik alanı stresi, arıza alanı stresini aştığında, boşluğu kısa devre yapan bir deşarj meydana gelir. Dahili PD’yi tespit etmek ve ölçmek özel ekipman gerektirir. Harici PD, yerel elektrik alanı stresi havayı iyonize etme eşiğini aştığında yalıtımın yüzeyinde meydana gelir. Harici PD’nin sebepleri arasında yetersiz hava boşlukları, uç sargılardaki kirlenme ve yuvalardaki veya uç sargılardaki korona korumasında değişiklikler veya kusurlar yer alabilir. Harici PD genellikle yalıtımın yüzeyinde beyaz toz birikmesine neden olur, bu sayede görsel incelemeyle tespit edilebilir. PD kısa süreli bir plazma patlaması üretir ve UV ışığı yayar, bunların ikisi de yalıtımı zorlar, hızlı yerel sıcaklık artışlarına neden olur ve azot oksitler, ozon ve nitrik asit gibi kimyasal maddeler oluşturur. Korona deşarjı ise, voltaj gradyanı kritik bir değeri aştığında akut yüksek voltaj iletim noktalarının etrafında oluşan bir deşarj türüdür. Korona etkisi, bir iletkeni çevreleyen ortamın iyonlaşmasıyla üretilir, ayrıca toprak potansiyelinde belirgin bir noktada da meydana gelebilir, ayrıca ışık şeklinde, genellikle mor bir parıltı şeklinde görülebilir, çünkü korona genellikle mikro arklardan oluşur. Korona etkisi düşük enerjilidir ancak uzun bir süre boyunca yalıtımı önemli ölçüde bozabilir ve dielektrik kopması nedeniyle arızalara neden olabilir. Korona etkisinin mevcut bulunması, bir yalıtım sisteminin güvenilirliğini azaltabilir.
KISMÎ DEŞARJ İZLEME
Kısmî Deşarj izleme sistemi, generatör stator sargısı ve baraları içindeki kısmî deşarjları sürekli olarak izler.
Amaç ve Önem
Kısmî deşarj izlemek, kontrol edilmediği takdirde makine arızasına yol açabilen stator sargılarındaki yalıtım bozulmasını tespit etmeye yardımcı olur. Duruma dayalı bakım ve olası sorunların erken tespitine olanak tanır ve beklenmedik arıza riskini azaltır. Generatör sağlığını anlamak ve maliyetli arızaları önlemek amacıyla bakım planlaması yapabilmek için normal çalışma koşullarında kısmî deşarjın sürekli olarak izlenmesi önerilmektedir.
Teşhis Edilebilen Sorunlar
- Stator sargı izolasyonunun bozulması
- Generatör ve baraların kirlenmesi
- Yarı iletken kaplamanın bozulması (alan derecelendirmesi ve yuva korona koruması)
İzleme Yöntemleri
Periyodik testler:
• Genellikle altı ayda bir gerçekleştirilir
• Taşınabilir cihaz kullanılır
• Nispeten hızlı arıza süreçlerini bile tespit etmede etkilidir
Sürekli izleme:
• Kalıcı olarak kurulan izleme ekipmanı ile gerçekleştirilir
• Sürekli veri toplama ve anlık uyarılar sağlar
• Trend analizi ve tesis genelindeki sistemlerle entegrasyona olanak tanır
Sensör Tipleri
- Kapasitif kuplörler (en yaygın)
- Yüksek frekanslı akım trafoları (HFCT’ler)

Ölçüm Teknikleri
- Faz çözümlemeli kısmi deşarj (PRPD) analizi – phi-q-n deseni kullanılarak
- Darbe (pulse) genliği analizi
- Veri korelasyonu
- Gürültü bastırma, örn. “gating” aracılığıyla

PD İzleme Sistemlerinin Temel Özellikleri
- Makinanın AC faz açısıyla senkronizasyon
- Girişim bastırma yetenekleri
- Veri depolama ve trend yetenekleri
- Makina proses verileriyle entegrasyon (sıcaklık, yük, vb.)

