تکنولوژی مکان‌یابی ابرصوتی تخلخل جزئی ترانسفورماتور ۱۱۰ کیلوولت

ميدان: تولید

10Year<

China

اهمیت محل‌یابی تخلیه جزئی در آزمایش خط زنده 110kV

تخلیه جزئی (PD) به عنوان یک هشدار اولیه مهم برای تخریب عایق در ترانسفورماتورهای 110kV عمل می‌کند. اگر شناسایی نشود، تخلیه مداوم می‌تواند منجر به کربنیزاسیون غیرقابل برگشت روغن-کاغذ عایق شود و در نهایت باعث خرابی دی الکتریکی فاجعه بار می‌شود. در زمینه نگهداری زیرстанسیون 110kV، محل‌یابی اولتراسونیک به عنوان ابزار تشخیصی اصلی ظاهر شده است به دلیل مقاومت بالای آن در برابر نویز الکترومغناطیسی و توانایی تعیین مختصات فیزیکی خطاهای داخلی بدون قطع تجهیزات.

مدل‌های انتشار صوتی و اصول محل‌یابی فضایی

1. تعاریف اصلی

تخلیه جزئی اولتراسونیک: آزادسازی سریع انرژی در طی یک رویداد تخلیه داخلی موج‌های فشار مکانیکی را در روغن ترانسفورماتور تحریک می‌کند. این سیگنال‌های صوتی با فرکانس بالا (معمولاً 20kHz تا 300 kHz) از منبع به بیرون پخش می‌شوند و اطلاعات حیاتی درباره مکان خطا را منتقل می‌کنند.

2. تفاوت زمانی صوت-الکتریک:

Δt=t_s−t_e

توضیح:
این مقدار نشان‌دهنده فاصله زمانی بین رسیدن سیگنال الکترومغناطیسی و سیگنال صوتی به سنسورهای مربوطه است. $t_{s}$ زمان ثبت شده توسط سنسور اولتراسونیک روی دیوار دستگاه است، در حالی که $t_{e}$ زمان ثبت شده توسط سنسور الکتریکی (UHF یا HFCT) است. چون موج‌های الکترومغناطیسی با سرعت نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کنند، $t_{e}$ به طور موثر زمانی است که تخلیه رخ داده است.

3. فاصله از منبع تا سنسور:

d=voil⋅Δt

توضیح:
فاصله خطی $d$ نشان‌دهنده فاصله منبع PD از یک سنسور اولتراسونیک خاص است. $v_{o i l}$ سرعت صوت در روغن ترانسفورماتور است که تحت شرایط عملیاتی استاندارد حدود 1400m/s است. اندازه‌گیری دقیق $Δ t$ پایه‌ای برای دستیابی به دقت مکانی بالا است.

4. مختصات مثلثی فضایی:

(x−xi)^۲+(y−yi)^۲+(z−zi)^۲=(voil⋅Δti)^۲

توضیح:
در این سیستم مختصات سه‌بعدی، $(x, y, z)$ مختصات ناشناخته منبع PD هستند و $(x_{i}, y_{i}, z_{i})$ موقعیت‌های شناخته شده سنسور بی‌سیم فراصوت i-ام هستند. با استفاده از حداقل چهار سنسور و حل این دستگاه معادلات غیرخطی، مکان دقیق داخلی نقطه تخلیه را می‌توان به صورت ریاضی تعیین کرد.

تحلیل ویژگی‌های PD و دقت محل‌یابی در واحد ۱۱۰kV

۱. مقایسه ویژگی‌های صوتی بر اساس نوع تخلیه

د کېټنې د پرتله کچه	فرکانس محدوده (کیلو هرتس)	سيګنال چوپړۍ پروفایل	مکان پیدا کولو سختي
وینډینګ انټرن-ترن PD	$60 \sim 120$	زیات اتصال لرونکي او زیات ورکول	زیات
فلوټینګ پوټنشیال PD	$40 \sim 150$	قوی دوره ایتیاوی او پایداره شدت	کم
ښارپ متالیک پوائنټ PD	$20 \sim 80$	ښارپ پالسونه او قوی جهتمندی	معتدل

2. خلاصه تشخیص

نظارت چندکانالی اولتراسونیک روی ترانسفورماتورهای 110kV به طور موثر توانایی تمایز بین تخلیه‌های داخلی و ارتعاشات مکانیکی خارجی را فراهم می‌کند. داده‌های عملی نشان می‌دهد که برای تخلیه‌های پتانسیل شناور، خطای محلی‌سازی می‌تواند به حدود 5 سانتی‌متر کاهش یابد، که منجر به کاهش قابل توجه منطقه لازم برای بازرسی یا تعمیر داخلی می‌شود.

راهنمای عملیات میدانی برای محلی‌سازی تخلیه جزئی اولتراسونیک

1. جریان کشف در خط زنده

اسکن سطحی: استفاده از دستگاه کشف دستی برای اسکن سطح ظرف ترانسفورماتور به منظور شناسایی منطقه با بالاترین دامنه سیگنال.
نصب آرایه حسگرها: قرار دادن چندین حسگر حول منطقه شناسایی شده و همزمان‌سازی آنها با استفاده از ضربه الکتریکی به عنوان یک تحریک.
پنجره تحریک همزمان:

τ_sync<Dmax/v_oil

توضیح:
پنجره همزمان‌سازی $τ_{sy n c}$ باید کوتاه‌تر از زمان مورد نیاز برای سفر موج صوتی در بعد ماکسیمم $D_{ma x}$ ظرف ترانسفورماتور باشد. این محدودیت مطمئن می‌کند که سیگنال‌های ثبت شده توسط تمام حسگرها از یک پالس تخلیه فردی مشتق شده‌اند، که منجر به عدم هم‌خطی داده‌ها می‌شود.

2. احتیاط‌های مهم

جفت‌سازی رابط: باید یک کوپلنت صوتی با کیفیت بالا (مانند گریس یا پترولم جلی) بین حسگر و دیوار ظرف قرار داده شود. هر حباب هوا گیر افکنده می‌شود و منجر به از دست دادن سیگنال می‌شود.
پالایش تداخل: استفاده از فیلترهای انتخابی فرکانسی برای حذف نویز با فرکانس پایین از موتورهای خنک‌کننده یا پمپ‌ها، که معمولاً زیر 20kHz قرار دارند.

3. نتایج مورد انتظار از کاربرد

با اجرای این تکنیک‌های محلی‌سازی اولتراسونیک، کارکنان نگهداری می‌توانند عیوب عایق‌بندی داخلی ترانسفورماتورهای 110kV را شناسایی و مکان‌یابی کنند در حالی که آنها در خدمت هستند. این رویکرد "آنلاین" نیاز به تخلیه گران‌قیمت روغن یا خارج کردن ترانسفورماتور برای تشخیص اولیه را حذف می‌کند و داده‌های مکانی دقیقی ارائه می‌دهد که قابلیت اطمینان و طول عمر دارایی‌های برقی حیاتی را افزایش می‌دهد.