Navorsing oor Deteksie tegnologie en Analise Metode van Gedeeltelike Ontlading in SF6 Vloortank Skakelaar
Die vloer-gebaseerde tank-tipe skakelaar is 'n kritieke beheer- en beskermingsapparaat in transformasiesentrales en kragstelsels. Dit word hoofsaaklik gebruik om die normale belastingstrome in lyns te onderbreek, te sluit en te dra, en om kortsluitingstrome tydens stelselafwykings te onderskei. Dit bestaan uit komponente soos onderbrekingselemente, isolerende busse, bus-type stroomtransformers, boogverdelers, bedieningsmekanisme en grondkasings. Die boogverdelingskamer van die vloer-gebaseerde tank-tipe skakelaar is in 'n geaarde metaalkasing gehuisves.
SF₆ dien as beide die isolerende en boogverdelingsmedium vir tank-tipe skakelaars. In 'n eenvormige elektriese veld is sy isolasiekrag ongeveer drie keer daardie van lug, en sy boogverdelingsvermoë ongeveer 100 keer daardie van lug. As gevolg hiervan is SF₆-skakelaars gekenmerk deur 'n kompak struktuur en 'n klein voetdruk. Daarbenewens bied vloer-gebaseerde tank-tipe skakelaars voordele soos 'n lae toerusting seentrums van swaartekrag, 'n stabiele struktuur, goeie seismiese prestasie, ingeboude stroomtransformers, sterke weerstand teen vuil, en gemaklike instandhouding.
Tog kan insulasiedefekte tydens die vervaardiging, samestelling, vervoer en werking van tank-tipe skakelaars weens faktore soos slegte verwerking, botsings, impak en skakelbewegings voorkom. Tipiese insulasiedefekte sluit uitsteekse metalen voorwerpe op geleiders of kasings, vrye elektrodes, en vrye metalen deeltjies in. Wanneer die elektriese veldsterkte wat by die insulasiedefekt gekonsentreer is, die inslagveldsterkte van die area onder die toets- of gestelde spanning bereik, vind gedeeltelike ontlading (PD) plaas. Gedeeltelike ontlading is die hoofoorzaak van insulasievermindering in skakelaars en 'n voorloper tot insulasie-falings. Dus, kan die aanlyn bewaking van gedeeltelike ontladingsignale insulasiedefekte voordat 'n faling plaasvind, waargeneem word, wat 'n belangrike maatregel is om die veilige en stabiele werking van vloer-gebaseerde tank-tipe skakelaars en die kragstelsel te verseker.
Gebaseer op die fisiese signale wat tydens ontlading gegenereer word, is die hoofmetodes vir die deteksie van gedeeltelike ontlading in skakelaars die pulserende stroommetode, die ultrageluidsmetode (AE), die tijdelike aarding-spanningsmetode (TEV), en die ultra-hoë frekwensie-metode (UHF) [2 - 3]. Hierdie artikel kombinéer eksperimentele en ter plaatse-ervaring om verskeie metodes vir die deteksie en analise van gedeeltelike ontlading in SF₆ vloer-gebaseerde tank-tipe skakelaars te oorsig en die kenmerke van elke metode te sommeer.
Pulserende Stroommetode
Wanneer gedeeltelike ontlading plaasvind, genereer die beweging van lading 'n pulserende stroom, wat deur 'n koppelingstoestel of stroomsensor in die toetssirkel gedetekteer kan word. Die pulserende stroommetode is die enigste metode wat in IEC 60270 en verwante standaarde spesifiseer word vir kwantitatiewe meting van gedeeltelike ontlading. Ander metodes word hoofsaaklik gebruik vir die deteksie of lokalisering van gedeeltelike ontlading. Die pulserende stroommetode het hoë sensitiviteit, maar is baie vatbaar vir plaaslike elektromagnetiese interferensie. Dit is dus nodig om die vaag ontladingsignale uit die gedetekteerde signalen te ekstraheer. Die fisiese hoeveelheid wat die grootte van gedeeltelike ontlading verteenwoordig, is die skynlading q, wat deur die volgende formule verkry kan word.
