Läpilyöntitestijärjestelmien kehittäminen Terichem Tervakoski Oy:ssä
Rantanen, Otto (2018)
2018
Sähkötekniikka
Tieto- ja sähkötekniikan tiedekunta - Faculty of Computing and Electrical Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2018-08-15
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201808142125
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201808142125
Tiivistelmä
Diplomityö käsittelee Terichem Tervakoski Oy:ssä tehtyjä läpilyöntitestilaitteiden uusinta- ja kehittämisprojekteja. Kuivien papereiden AC-läpilyöntiin käytetty Helvar korvattiin Chroma 19032-P laitteella, koska siitä puuttui standardien vaatima automaattinen jännitteennosto ja läpilyöntijännitteen tallentava mekanismi. Laitteiden pätevyyden toteamiseen käytettiin pääasiassa vertailua Tampereen teknillisen yliopiston suurjännitelaboratorion referenssijärjestelmään. Mittaustulosten vertailu toteutettiin Weibull-jakaumien varmuusmarginaalianalyysin avulla.
Öljyimpregnoitujen paperi- ja laminaattinäytteiden testaukseen käytettävää Ferranti-laitetta kehitettiin siinä esiintyvien osittaispurkausten, elektrodien kulumisen ja jännitemittarin epävarmuuden vähentämiseksi. Laitteen toimintaa tutkittiin oskilloskooppimittausten avulla. Laitteeseen suunniteltiin ylivirtareleeseen ja virranmittausmuuntajaan perustuva jännitteensyötön läpilyönnin seurauksena katkaiseva järjestelmä. Laitteen jännitemittauksen muuttamista mittauskorttipohjaiseksi suunniteltiin, mutta toimenpiteisiin ei ryhdytty, koska nykyisen järjestelmän katsottiin toimivan käyttötarkoitukseensa riittävän hyvin. Laitteen hajoamisen varalta kartoitettiin mahdollisuuksia rakentaa samaan käyttötarkoitukseen uusi laite modulaarisena järjestelmänä.
Elektrodien optimaalista muotoilua tutkittiin Comsol Multiphysics- simulointiohjelmalla. Päävaihtoehdot olivat tasopohjainen, ympyräpyöristetty ja Rogowski-elektrodi. Rogowski-elektrodeilla tutkittiin karakteristisen etäisyyden ja kaareutumisjyrkkyyden vaikutusta. Erot sähkökentäntihentymissä olivat pieniä tasopohjaista lukuun ottamatta, joka aiheutti huomattavan kentäntihentymän elektrodin reunan kohdalle näytteeseen. Parhaaksi elektrodimuodoksi todettiin Rogowski-muotoilu, jossa karakteristinen etäisyys on vähintään 1,5 kertaa näytteen paksuus.
Elektrodien pintoja kuvattiin optisella profilometrilla. Huomattiin, että läpilyöntijäljissä esiintyy erilaisia tyyppejä, jotka eroavat syvyydeltään ja korkeusprofiililtaan. Matalat kuopat ovat enimmäkseen kraatterimaisia ja syvemmät jyrkkäreunaisempia. Erojen syynä pidettiin eroja jännitteiden suuruudessa ja materiaaleissa. Havaittiin, että läpilyönnit olivat osuneet todennäköisemmin aiemman läpilyöntijäljen tai hiontauran viereen.
Öljyimpregnoitujen paperi- ja laminaattinäytteiden testaukseen käytettävää Ferranti-laitetta kehitettiin siinä esiintyvien osittaispurkausten, elektrodien kulumisen ja jännitemittarin epävarmuuden vähentämiseksi. Laitteen toimintaa tutkittiin oskilloskooppimittausten avulla. Laitteeseen suunniteltiin ylivirtareleeseen ja virranmittausmuuntajaan perustuva jännitteensyötön läpilyönnin seurauksena katkaiseva järjestelmä. Laitteen jännitemittauksen muuttamista mittauskorttipohjaiseksi suunniteltiin, mutta toimenpiteisiin ei ryhdytty, koska nykyisen järjestelmän katsottiin toimivan käyttötarkoitukseensa riittävän hyvin. Laitteen hajoamisen varalta kartoitettiin mahdollisuuksia rakentaa samaan käyttötarkoitukseen uusi laite modulaarisena järjestelmänä.
Elektrodien optimaalista muotoilua tutkittiin Comsol Multiphysics- simulointiohjelmalla. Päävaihtoehdot olivat tasopohjainen, ympyräpyöristetty ja Rogowski-elektrodi. Rogowski-elektrodeilla tutkittiin karakteristisen etäisyyden ja kaareutumisjyrkkyyden vaikutusta. Erot sähkökentäntihentymissä olivat pieniä tasopohjaista lukuun ottamatta, joka aiheutti huomattavan kentäntihentymän elektrodin reunan kohdalle näytteeseen. Parhaaksi elektrodimuodoksi todettiin Rogowski-muotoilu, jossa karakteristinen etäisyys on vähintään 1,5 kertaa näytteen paksuus.
Elektrodien pintoja kuvattiin optisella profilometrilla. Huomattiin, että läpilyöntijäljissä esiintyy erilaisia tyyppejä, jotka eroavat syvyydeltään ja korkeusprofiililtaan. Matalat kuopat ovat enimmäkseen kraatterimaisia ja syvemmät jyrkkäreunaisempia. Erojen syynä pidettiin eroja jännitteiden suuruudessa ja materiaaleissa. Havaittiin, että läpilyönnit olivat osuneet todennäköisemmin aiemman läpilyöntijäljen tai hiontauran viereen.