SF6 Zemin Tankı Kesicisində Qismi Elektrik Çıxarışının Sənədləndirilmə Texnologiyası və Təhlili Üzerində İstiqsa

Zemin bazlı tank növü kontaktorlar, elektrik stansiyalarında və enerji sistemlərində kritik bir idarəetmə və koruma cihazıdır. Onun asıl məqsədi, xətlərdə normal yük akımlarını kəsə və bağlamaq, sistem arızaları zamanı qısa mərhələli akımları kəsməkdir. Bu kontaktorlar, kesici elementlər, dielektrik çubuqlar, çubuq növü dəyişkən akım transformatolları, parlaq söndürmə kameraları, işlətme mekanizmləri və yerləşdirmə qabı gibi komponentlərdən ibarətdir. Zemin bazlı tank növü kontaktorların parlaq söndürmə kamerası, yerləşdirilmiş metal qabın içində yerləşir.

SF₆, tank növü kontaktorlar üçün hemçinin izolyasiya və parlaq söndürmə ortamı kimi istifadə olunur. Düyğun elektrik sahasında, onun izolyasiya gücü havanın təxminən üç dəfəsi, parlaq söndürmə gücü isə havanın təxminən yüz dəfəsidir. Bu səbəbdən, SF₆ kontaktorları kompaktdır və kiçik yer tutar. Əlavə olaraq, zemin bazlı tank növü kontaktorlar, ağırlığın aşağı mərkəzi, sabit struktura, yaxşı zəlzələ dayanımı, daxili dəyişkən akım transformatolları, güclü pisliklərə mübarizə qabiliyyəti və asandıq ilə inkişaf etdirilməsi kimi üstünlüklərə malikdir.

Amma, tank növü kontaktorların istehsal, montaj, daşıma və işlətmə proseslərində, işləmənin pis olması, töküllər, darbalar və şalterləmə əməliyyatları kimi faktorlar səbəbindən izolyasiya defektleri baş verə bilər. Nümunəvi izolyasiya defektləri arasında həddi keçmiş metall obyektlər, uydurma elektrodlar və azad metall partiklaları daxildir. İzolyasiya defektində konsentrasiya edilən elektrik sahası qiyməti test və ya nominal voltaj altında çöküş sahasına çatdıqda, lokal parlaq (LP) baş verir. Lokal parlaq, kontaktorlardakı izolyasiya çöküşünün əsas səbəbi və izolyasiya arızalarının precursorudur. Bu səbəbdən, lokal parlaq signalının onlayn izlənməsi, arızadan əvvəl izolyasiya defektlərini aşkar etmək üçün vacib bir vasitadır, bu da zemin bazlı tank növü kontaktorların və enerji sisteminin təhlükəsiz və stabilləşdirilmiş işləməsinin təmin edilməsinə kömək edir.

Çıxış zamanı yaranan fiziki signalara əsaslanaraq, kontaktorlar üçün əsas lokal parlaq aşkarlanma üsulları impuls akımı üsulu, ultrasonik üsul (AE), geçici yer qəzası üsulu (TEV) və süper yüksek frekans üsulu (UHF) [2 - 3] -dür. Bu məqalə, təcrübə və sahə təcrübəsinə əsaslanaraq, SF₆ zemin bazlı tank növü kontaktorlar üçün müxtəlif lokal parlaq aşkarlanma və analiz texnikalarını nəzərdən keçirir və hər bir üsulun xüsusiyyətlərini ümumiləşdirir.

Impuls Akımı Üsulu

Lokal parlaq baş verəndə, zərərli yüklərin hərəkəti impuls akımı yaradır, bu impuls akımı test şəbəkəsinə bağlı olan bir coupling cihazı və ya akım sensoru tərəfindən aşkar edilə bilər. Impuls akımı üsulu, IEC 60270 və digər standartlarda göstərilən, lokal parlağın kvantitatif ölçməsi üçün təyin edilən yeganə üsuldur. Digər üsullar, öncəliklə, lokal parlağın aşkarlanması və ya yerin tapılması üçün istifadə olunur. Impuls akımı üsulu yüksək hassaslığa malikdir, amma sahədəki elektromaqnit interferensiyaya çox maraqlıdır. Buna görə, aşkar edilən signalardan zəif parlaq signalını ayırmalıdır. Lokal parlağın miqdarını ifadə edən fiziki miqdar bədii yükdür q, bu düsturla alınır.

Düsturdakı, i(t ) lokal parlaqdan yaranan impuls akımı, Um(t) impuls voltaj, Rm aşkarlanma impedansiya deyəridir, q isə bədii yükdür, pC (pikokulon) birliyində ifadə olunur.

Akım sensorlarına əsaslanan impuls akımı üsulu, onlayn lokal parlaq aşkarlanması üçün uyğundur. Yüksək frekanslı akım sensorları adətən 16 kHz-dən 30 MHz-ə qədər frekans aralığındada işləyirlər və klamp növü strukturda dizayn olunmuşdur, bu da onların zemin bazlı tank növü kontaktorların yerləşdirilməsi ucunda kolay qurulumu sağlar.

