Internati o nal  Journal of Ele c trical   and Computer  Engineering  (IJE CE)  V o l.  6, N o . 5 ,  O c tob e 201 6, p p . 2 088 ~209 I S SN : 208 8-8 7 0 8 D O I :  10.115 91 /ij ece.v6 i 5.1 006         2 088     Jo urn a l  h o me pa ge : h ttp ://iaesjo u r na l.com/ o n lin e/ind e x.ph p / IJECE  Internal On-line Partial Disc harge Analysis of 68.75 MVA  Generator Stator Winding Insulation      Walu yo 1 , Siti  Saod ah 2 , E l t h a Hi d a ya tul l a h 3   1,3 Departm e nt  of  El ectr i cal  Engin eering ,  National  In stitute of  Tech nolog y  (It enas), Bandung,  Indon esia  2 Department  of  Energ y  Conv ersion, Bandung  St ate Poly techn i c ( P olban), B a ndun g, Indonesia      Article Info    A B STRAC T Article histo r y:  Received Feb 4, 2016  Rev i sed   May 26 , 20 16  Accepted  Jun 15, 2016      Partial dis c harg e is a phenomenon of  electro n  ionization occurs due to  concen trat ed el ectri c  field in a di fferent  edge pl an e. Th is phenom enon will be  inves tiga t ed b y  an elec tric fi el d m eas urem ent in a m eas uring point. The   intern al p a rti a l  discha rge  wi ll gi ve   t h e i n sula tion d a mage  effect on  generator stator  winding due to   void exis t e nce .   This m a nuscript  presents th m easurem ent re sults of the  on-l i ne in tern al p a rt ial d i scharg e on  the st ato r   winding insulation of 68.75 MV A generator.  I t  u s ed the r e s i s t ant   tem p eratur detector method  and CM2000 TM . The results  were classifi ed  into three   conditions b a sed  on the voids in  the g e ne r a tor st ator insul a tio n,  t h e int e rna l   delamination an the  surface d i scharge.   Keyword:  Gene rato r   On-lin Partial d i sch a rg Stator  W i nd ing  insu latio n   Copyright ©  201 6 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d Co rresp ond i ng  Autho r W a lu yo,   Depa rt m e nt  of  El ect ri cal  Engi neeri n g ,     Natio n a l In stitu te  of  Techn o l o g y  (ITENAS),   Jl.  PHH .   Mu st af a N o . 2 3   Band ung , 40 124  I n d o n e sia.  Em a il: walu yo @iten a s.ac.id       1.   INTRODUCTION  Hi g h  v o l t a ge el ect ri c genera t o rs are esse nt i a l  co m pone nt s of rel i a bl e e l ect ri c powe r   gene rat i o syste m . They m u st operate  continuously and so m u st  be very  reliable  because a  faul t in a hi gh voltage   gene rat o r co ul d com p rom i se t h e powe r  su ppl y .  The c o n t i nuo us o p e r at i on i s  cri t i cal , so t h at  t h e on-l i n e   di ag no si s i s  t h e best   pre v e n t i v e m easure.  Fu rt herm ore,  th fau lts are larg ely cau sed   b y  insu latio n breakd o wns  i n  t h e st at o r  wi ndi ng , s o  t h at  t h e com m on m e t h o d  o f   on -l i n e di ag no si s i s  part i a l  di sc har g e ( P D )  det ect i on i n   t h e st at or  wi nd i ng  [ 1 ] .   Gen e rator i n sulatio n  system s,  ho wev e p e rfect th eir  i n itial state, in ev itab l y  d e g r ad e i n  serv ice.  Heat,  t h erm a l  cy cli ng,  bar  f o rce s v i brat i o n, m echani cal  sh oc k, s h ri nka ge  of  su pp o r t  st ruct ure s , s u ch  as  wed g es  a n d   spaces, and t h e presence   of  high electric s t ress, act a n interact to impair t h inte grity of the  diel ectric   syste m s. At so me stag es, p a rt ial d i sch a rg es will start  an d  b e g i n  to  in crease, p r ov id ing  an  add itio n a l ero s ive  ag ing  facto r . Th is usu a lly o c cu rs at abrad e d   o u t er sh ield ing, in  cav ities or d e lam i n a tio n s , or in th e end-tu rn  structure [2].  Partial disc harges  (PDs) are  sm all electric a l spar ks  res u l ting  from  the electrical brea kdown tha t   occu whe n   v o i d  e x i s t  wi t h i n  o n  t h e s u r f a ce or i n   ot he hi g h l y  n o n - u n i f o r m  el ect ri c f i el d of  hi gh  v o l t a ge  i n sul a t i o of   st at or  wi n d i n g s  i n   ge nerat o r s  an d m o t o r s .  The s e P D   p u l s es ca occ u r  beca use  o f  t h e   m a nufact uri n g  an d i n st al l a t i on  p r oces ses,  t h erm a l  det e ri orat i o n,   wi n d i n g c ont am i n at i on  or  st at o r   bar   m o v e m e n t   d u r in g  o p e ration .  