Partial discharges in high-voltage insulating systems (E-book)

The book presents selected aspects related to the partial discharge mechanism, its processing, and analytics in high-voltage insulating systems. Partial discharges (PD) have intrigued researchers for more than a century, yet some underlying physical mechanisms are still not fully understood and require a multiphysical research approach. The book comprises underlying physical PD phenomena in a strong electric field, various PD detection methods, with a special focus on electrical measurements and optical imaging, including various high voltage stimuli, such as AC, DC, PWM, and impulse voltages. The separate class refers to non-continuous PD sequencing called PD chopping and the discovered associated phenomenon called PD Echo. PD analytics deals with the application of artificial intelligence to partial discharges; for example, to feature extraction, clustering, or segmentation, as well as classification based on deep convolutional neural networks. This book presents a comprehensive approach to the problem of partial discharges while highlighting current research areas. Wyładowania niezupełne są jedną z form wyładowań elektrycznych, których występowanie w wysokonapięciowych układach izolacyjnych urządzeń elektroenergetycznych może być - z powodu krzywdzącego oddziaływania na materiały izolacyjne - przyczyną zmniejszenia bezawaryjności tych sprzętów. Zjawiska te są od ponad wieku przedmiotem badań w licznych ośrodkach na świecie i w Polsce, prowadzonych dla poznania ich mechanizmów fizykalnych w najróżniejszych materiałach izolacyjnych, w szczególności dielektryków polimerowych. Mimo to na rynku krajowym brakowało do tej pory monografii, która ujmowałaby te zagadnienia tak szeroko i kompleksowo. Treścią książki są wybrane zagadnienia dotyczące mechanizmów wyładowań niezupełnych, ich detekcji, pomiarów w układach izolacyjnych i przetwarzania wyników i analityki. Opisano typowe cechy inicjowania i rozwoju tych zjawisk w dielektrykach w silnym polu elektrycznym. Analizowano wpływ wysokonapięciowych wymuszeń przy napięciu przemiennym (AC), stałym (DC), modulowanym (PWM) i impulsowym. Użycie nieciągłego sekwencjonowania impulsów wyładowań niezupełnych przy napięciu przemiennym dało podstawy sformułowania i opisu teoretycznego zjawiska określonego jak "echo wyładowań niezupełnych". W zakresie problematyki przetwarzania sygnałów wyładowań niezupełnych - od akwizycji do przetwarzania obrazów - przedstawiono aspekty procesów degradacji dielektryków, mapowania powierzchniowych klastrów wyładowań i zmian ich morfologii. Zagadnienia analityki obejmują zastosowanie nienaturalnej inteligencji, na przykład do ekstrakcji charakterystycznych cech, grupowania lub segmentacji oraz klasyfikacji form wyładowań, opartej na głębokich konwolucyjnych sieciach neuronowych. Książka prezentuje kompleksowe ujęcie zagadnień dotyczących wyładowań niezupełnych i pokazuje aktualne obszary badawcze. Dla wygody czytelnika została wyekwipowana w spis symboli i indeks rzeczowy.