Yorumlama ve Analiz
- Belirli arıza mekanizmalarını belirlemek için PRPD modellerinin analizi
- Zaman içinde PD aktivitesinin trendi
- PD aktivitesinin çalışma koşullarıyla ilişkilendirilmesi
- Sonuç yorumlaması için uzman analizi

Sürekli İzlemenin Avantajları
- Geriye dönük analiz için sürekli veri toplama
- Yüksek PD seviyeleri veya hızlı artış halinde anlık uyarı verme
- Tesis genelindeki durum izleme sistemleriyle entegrasyon
- Yerinde test ihtiyacının ve bununla ilişkili seyahat maliyetlerinin azaltılması

SPARKS INSTRUMENTS ÇÖZÜMLERİ
VOCE DANIŞMANLIK olarak Türkiye temsilcisi olduğumuz SPARKS INSTRUMENTS (İsviçre) firmasının kısmî deşarj ölçüm, analiz ve izlemeye yönelik ürün ve hizmetlerinden de bahsetmek isteriz:

2002 yılında İsviçre’de kurulan SPARKS INSTRUMENTS firması generatör/motor izolasyon durumunun teşhisine yönelik kısmî deşarj, rotor manyetik akısı, şaft voltajı ve şaft akımı ölçüm ve izleme sistemleri üretiyor. Yüksek gerilim online izleme uygulamalarına özgü kapsamlı izleme cihazları ve sensörlerini kapsayan ürün yelpazesi ile generatörler, trafolar, kablolar, bara kanalları ve şalt ekipmanları için gerçek zamanlı arıza tespiti sağlayan araçlar sunuyor. Sunduğu hizmetler arasında danışmanlık, mühendislik, izleme çözümlerinin tasarımı ve üretimi, kurulum ve devreye alma, uzaktan erişim yoluyla ölçüm verilerinin analizi de dahil olmak üzere yerel ve uzaktan servis sözleşmeleri yer alıyor.
Aşağıdaki görselde Sparks Instruments firmasının generatör yalıtımına yönelik sensör konfigürasyonu ürün yelpazesi bir hidro generatör üzerinde örneklenmiştir:

Sensörler UDL-8000 adlı modüler çok kanallı durum izleme cihazına bağlanıp ölçümler alınmaktadır. Ölçüm verileri SCADA/DCS sistemine Modbus TCP gibi standart iletişim protokolleri vasıtasıyla aktarılabilmekte, ayrıca bilgisayar yazılımının veritabanında kaydedilmekte ve analiz grafikleri elde edilmektedir.

ONLINE KISMî DEŞARJ ÖLÇÜM VE ANALİZ HİZMETLERİ
VOCE DANIŞMANLIK olarak elimizde mevcut bulunan TMS-6141 kısmî deşarj analizörü ile generatörlerinizin yalıtım durumunu periyodik olarak ölçüp analiz edip raporlamak için servis hizmeti vermekteyiz. Ünite operasyon halindeyken generatörün 3 fazına bağlı bulunan kapasitif kuplörlerin sinyal çıkışlarını TMS-6141 kısmî deşarj analizörümüze bağlıyoruz, elde ettiğimiz analiz grafiklerini Sparks Instruments yetkilileri ile birlikte yorumlayıp bir analiz raporu hazırlıyoruz.
Not: Bu hizmet için generatörde kapasitif kuplörlerin (generatör başına 3 adet) kurulu bulunması gerekmektedir. Eğer mevcut bir online kısmî deşarj izleme sisteminiz varsa bunun BNC sinyal çıkışlarını cihazımıza bağlayabilmekteyiz.
Servis hizmetimizin detayları için bizimle iletişime geçebilirsiniz.

Kaynaklar
Olivier DUCRY. “Insulation Condition Monitoring for Rotating Machines Presentation”, Sparks Instruments, Ankara, 2024
Nail DAVIES, “What is Partial Discharge? A Guide to Understanding and Managing PD”, https://eatechnology.com/resources/blogs-white-papers
“Controlling partial discharge in high voltage motors and generators”, ABB, 2017
Generatörlerinizde yalıtım durumunun takibi için bizimle iletişime geçebilirsiniz. Sparks Instruments firmasının sensör, izleme donanımı, yazılım çözümleri ve ölçüm-analiz hizmetleri ile sizlere yardımcı olmaktan memnuniyet duyarız.