If  th e vo id  with in   an   org a n i c so lid   o r  liqu i d ,  th PD  will d e grad e th org a n i material an d  may ev en tu ally cau se th e failu re o f  th e el ectrical in su latio n .   As th e insu latio n   d e grad es, th num ber an d m a gni t u de  of t h e PD p u l s e wi l l  i n crease. Al t h o u gh t h e m a gni t u de  of t h PD p u l s es ca n not   be   d i rectly related  to  th e rem a in i n g  life  o f  th wind ing ,  th do ub ling  PD  pulse  m a g n itudes  approxim ately every   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Int e r nal   O n -l i n e Part i a l   Di sc h a rg e A nal ysi s   of  6 8 . 7 5 MV Gene rat o St at or Wi ndi ng  I n s u l a t i o n ( W al uy o)   2 089 6 m ont hs, rat e  of P D  p u l s e a c t i v i t y  i n crease rapi dl y ,   or t h e PD l e vel s  are hi g h l y  com p are d  t o   ot he r sim i l a mach in es, th is is an  in d i cator th at v i su al insp ection s  and / o r   o t h e r testing  m e th od s are n eed  to  co nfi r m   th e   in su lation  co nditio n  [3 ],[4 ].  Partial discharges (PDs ) have been rec o gni zed as  harm ful  agei ng  pr oces s fo r electrical insulation at   th e b e g i n n i ng  o f  th e last cen t u r y  wh en  th e H V  techno logy w a s in tr od u c ed  fo r  th e gen e r a tin g  an d  tr ansmissio n   of electrical powe r. Pa rtial discha rge s  are  conse q ue nce  of local electrical stress conce n trations  in the  insulation or on the surface  of  the insulation. Gene rally, such disc harg e a ppea r s as pulse  having a durat i on of  m u ch  less th an 1   s [5 ].     Partial dischar g e com e s fro m  differe nt fa ctors, s u c h  as  therm a l, elec trical  fi el d, en vi r onm ent a a m bient and  mechanical vibr ation s Defects id en tified   b y  p a rtial d i sc harge m easurements are base  wedges   and  ba vi b r at i o n ,  sl ot  di sc ha rges br o k en  c o n d u ct o r s, c o n t am i n at i on o f   dam a ge of  en d - wi ndi ng di schar g es   bet w ee pha se s as a  res u l t  o f   vi b r at i o n  [ 6 ] .     More tha n  ten years, an ext e nsiv e re searc h  pr o j ect  was  un de rt ake n  t o  devel op a s u p e ri or  part i a l   d i sch a rg e test tu rb in e gen e rato rs. Th e resu lts were th e tu rbin e g e n e rator an alyzer test, wh ich  was  d e sign ed   t o   be  per f o r m e d by  n o n -s peci al i zed ge ne rat o r  st at i on st a ff  wi t h o u t  a  ge n e rat o r  o u t a ge .  The m a i n  t echni ca l   adva nt age  of t h i s  t e st  was t h at  fal s e i ndi cat i ons  of  d e terioratin g  insu latio n   were  v i rtu a lly el i m in ated . Th main  d i fficu lty in  p e rform i n g  an  on -lin e PD test was n o t   in   d e tectin g  th e PD sign als, bu t rath er d i stingu ish i ng  t h e PD  fr om  el ect ri cal  noi se.  The  noi se  wa s fo u nd t o  be   very erratic overtim e, and s o me time as  much a s   1 000  tim es h i gh er th an   g e n e rato PD sign als. Th e trend   i n   resu lts fro m  th e on -lin e PD test will g i v e  su fficien t   w a rn ing  t o   p e rmit t i m el m o d i f i catio n of   gen e r a t o r   op eratio n   o r  im p l e m en tatio n  of  relativ ely in ex pen s iv stato r  wind ing  m a in ten a n ce. Th e on -lin e PD testin g   facilitated  ex ten d i ng  wind ing  life an d  red u c ed   o v e rall   m a i n t e nance c o st by  av oi di n g  i n  ser v i ce  fai l u res a n resul t i ng  p r em at ure rewi nds  [ 7 ] .     Th e statistical an alysis of th d a ta b a se  was t h d i stribu tion   o f  Q m  as a  fu n c t i on  of  wi ndi ng  age .  T h e   PD res u l t s  i n  t h e dat a  ba se fr om   m achi n es t h at  were  fr om   1 t o  m o re 50 y ears ol d sh ow e d  n o  co nsi s t e nt  t r end ,   whi c h wa s su r p ri si n g   beca us e one  w oul n o rm al l y  assu m e  t h at  ol de r wi ndi ng s w o ul be m o re det e ri orat e d   and t h us  have  hi ghe r P D  l e vel s . The i n con s i s t e nt  pat t e rn  OPD  vers us wi n d i ng a g e m a y  i n cl ude t h e   obs er vat i on t h at   m a nufact ur e r s of m achi n e s  have a l earn i ng cu r v e t o  cl im b as t h e adopt  ne w desi g n  an man u f act u r i n g tech n i q u e s or th at u tilities  are con tinu o u s ly o s cillatin g  b e tween   p r o a ctiv e and  breakd own  m a i n t e nance st rat e gi es,  depe n d i n g o n  m a nagem e nt  pol i c i e s.  