In die formule, i(t ) verteenwoordig die pulserende stroom van gedeeltelike ontlading, Um(t) is die pulserende spanning, Rm is die deteksie impedansiewaarde, en q is die skynlading, met die eenheid pC (picocoulomb).
Die pulserende stroommetode gebaseer op stroomsensors is geskik vir aanlyn gedeeltelike ontlading deteksie. Hoogfrekwensie stroomsensors werk tipies binne 'n frekwensiebereik van 16 kHz tot 30 MHz en is ontwerp met 'n klemsstruktuur, wat dit maklik maak om dit by die aarding-einde van vloer-gebaseerde tank-tipe skakelaars te installeer.
Ultrageluids Metode
Gedeeltelike ontlading veroorsaak heftige molekulêre botsings, wat ultrageluidswaaiers genereer wat binne die skakelaar propageer. Ultrageluidsensors wat op die skakelaarkasing geïnstalleer is, kan gedeeltelike ontladingsignalen detekteer. Die piezoelektriese elemente binne ultrageluidsensors konverteer die ultrageluids-signalen wat deur gedeeltelike ontlading gegenereer word, na spanningssignalen, wat dan na die deteksiesirkel gestuur word. Die deteksiesirkel vir die ultrageluids metode bestaan hoofsaaklik uit 'n dekupler (gebruik om voedingsignalen van ultrageluids-signalen te skei), 'n signaalversterker, en 'n filter.
Die tydsdomein- en frekwensiedomeinsignalen van ultrageluidswaaiers van gedeeltelike ontlading binne vloer-gebaseerde tank-tipe skakelaars word in Figuur 2 getoon, met die frekwensiebereik hoofsaaklik tussen 50 en 250 kHz. Die ultrageluids metode bied voordele soos lae koste, maklike installasie, sterk weerstand teen elektromagnetiese interferensie, en geskiktheid vir gedeeltelike ontlading lokalisering. Tog is die interne insulasiestrukture van skakelaars kompleks, en ultrageluidswaaiers beweeg stadig en ervaar betekenisvolle demping in SF₆ gas, wat die identifikasie van 'n optimale deteksieposisie noodsaaklik maak.
Ultra-Hoë Frekwensie (UHF) Metode
Die stygingstyd en duur van die stroompulsies wat deur gedeeltelike ontlading gegenereer word, is op nanosekonde skaal, wat elektromagnetiese waaiers met ekwivalente frekwensies in die ultra-hoë frekwensiebereik van 300 MHz tot 3 GHz opwek. Tans is die deteksiefrekwenziebereik van die meeste UHF-sensors op die mark 300 MHz tot 1,5 GHz. Weens die swak en hoë frekwensie aard van die signalen, vereis die UHF-metode dat die insetsignalen deur filter-, versterker- en integrasiesirkels voorberei word voordat hulle na 'n data-verwerkingkaart gestuur word vir verdere analise.
Tog, wanneer die UHF-metode gebruik word, is dit nodig om ruis soos kommunikasietegnsignalen en verligtingsvoorsielingsignalen sowel van software- as hardwaresy af te elimineer. Die UHF-metode het hoë sensitiviteit, sterk anti-interferensievermoë, en is geskik vir gedeeltelike ontlading lokalisering. Die fase-gedifferentieerde gedeeltelike ontlading (PRPD) patroon van UHF-signalen van gedeeltelike ontlading by 'n vlottende potensiaal word in Figuur 3 getoon, wat inligting oor die ontladingamplitude, fase, en aantal voorkoms bevat.
Tijdelike Aarding-Spanning (TEV) Metode
Wanneer die elektromagnetiese waaiers wat deur gedeeltelike ontlading gegenereer word, propageer na die metaalbeskerming van 'n vloer-gebaseerde tank-tipe skakelaar, word 'n geïnduseerde stroom op die oppervlak van die beskerming gegenereer, wat lei tot 'n tijdelike aarding-spanning oor die golfimpedansie van die aardinglichaam. Die werkprinsipe van 'n TEV-sensor kan vergelyk word met dié van 'n kapasitiewe spanningdeeler. Dit bepaal die voorkoms van gedeeltelike ontlading deur die spanning oor die ekwivalente kondensator tussen die sensor-elektrode en die isolerende laag te meet. Die tijdelike aarding-spanningsignalen van gedeeltelike ontlading binne 'n SF₆ skakelaar word in Figuur 4 getoon, met die hoof frekwensiebereik tussen 1 en 100 MHz. Die TEV-metode word gekenmerk deur sy maklikheid van gebruik en die afwese van 'n addisionele deteksiesirkel.
