Teilentladungen (PD) dienen als kritische frühe Warnsignale für die Verschlechterung der Isolation in 110kV-Transformern. Wenn sie unbeobachtet bleiben, können anhaltende Entladungen zur irreversiblen Verkohlung der Öl-Papier-Isolation führen und letztendlich zu einer katastrophalen Dielektrik-Schädigung. Im Kontext der Wartung von 110kV-Umspannwerken hat sich die Ultraschalllokalisierung als primäres Diagnosewerkzeug herauskristallisiert, aufgrund ihrer hohen Immunität gegenüber elektromagnetischem Rauschen und ihrer Fähigkeit, die physischen Koordinaten interner Fehler ohne Abschaltung der Ausrüstung zu bestimmen.
Δt=ts−te
Beschreibung:
Dieser Wert stellt das Intervall zwischen der Ankunft des elektromagnetischen Signals und des akustischen Signals an den jeweiligen Sensoren dar. tsts ist der Zeitstempel, der vom Ultraschallsensor an der Behälterwand aufgezeichnet wird, während tete der Zeitstempel vom elektrischen Sensor (UHF oder HFCT) ist. Da elektromagnetische Wellen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit reisen, ist tete effektiv der Moment, in dem die Entladung stattgefunden hat.
d=voil⋅Δt
Beschreibung:
Die lineare Distanz dd identifiziert, wie weit die PD-Quelle von einem bestimmten Ultraschallsensor entfernt ist. voilvoil ist die Schallgeschwindigkeit im Transformatoröl, die unter Standardbedingungen etwa 1400 m/s beträgt. Eine genaue Messung von ΔtΔt ist die Grundlage für eine hohe räumliche Auflösung.
(x−xi)2+(y−yi)2+(z−zi)2=(voil⋅Δti)2
Beschreibung:
In diesem 3D-Koordinatensystem sind (x,y,z)(x,y,z) die unbekannten Koordinaten der PD-Quelle, und (xi,yi,zi)(xi,yi,zi) die bekannten Positionen des ii-ten Ultraschallsensors. Durch die Bereitstellung von mindestens vier Sensoren und die Lösung dieses Systems nichtlinearer Gleichungen kann die genaue interne Position des Entladungspunkts mathematisch ermittelt werden.
| Entladungskategorie | Frequenzbereich (kHz) | Signalintensitätsprofil | Lokalisierungsschwierigkeit |
|---|---|---|---|
| Wicklungsinterturn-PD | 60∼12060∼120 | Hohe Kontinuität mit hoher Dämpfung | Hoch |
| Schwebepotential-PD | 40∼15040∼150 | Starke Periodizität und stabile Amplitude | Niedrig |
| Spitze Metallpunkt-PD | 20∼8020∼80 | Scharfe Impulse mit starker Richtwirkung | Mittel |
Die mehrkanalige Ultraschallüberwachung von 110kV-Transformern unterscheidet effektiv interne PDs von externen mechanischen Vibrationen. Praktische Feld Daten zeigen, dass für Potentialausgleichsentladungen der Lokalisierungsfehler auf unter 5 cm reduziert werden kann, was den Bereich, der für die interne Inspektion oder Reparatur erforderlich ist, erheblich verringert.
τsync<Dmax/voil
Beschreibung:
Das Synchronisationsfenster τsync muss kürzer sein als die Zeit, die eine akustische Welle benötigt, um die maximale Dimension Dmax des Transformergehäuses zu durchqueren. Diese Einschränkung stellt sicher, dass die von allen Sensoren erfassten Signale von demselben individuellen Entladungsimpuls stammen, was ein Fehlalignieren der Daten verhindert.
Durch die Implementierung dieser Ultraschall-Lokalisierungstechniken können Wartungspersonal interne Isolationsdefekte in 110kV-Transformern während deren Betrieb identifizieren und lokalisieren. Dieser "Online"-Ansatz eliminiert die Notwendigkeit einer kostspieligen Ölentnahme oder Außerbetriebnahme für die initiale Diagnose und bietet präzise räumliche Daten, die die Zuverlässigkeit und Lebensdauer kritischer Energieversorgungsanlagen verbessern.
Anmeldung