An a n al y s i s  of t h e st at i s t i cal di st ri b u t i on  of  PD   fo r se veral  m a nu fact u r ers  wa s al so  per f o r m e d. T h e ca use  of t h di ffe re nces  bet w ee m a nufact ure r s  was   un k n o w n,  b u t  i t  m i ght  be   due   t o   di ffe rent  m a nu fact u r i n pr ocesses ,  el ect ri c st ress  desi g n   l e vel s  an d  asse m b ly  m e t hods  [ 8 ] .   PD an d / o r E M m oni t o ri ng  of hy d r oge n - c ool e d  ge nerat o rs ha vi n g  t i ght  wi ndi ng s, wi t h  or  wi t h out   co n t am in atio n ,  do es  no t g e n e rally yield  additio n a l in form a tio n   o n  th e in su latio n cond itio n. EM I ind i catio n s   of c o re -ed g and e n d - wi n d i ng  di scha rge s  coul not  be  con f i r m e d by  i n spect i o n .  EM I i s  effect i v e i n   i d ent i f y i n g   pr o b l e m s  out si de t h wi n d i n g, s u ch as t hos e rel a t i ng t o  t h e i s o - p h ase  b u duc t  com pone nt or t h ex citer.  Th e in t e rpretatio n of  b o t h  PD and  EMI sign atures   req u i res th e sk ill o f  a trained insu latio n exp e rt [9 ].  An  effecti v e on -lin PD m o n ito ri n g  system  m u st  ad eq uately filter an d  th e im p act o f   no ise and  di st ur ba nces i n  o r der t o   pr ovi de  val i d  re sul t s . T h noi se an di st ur b a nces  fr om  t h e p o we r sy st e m  and   harm onics could influe nce t h e quality of PD signals.   Absol u te hum i d ity should  be  include d in all  trend  anal y s i s , es pec i al l y  i f  surface  PD m oni t o re d f o r as l o n g   as 3 0  y ears  w i t h  t h e sam e  m e t hod  o f  n o i s e an d   di st ur ba nce se parat i o n.  T h on -l i n part i a l   di scha rge  t e st i n g  ha becom e  a rec o gni ze d ,  p r ove n t ool  t o   hel p   main ten a n ce en g i n eers id en tify wh ich stato r  wind ing s  n e ed off lin e testin g, in sp ection  and  /or  rep a i r [10 ] M a t l a b Sim u l i nk  based m odel  has bee n  i n t r o d u ced t o  generat e  t h e  pul se an d d e t ect  it . One   si nus oi dal  ac  cy cl e was t a ken an d di vi de d i n t o   8 segm ent s  an d t h e n u m b er of  pul s e s appea r i n g f o r ea c h   segm ent s  was fo u nd  by  M a t l ab p r o g ram .  The res u l t s  fo r PD pulse count  for 5 kV and 10 kV. T h e calibrating  ci rcui t  was  m odel e d i n  M a t l a b Si m u l i nk t o   creat e desi red   out put   PD  p u l s es wi t h   re qui r e d t h e  cha r ge l e vel s  as  pC 10  pC ,  5 0   pC 10 pC   and  5 0 0   pC . T h e cal i b rat o r  c i rcui t  was  co n n ect ed ac r o ss t h ob ject  a n d   out put   p u l ses were si milar to  th e calib ratin g pu lses as requ ired . Th ph ysical m o d e l o f  calibrato r was m a d e  and   out put   wa ve  fo rm s were  obse r ved  o n   DS O.  T h out put   was   sim i l a r t o  t h e s i m u l a t i on res u l t s [1 1] .   It  has  been  pr esent e d t h e m ode r n  OL PD t e st i ng a nd m oni t o ri ng t e c h n o l o gy . It  wa al so ex pl ai ne d   som e  part i a l  di scha rge  sen s or  o p t i o n s na m e l y  hi gh v o l t age co u p l i n g  capaci t o r  sen s ors ,   hi g h  f r e que ncy   cu rr en t t r an sfor m e r  sen s or s,  Ro go wsk i  co il sen s or s an tran sien t earth vo ltag e  sen s o r s. Th e sign ifican t cost  and  o p erat i o na l  bene fi t s  co ul d be  gai n ed  f r om  com p l e t e  po we r ge ne ra t i on, i n d u st ri al  and  pet r oc he m i cal  in du str y  MV netw or k s . Th data f r o m  co n tin uou s CM tech no log y  can   be u s ed  to suppo r t  CBM sch e mes an d   to  d i rect prev en tiv e m a in ten a n ce in terv en ti on s to  rep a ir   p l at o r  cab les ahead  of in su latio n   failu re  from PD   activ ity [1 2 ] It  has  been  pre s ent e d s o m e  PD det ect i o n m e t h o d s,   nam e ly electrical, chemi cal, acoustic and  optical  m e t hods  o f  t h e sens o r  t y pes .  T h pr o b l e m s  ass o ci at ed  w i t h  PD  f o r  t h e  hi g h   v o l t a ge  equi pm ent  and  hi g h   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE   Vo l. 6 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 16   :   208 –  20 95  2 090 v o ltag e   po wer  syste m s h a v e  no t b e en  ign o red  and   will  n e ver b e  i g no red   by h i g h   vo ltag e   syste m  d e sig n e rs and  m a i n t e nance e ngi neers .  