Metodes vir die Analise van Gedeeltelike Ontlading
Metodes vir die analise van gedeeltelike ontlading word gebruik om die risikonivee van ontladinge te evalueer, signalen te ontskiel, en ontladingkenmerke te ekstraheer vir fouttipe klassifikasie. Hierdie metodes sluit hoofsaaklik die puls-waave-vorm metode, fase-gedifferentieerde gedeeltelike ontlading (PRPD) patroon metode, driedraaifase-amplitude-verhouding patroon metode, tyd-frekwensie patroon metode, en tyd-gebaseerde statistiese kenmerk metode in.
Die puls-waave-vorm metode analiseer 'n enkele ontladingswaave op grond van parameters soos stygingstyd, valstyd, puls-breedte, kurtoosis, en skewness. Die PRPD patroon metode akkumuleer gedeeltelike ontladingsignalen onder wisselstroom-kragfrequentie spanning om die fase, amplitude, en voorkoms-aantal verdelingskenmerke van die ontladinge te verkry. Dit staan ook bekend as die \(\varphi -q -n\) patroon metode. Die driedraaifase-amplitude-verhouding patroon metode word gebruik vir die analise van gedeeltelike ontlading onder driedraaifase wisselstroom spanning. Dit verkry die ontladingsverdelingskenmerke deur die ontladingsamplitudes van 'n eenheidige ontladingsignaal onder verskillende fase-spannings te versamel. Die tyd-frekwensie patroon metode versamel ontladingspulsies, bereken hul ekwivalente tyd en ekwivalente frekwensie, en plot die ontladingsverdelingspatroon in die ekwivalente tyd-ekwivalente frekwensie domein. Die tydgebaseerde statistiese kenmerk metode is geskik vir die analise van gedeeltelike ontlading onder hoëspanning direkstroom. Dit doen statistiese analise van die ontladingsverdelingskenmerke op grond van die grootte van die ontladingshoeveelheid en die tydsverskil tussen ontladingspulsies.
Vir die lokalisering van gedeeltelike ontlading binne SF₆ vloer-gebaseerde tank-tipe skakelaars, kan die absolute tydsverskil metode of die relatiewe tydsverskil metode aangewend word. Die absolute tydsverskil metode gebruik die ontladingsstroompulsie-signalen of die ultra-hoë frekwensie (UHF) signalen as die begin tyd van die ontlading. Na berekening van die tydsverskil tussen die ultrageluidsignaal en die ontlading-begin-signalen, word die ontladingsbronge lokaliseer. Die relatiewe tydsverskil metode gebruik slegs verskeie ultrageluidsensors wat op verskillende posisies op die skakelaar-tank geïnstalleer is. Dit bepaal die lokasie van insulasiedefekte deur die tydsverskil tussen elke ultrageluidsignaal en die verwysings-ultrageluidsignaal te bereken.
Gevolgtrekking
Aanlyn bewaking van gedeeltelike ontlading kan effektief die insulasievermoë van SF₆ vloer-gebaseerde tank-tipe skakelaars voor 'n faling evalueer, en is een van die belangrike maatreëls om hul veilige en stabiele werking te verseker. Hierdie artikel oorsig die deteksie- en analisemetodes van gedeeltelike ontlading in vloer-gebaseerde tank-tipe skakelaars, deur eksperimentele en ter plaatse-ervaring te kombineren.
Tydens ter plaatse-toepassings moet verskeie deteksie-en analisemetodes gebruik word om die akkuraatheid en betroubaarheid van aanlyn bewaking te verbeter. Tog, in lyn met die vereistes van die bou van die algemeen voorkomende krag Internet van Dinge, is die implementering van sleuteltegnologieë soos draadlose pasiewe sensering, lae-energie-draadlose kommunikasienetwerke, randberekening, en grootdata die toekomstige ontwikkelingstrend van gedeeltelike ontladingdeteksie vir vloer-gebaseerde tank-tipe skakelaars.