P D  i d ent i f i cat i o n a n d  P D  m oni t o r i ng m a ke ec on om i c  sense l o w a n d  m a ny  y ears t o   com e  [13] .   A po sitiv e PD  is g e n e rated   by electro n s  i n itiated  b y  co llisio n   d e tach m e n t  o f   n e g a tiv e ion s  in  a  h i gh  electric field  reg i on . Thu s , the p o sitiv e PD  g e n e ration  d e pen d s on  wh et her or no t n e g a t i v e  io ns ex ist aroun t h e pa rt i c l e  t i p . O n  t h ot he r  han d ,  ne gat i v e PD i s   gen e r a t e d by  a n  i n i t i a l  el ect ron  de ri ve d f r om  t h e fi el e m ission from the electrode  surface [ 14].  Partial discha rge m easurem e n ts on operati ng m achines c a n be   in flu e n c ed   b y   co nd itio ns su ch  as hu m i d ity,  te m p eratu r e, term in al v o ltag e   an d lo ad   [15 ] This resea r c h   was to a n alysis and classifies  th e condition  base d on the a m ount of c h a r ges  per cycle  of  pa rt i a l  di sc har g e.  The  pa r t i a l  di schar g e t h at  m oni t o re was  occu rre d i n  t h e  6 8 . 7 5 M V A  ge nerat o r   st at or   wind ing  insu latio n .       2.   R E SEARC H M ETHOD  The use d  m easuri ng m e t hod i n  t h i s  researc h  was On -l i n e p a rt i a l  di schar g e (PD )  m easurem ent  usi n g   resistan ce temp erat u r d e tecto r   (RTD) m e th od . Th is m e th od   was to   measu r e th e partial d i sch a rge th at   o ccurred  i n  th e g e n e rat o stato r  i n su latio n .   Th e illu strated d i agram  o f  the m easu r e m en t is shown  i n  Fi g u re  bel o w.           Fi gu re  1.  Di a g r a m  of  part i a l   di schar g e m easu r em ent        The pa rt i a l  di schar g e m easurem ent  used C M  200 0 TM  t h at  con n ect ed usi ng a cabl e  f r o m  C M 2000 TM   to RTD at t h e gene rator  and  ground.  The m easur emen t d a ta sam p l i n g  co llectio n  was carried  ou t   au to m a tical ly  u s ing  a co m p u t er an d PD m o nito so ftwa r e  that p r ov id ed   with  CM200 0.  Diagnosis of  pa rtia l d i scha rge   The m easurements  were ca rried ou u s ing   th ro ugh  th e RTD  (Resistan c e Tem p eratu r e Detector) as  sens or  m o u n t e d on   t h e ge nera t o st at o r  wi n d i ngs .     The  used  m easuri ng i n st r u m e nt  was  Tos h i b a  C M 20 00   that  connects the  ca ble pr o b es  fr o m  C M 200 0 t o   t h e   R T D of   ge nera t o st at o r  wi n d i ngs .     The  part i a l   di schar g e m a gni t ude s w e re m easure d  i n  m i l l i vol t a ge  (m V).      The dat a  col l e ct i on was pe rf orm e d aut o m a t i cal l y  usi ng t h e com put er and m oni t o r P D  soft ware t h at   available  on the CM2000.      2. 1.   The terms  those need to be  c o nsidere d whe n  tes t ings:  PD t e st i n gs  sh oul be  do ne i n  a t h erm a l l y  st abl e  co ndi t i o n .     Th is m ean t th at th e stato r   win d i ng  tem p eratu r d i d   no t ch ang e   du ring testin g s Temp erat u r e stab ility was  o b t ain e d  at t h e o f  th g e n e rat o with  t h e same lo ad  in  a certain  tim e p e rio d   o r  un til th e te m p eratu r e did  no change.  1.   PD  t e st i n gs sh oul d be do ne f a st l y If th e testin g s   are do n e  fastly , th e p r o b a b ility o f  te m p erature ch an g e  will b e  min i m i zed Th e tem p eratu r ch ang e   will in fl u e n c e th co mpa r ab ility  and  accu r acy  of testin   resu lts. Th is case will b e co me be  i m p o r tan t   wh en  it is carried  o u t  t h e testings with lo ad   v a riatio n ,  su ch  as  fu ll lo ad   and   no  load  tests  af te r   th e lo ad  is  released 2.   The l o ad and t h e tem p erature  does  not cha n ge m o re tha n  a  fe perce n t.  Wh en  co llecting  d a ta / p a rtial d i sch a rg e test,  th e test sh ou ld   b e  p e rfo r m e d  un d e r th e sam e   co nd itio ns (lo a d   and tem p erature).  3.   If t h e test conditio n s  ch ang e (eg, coo ling  air hu m i d i t y ),  will affect th e level o f   p a rtial d i sch a rg e an d n eed  to  b e  con s i d ered  in th e an alysis of  p a rtial d i sch a rg e.  4.   Wh en  co m p ari n g  th q u an tity o f  p a rtial d i sch a rg e testin g, it is  k e p t  in  min d  th e typ e  o f   u s ed  insu lat i o n .   Th d i fferen t t y p e o f  i n su latio n are u s ed it will p r od u c e d i fferen t   d i sch a rg e lev e ls.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJECE   ISS N 2088-8708      Int e r nal   O n -l i n e Part i a l   Di sc h a rg e A nal ysi s   of  6 8 . 7 5 MV Gene rat o St at or Wi ndi ng  I n s u l a t i o n ( W al uy o)   2 091 Th e resu lts  o f  p a rtial d i sch a rg e testing   o n  g e n e ra tors that are no t in  syn c hrono u s  con d ition  wit h   n e two r k s , th ey  w ill b e  d i f f e ren t  f r o m  th e g e n e r a t o r  in  synch r on ou s conditio n  w ith  th e n e two r k .  Th e p a r tial  d i sch a rg e in   g e n e rat o rs th at are no t in   syn c h r o nou s con d ition   with  th e n e t w ork will  b e   h i g h e r.  The first equipment used in t h e m easurem e n t was  RT D PT 100 (resista nce tem p erature detector).  RTD  o r  also  called  as  resistan ce th erm o meters is a tem p eratu r e senso r  th at  u tilize  ch ang e   o f  electrica l   resistan ce in  a  certain  m a teria l  to  ch ang e  th e te m p erat u r e.  RTD referred  t o  a m easu r e o f  p o s itiv e tem p eratu r co efficien t wh ich  m ean s th at t h e resistan ce  will in crease w ith  th e te m p eratu r e. PT  10 0  is a p l atin u m   ma terial  with  cond itio n at 0 o C  t e m p erat ure s  has a  r e si st ance o f  1 00  o h m s . R T D i s  use d  i n   gene rat o rs t o   m oni t o winding tem p erature c h a n ges  due t o  loa d  c u rrent  vari ations. Six pieces  of  RTD we re  placed bet w ee n the top- b o tto m  co ils so th at th ch ange in  each  co il co u l d   b e   d e tected Fi gu re  2(a )   sh ows  t h e  l o cat i o ns  of  R T D   on  t h gen e rat o r st at or  wi n d i n g.  I t  i s  i ndi cat e d  i n  sy m e t r i cal   am ong  t h em . Fi gu re  2( b)  s h o w s t h posi t i on R T on  t h e ge ne rat o r   st at or  wi n d i n g .  Thi s  fi g u r i s  t h extraction in t h e sheet of Fi gure 2(a). T h e st ator  wi nding of phase R  (U)  was  placed a n d se nsed by the RTD  pr o b es of  B 2 ,  C 2 B 1   a n d   A 1 .  Whi l e t h e  st at or wi n d i n g of p h ase S  ( V )   was pl ace a n se nse d  by   t h R T pr o b es  of  C 2 ,   A2 , C 1  a n d  B 1 . Fi nal l y  t h e s t at or  wi n d i n of  p h ase  T ( W )  was  pl ace d a n d se nse d   by  t h e R T D   pr obes of   A2,  B2, A1  a n C1.        (a) RT place m e nt    (b ) R T po si t i ons     Fig u re  2 .  RTD  in stallatio n  and po sitio n on  t h e g e n e rat o stato r  wi n d i n g       Table 1 lists the placem ent of RTD positions. RTD  A1 was installed  on R and T pha s es, RTD  A2  was i n stalled  on T  and  pha s e s and RT D B 1   was i n sta lled on  S and  R  phases. For  sam e  sequ en ce, RTD s   o f   B2, C 1  a n d C2 we re installed  on R a n d T  phases,  T  and  phases a n d S and R  phases  res p ectively.        Table 1. Placement  of  RTDs                     Figure 3(a) s h ows the typical  RTD with cable. The  eq ui pm ent  was use d  i n  t h e electric generat o r for  part i a l  di sc har g det ect i ons .  The  seco n d   use d  eq ui pm ent  was  C M 2 0 0 0 TM  a n al y zer  of  pa rt i a l  di s c har g m easurem ent  sy st em , Fi gure  3( b)  w h i c h se r v ed t o  m oni t o r  t h e part i a l  di s c har g e t h at  m i ght   occu r i n  t h e st at or  g e n e r a tor .  Fi nally, th e su ppor t to o l w e r e   BN C co ax ial cab les in clud ing  pr ob es  w ith   len g t h   of  5  m e ter s , as  sho w n i n  Fi gu r e  3 ( c).   RTDs   Place m e nt   Position Slot  Type   Phase  A1 Centr e   M i ddle  R,   A2 E x citer  L ong   T ,   B1 Centr e   17   M i ddle  S,   R   B2 E x citer  25   L ong   R,   C1 Centr e   33   M i ddle  T ,   C2 E x citer  41   L ong   S,   R   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE   Vo l. 6 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 16   :   208 –  20 95  2 092   (a) RTD  with  cable  (b) CM2000 TM     (c) Coax ial  c a bl e and  BNC prob   Fi gu re 3.   C M 2 0 0 0 TM  an alyzer of  p a rtial d i sch a rg e m eas u r emen t syste m  an d aux iliary cab l es      The m easurem ent  o f   part i a l   di scha rge  i n   hi gh  v o l t a ge e q u i pm ent  i s  very  im port a nt  bec a use  of  t h e   o b t ain e d   d a ta  an d th eir in terp retation  can   be d e term in ed  a reliab ility o f   eq u i p m en t caused   b y  ag ing  an d th risk of failure can be  analyze d T h e partial  discharge  te st  sp eci fi cat i ons  de pen d o n  t h e t y pe  of t e st  e qui pm ent  an d  i n su lation  m a terials u s ed  in  th e co nstru c tion  of eq uip m en t. Th e ex isten ce of  p a rtial d i sch a rg e in  th i n sul a t i o n m a teri al  can  be  de t e rm i n ed by  t h e m e t hod  o f  a n al y s i s  of  t h m a gni t ude  o f  t h part i a l  di sc har g e.  Thi s  anal y s i s  i s  one  of t h em  can be  do ne b y  usi ng C M 2 0 00 a n al y zer. It  sho u l d   be n o t e d t h at  t h i s  an al y s i s   shoul d  be care f ul and always  be com p ared with the data stat e at an earlier tim e . Th e part i a l  di schar g e dat a   can  b e   go od  i n fo rm atio n  fo r th e con d ition   o f  the g e n e rat o r stator wi nd in g  and  thu s  it can  b e  m a d e  of d a ta  trend s     Tabl e 2. Int e rp ret a t i on of   Pa rt i a l   Di schar g e [ 16]   No PD Me asu r e m en t r e su lts  In terp retatio n   Re m a rk s   40 m V   Danger ,   action r e qui r e Action should be t a ken  30  m V   Detailed analy s is to be done   Analy s is trend,  PD polar ity , and  histor y  to isolate cause of PD  20  m V   PD detected   M onitor  tim e  tr end   m V   No pr oblem  found   No action r e quir e d       3.   MEAS U R EM ENT RES U L T  DAT A N D   DIS C U SSI ON   The g e ne rat o t echni cal  dat a   were  3 p h ase ,   50  Hz f r e que n c y ,  11 ,8 0 0  V o l t , 30 0 0  r p m  rot a t i on s p eed 68 ,7 5 0  k V A capaci t y , 0. 8 p o w er  fact o r  l a gg i ng, B  i n su latio n  class and  mica tap e  with  ep ox y resi n  in su lating  mater i al.   Thi s  m easurem ent  was per f o r m e d once  m ont h i n  a  peri o d  o f  1 2   m ont hs,  usi n g si x R T D   (Resistance T h erm a l Detector) se nsors a s  the detection  tool. Th e pu rpo s e o f  th is m easurem en t to  d e term in e   t h e m a gni t ude   of  t h pa rt i a l  d i schar g e t h at  o ccurs  i n  t h ge nerat o r  st at or   wi n d i n g i n sul a t i on.  The  eas ur em ent   r e su lts ar e show n in   Tab l 3 .       Tabl 3. T h e  m easurem ent  o f   part i a l  di sc har g e                               M onth  RTD  A1 A2  B1  B2  C1  C2  1 25. 85   289. 50   48. 72   58. 49   79. 59   19. 59   2 38. 82   224. 18   28. 28   43. 72   58. 54   20. 32   3 29. 53   394. 51   10. 01   59. 96   58. 83   20. 13   4 40. 60     29. 44   0. 01   50. 01     5 45. 37       55. 19   41. 38     6 40. 29       79. 56       7 289. 63       300. 13       8 287. 67       389. 99       9 0. 01       43. 84       10  83. 28       99. 39       11  2. 04   4. 78   4. 51   15. 00   3. 27   7. 64   12  5. 40   10. 07   5. 98   43. 30   5. 96   49. 80   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Int e r nal   O n -l i n e Part i a l   Di sc h a rg e A nal ysi s   of  6 8 . 7 5 MV Gene rat o St at or Wi ndi ng  I n s u l a t i o n ( W al uy o)   2 093 Th p a rtial disch a rg e vo ltag e s tho s were m eas ured  from  the RTD se nsor re presente d the  con v e r si o n   of t h e t e m p erat ure  scal e i n t o  t h am ount   of  v o l t a ge. T h i s  c o ul be d o n wi t h  t h e ai o f  a n a l y zer  t h at  co ul d  hel p  anal y ze t h e  p a rt i a l  di scha rg e t h at   occu rs i n  t h e  st at o r   wi ndi ng  v o l t a ge   gene rat o r.  The  val u e s   t hose   occ u r r e d  du ri n g   t h e 12  m ont hs  fi ckl e d .    1.    In t h fi rst  se n s or  (A 1 ) , t h m a xim u m  vol t a ge o f  pa rt i a l  di scha rge  was  occu rre d i n  t h e seve nt h m ont h   (2 8 9 . 6 3  m V ) and  t h e m i nim u m  vol t a ge o f   p a rt i a l  di scha rge  was  occ u r r e d   at   m ont o f   ni n e  ( 0 . 0 1  m V ).  2.    In t h e sec o nd  s e ns or  (A 2 ) , t h e  m a xim u m  vol tage  of  pa rt i a l  d i schar g was  o ccur r ed  i n  t h i r d m ont (3 9 4 . 5 1   m V ) and  t h e m i nim u m  vol t a g e  o f   part i a l  di s c har g was  occ u r r ed  i n  t h e el e v ent h  m ont ( 4 .7 8 m V ).   3.    In t h e t h i r d sen s or  (B 1 ) , t h e m a xi m u m  vol t a ge of  part i a l  di s c har g was oc cur r ed i n  t h fi rst  m ont h (4 8 . 7 2   m V ) and  t h e m i nim u m  vol t a g e  o f   part i a l  di s c har g was  occ u r r ed  i n  t h e el e v ent  m ont h  ( 4 . 5 1  m V ).   4.    In t h e f o urt h  s e ns or  (B 2 ) , t h e m a xim u m  v o l t a ge  of  pa rt i a l  di scha rge  w a s occ u r r ed  i n  t h e ei g h t h  m ont h   (3 8 9 . 9 9  m V ) and  t h e m i nim u m  vol t a ge o f   p a rt i a l  di scha rge  was  occ u r r e d  i n  t h e  f o urt h  m ont hs  (0 .0 1 m V ).   5.    In t h fi ft h  sen s or  (C 1),  t h m a xim u m  vol t a ge  of  pa rt i a l  d i schar g was  o ccur r ed  i n  t h fi rst  m ont (7 9 . 5 9   m V ) and  t h e m i nim u m  vol t a g e  o f   part i a l  di s c har g was  occ u r r ed  i n  t h e el e v ent h  m ont ( 3 .2 7 m V ).   6.    In t h e si xt h se nso r   (C 2 ) , t h m a xim u m  vol t a ge o f   part i a l  di scha rge  was  occu rre d at  t w el ft h m ont h ( 4 9 . 8 0   m V ) and  t h e m i nim u m  vol t a g e  o f   part i a l  di s c har g was  occ u r r ed  i n  t h e el e v ent h  m ont ( 7 .6 4 m V ).   The  t r en d dat a   o f  part i a l  di schar g m easure m ent   res u l t s   i n   t h e ge nerat o r  st at or wi n d i n g appea r s   t h at   m o st o f  th p a rtial d i sch a rg e activ ity ten t  to  in crease, esp eci ally in  th e m o nth  of sev e n t h  an d eigh th Based on the  direct m easurem ents, it was classifi ed into  three c o nditions based  on the am ount   of  char ges  per cy cl e. Fi gu re  13  sho w s t h e pa rt i a l  di scha rge  oc curs t h o s e cau s e d by  i n t e rnal   voi d i n  t h e ge n e rat o r   stator ins u lation. These cases were in dicated  by the am ount  of cha r ge occ u pi ed on the pos itive parts of c y cles   t hose  ha ve al m o st  sam e  am ount  o f  t hose  o n  t h negat i v on es.       A 1  – 24 -04 ;   1 3 .39    A 1  – 26 -05 ;   1 0 .43  A 1  – 23 -06 ;   1 3 .43  A 1  – 09 -10 ;   1 3 .15  A 1  – 07 -12 ;   1 3 .54  A 1  – 30 -12 ;   1 3 .33  A 2  – 29 -01 ;   1 0 .40  A 2  – 24 -02 ;   1 0 .55  B 1  – 24 -0 2;  11 .0 3   B 1  – 30 -1 2;  14 .0 5   B 2  – 29 -0 1;  10 .5 6   B 2  – 23 -0 6;  13 .5 8   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE   Vo l. 6 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 16   :   208 –  20 95  2 094 B 2  – 06 -0 8;  11 .3 7   B 2  – 28 -0 8;  14 .0 5   C 1  – 24 -0 2;  11 .2 6   C 1  – 24 -0 4;  14 .4 5   C 1  – 26 -0 5;  22 .5 2   C 2  – 29 -0 1;  11 .0 8     Fig u re  13 . Th e m easu r e m en t resu lts t h o s e the po sitiv e an n e g a tiv e cycles h a v e  alm o st same ch arg e     Th e seco nd  con d ition ,  as shown  i n  Figu re  1 4 , ind i cated  t h e in tern al d e l a m i n a tio n .  In  t h e in tern al   del a m i nat i on,  t h e i n sul a t i o wo ul d  be  se pa rat e fr om  t h e co ppe r c o nd u c t o r;  t h e r ef o r e  i t  w oul be  weakl y   bo n d ed ove r h eat i ng, a n d s o   fo rt h.  T h i s  cas e co ul be  see n  from  the  m o st charge  was  on the  ne gative cycles  was m o re  dom inant tha n   on t h negative cy cle one s.      A 1  – 29 -01 ;   1 0 .31  A 1  – 07 -12 ;   1 3 .54  A 2  – 30 -12 ;   1 3 .59  B 1  – 07 -1 2;  14 .2 7     B 2  – 25 -0 3;  11 .1 4     Fi gu re  1 4 . T h e  m easurem ent  resul t s  t hose  t h e cha r ge  o n  t h e  ne gat i v e cy cl e s  we re m o re  do m i nant  t h a n  t h ose  on  t h ne gat i v e  o n es       The third condition of m easure m ent indicated th e surface discharges. T h is phe nom enon was caus e b y  sem i  co n ductiv e a m a teria l  (p ai n t was  da m a g e  and  l o ose its cap ab ility, as sh own  Fi g u re  15     A 1  – 24 -02 ;   0 9 .42  A 2  – 07 -12 ;   1 4 .01  B 1  – 24 -0 4;  14 .3 1   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Int e r nal   O n -l i n e Part i a l   Di sc h a rg e A nal ysi s   of  6 8 . 7 5 MV Gene rat o St at or Wi ndi ng  I n s u l a t i o n ( W al uy o)   2 095   C 2  – 07 -1 2;  14 .5 6       Fi gu re  1 5 . T h i s  p h en om enon   was ca use d   by   sem i  con duct i v e a m a t e ri al  (pai nt )       4.   CO NCL USI O N   B a sed o n  t h m easurem ent  for  12 m ont hs,  t h e pa rt i a l  di schar g occu rs i n  t h gene rat o r u n i t  2 wa s   al m o st cau sed  b y  th e in tern al  vo id  in th g e n e rat o r i n sulati on. T h is case  was indicated  by the c h arge  on the   p o s itiv e cycles alm o st sa m e  with   o n  th e n e g a tiv on ce.  Th e g r eatest  en erg y  o f  p a rtial  disch a rg e was occu rred  i n  t h i r d m ont h ,  an d f o l l o we by  o n e i n  ei g h t h  m ont hs . T h e s e cases i n di ca t e d t h di sc har g occu rs,  t h e r efo r th e cond itio n of th e stato r  wi nd ing  insu lation h a s ch ang e d fro m  th e n o rm al  co nd itio n.      ACKNOWLE DGE M ENTS  We  wou l d  lik e to  exp r ess th d eep est appreciatio n   to Indonesia Powe r,  The  Ge ot he rm al  Po wer   Pl ant   Un it o f   Kam o jan g , wh ich  h a sup ported   t o  prov id th e d a ta.       REFERE NC ES   [1]   H.  Shin,   et al. , “Denoising of On-line Par tial  Discharge Signal from High-Volta ge Ro tatin g  Machines using  Standard Deviation Threshold,”  International Journal of In novatives  Computing, Information and Contro l vol/issue:7(A), p p . 3761-3769 , 2 011. ISSN 1349-4198.    [2]   M .  Kurtz and  G. C. S t on e, “ I n- S e rvice P a r t i a Discharge  Testing of Generator  Insulation , ”  I E EE Transaction  on  Ele c trica l  Insula tion , vol/issue:  EI-14(2), 1979 [3]   G. C. Stone, “ P artial Disch a rg e Diagnosis an d Elec tri cal  Eq uipm ent Insulati on Condition Assessm e nt,”  IEEE   Transaction on  Diele c trics and   Ele c trica l  Insula tion , vol/issue: 1 2 (5), pp . 891-90 4, 2005 [4]   V. W a rren, “ P artial Disch a rge  Testing: A Progress Report,”  St atistica l  Eva l uat ion of PD Data, Irish Rotating   Machine  Confer ence , San  Anton i o,  Tx., USA, Ju ne, 2007 [5]   E. L e m k e,  et al. ,  “ G uide for Elec tric al Part ial Dis c harge Me asure m ents in Com p liance  to IEC 602 70,”  El e c t r o , vol 241, Techn i cal  Brochure 366 WG D1.33, pp.  61-67, 2008 [6]   P D  Tech P o wer Engine ering A G , “ P artial Dis c harge Bas i cs  of M onitoring, ” M i cam axx TM  Plus-Partial Disch a rg Basics, pp . 1-18 [7]   H. G. Sedding et al. , “A New On-Line Partial  Discharg Test f o r Turbin e Generators,”  Cigre, 1 992 Session,  # 0   August – 5  Sep t ember , pp. 1-7, 1 992.  [8]   G. C. Stone and  V. Warren, “Ef f ect  of  Manufacturer Winding A g e and Insu latio n Ty pe on Stato r  Winding Partial  Discharge Lev e ls,”  From DEIS Sept-Oct 2004 , v o l/issue: 2 0 (5), p p . 13-17 , 2004 [9]   J. K. Nelson  and  J. Stein ,  “A Field  Assessment of PD and EMI M e thodolog y  A pplied to  Large Util ity  Gen e rators ,”  IEEE Transacti ons on Dielec tri c s and Ele c trica l  Insulation ,    vol/issue:  17(5),   pp . 1411–1427, 20 10. ISSN:   1070- 9878.  [10]   V. W a rren, “ S tator W i nding Partial Disch a rge  Activity  for Marin e  Ai r-Cooled Generators,”  FMM S  2013 of ASNE  Confer enc e , August, 2013.  [11]   A.  K.  Gupta,  et al. , “Modeling o f  Calibration C i r c uit  fo r P a rtia l Dis c harge M eas urem ent,”  The s is , Department of  Electri cal  Eng i n eering ,  Nationa Institute of  Tech nolog y ,  Rourk e l a , Odisha, p p . 13 -42, 2013 [12]   L. Renfor th,  et al. , “Continuous , Remote On-line Partial Disch a rg e (OLPD) Monitoring of Co mplete Medium   Voltage (MV) Network,” pp. 1-1 1 [13]   M.  M.  Yaa c ob,  et al. , “Review on Partial D i scharg e Detection Techni ques  Relat e to Hig h  Voltag e  Power   Equipment using  Differ e nt Senso r s,”  Pho t onic S e nsors , vol/issue:  4(4), pp . 325-33 7, 2014 [14]   U.  Khay am,   et al. , “ P arti al  Dis c harge  and  Cros s  Interfere nce P h enom ena  i a  Thr ee-P h a s e Cons tructio n ,   International Jo urnal on Electric al Engineering and  Informatics , vol/issue: 1(1) pp. 85 , 2009 [15]   B .  A.  L l oy d,   et al. , “Continuo us On-line Partial Discharg e M onitoring of Generator Stator  Windings,”  IEEE  Transaction on  Energy Con version , vol/issue: 14 (4), pp . 1131-11 38. ISSN: 0885- 8969.  [16]   Toshiba, “Instruction  Manual; C M 2000 Specifications,”  Toshiba International  Co rporations, Pty . Ltd.        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.