Ultrasonik Üsul

Lokal parlaq, intensiv molekulyar toplama səbəbindən ultrasonik dalğalar yaratır, bu dalğalar kontaktorda yayılır. Kontaktor qabına quraşdırılan ultrasonik sensorlar, lokal parlaq signalını aşkar edə bilər. Ultrasonik sensorların içindəki piezo-elektrik elementlər, lokal parlaqdan yaranan ultrasonik signalı voltaj signalına çevirir, bu signal daha sonra aşkarlanma şəbəkəsinə çatdırılır. Ultrasonik üsul üçün aşkarlanma şəbəkəsi, asılıq cihazı (elektrik enerjisi signalını ultrasonik signalından ayırmaq üçün), signal amplifikatoru və filtrandan ibarətdir.

Zemin bazlı tank növü kontaktorların içindəki lokal parlaqdakı ultrasonik dalğaların vaxt domeni və frekans domeni signalı Şəkil 2-də göstərilir, frekans aralığı əsasən 50-250 kHz arasındadır. Ultrasonik üsul, ucuzluğu, asan quraşdırılması, qüvvətli elektromaqnit interferensiyanın növbəsi, və lokal parlaq yerinin tapılması üçün uyğunluqlarına malikdir. Amma, kontaktorların daxili izolyasiya strukturu mürəkkəbdir və ultrasonik dalğalar SF₆ qazında yavaş ilə yayılır və böyük cəlb edicilik çəkir, bu səbəbdən, optimal aşkarlanma pozisiyası seçilməlidir.

Süper Yüksek Frekans (UHF) Üsul

Lokal parlaqdan yaranan impuls akımların yüksəklenmə və davamlı vaxtı nanosaniyələr aralığında olur, bu da 300 MHz-dən 3 GHz-ə qədər süper yüksək frekans aralığında ekvivalent frekansa malik elektromaqnit dalğaları heyecanlandırır. Cari zaman, piyasada satılan əksər UHF sensorlarının aşkarlanma frekans aralığı 300 MHz-dən 1.5 GHz-ə qədərdir. Signalın zəif və yüksək frekanslı olması səbəbindən, UHF üsulu, girdi signalını filtr, amplifikator və inteqrasiya şəbəkələri vasitəsilə təzyiq edərək, daha sonra dataların toplanması üçün kartın təhlili üçün hazırlandırmalıdır.

Aynca, UHF üsulunu istifadə edərkən, kommunikasiya signalı və освещения питание сигналы низкие частоты и высокие частоты, как программно, так и аппаратно. Метод УВЧ характеризуется высокой чувствительностью, сильной помехоустойчивостью и подходит для локализации частичных разрядов. Фазово-разрешенный паттерн УВЧ-сигналов от частичных разрядов на плавающем потенциале показан на рисунке 3, который содержит информацию о величине разряда, фазе и количестве разрядов.

Переходное Земляное Напряжение (ПЗН) Метод

Когда электромагнитные волны, генерируемые частичными разрядами, распространяются до металлического корпуса земляного танкового выключателя, на поверхности корпуса возникает индуцированный ток, что приводит к переходному земляному напряжению через волновое сопротивление заземлителя. Принцип работы датчика ПЗН можно эквивалентно сравнить с конденсаторным делителем напряжения. Он определяет наличие частичных разрядов, измеряя напряжение между эквивалентным конденсатором, образованным электродом датчика и изоляционным слоем. Сигналы переходного земляного напряжения от частичных разрядов внутри SF₆-выключателя показаны на рисунке 4, основной диапазон частот составляет 1-100 МГц. Метод ПЗН характеризуется простотой использования и отсутствием необходимости в дополнительном измерительном контуре.

Методы Анализа Частичных Разрядов

Методы анализа частичных разрядов используются для оценки уровня риска разрядов, устранения шумов, извлечения характеристик разрядов для классификации типов неисправностей. Эти методы включают импульсный метод, метод фазового распределения частичных разрядов (PRPD), метод амплитудных соотношений трехфазного напряжения, метод временно-частотного распределения и метод статистических характеристик во времени.

Импульсный метод анализирует один разряд на основе параметров, таких как время нарастания, время спада, ширина импульса, эксцесс и асимметрия. Метод PRPD накапливает сигналы частичных разрядов при переменном напряжении промышленной частоты, чтобы получить распределение фаз, амплитуд и числа разрядов. Поэтому он также известен как метод \(\varphi -q -n\). Метод амплитудных соотношений трехфазного напряжения используется для анализа частичных разрядов при трехфазном переменном напряжении.

Он получает характеристики распределения разрядов, собирая амплитуды единого сигнала разряда при различных фазных напряжениях. Метод временно-частотного распределения собирает импульсы разрядов, вычисляет их эквивалентное время и эквивалентную частоту, и строит распределение разрядов в области эквивалентного времени-эквивалентной частоты. Метод статистических характеристик во времени применим к анализу частичных разрядов при высоком постоянном напряжении. Он статистически анализирует характеристики распределения разрядов на основе величины разряда и временной разницы между импульсами разрядов.

Для локализации частичных разрядов внутри SF₆-заземленных танковых выключателей можно использовать абсолютный метод временной разницы или относительный метод временной разницы. Абсолютный метод временной разницы использует импульсный сигнал тока разряда или сверхвысокочастотный (СВЧ) сигнал в качестве начального времени разряда. После расчета временной разницы между ультразвуковым сигналом и сигналом начала разряда, он определяет источник разряда. Относительный метод временной разницы использует только несколько ультразвуковых датчиков, установленных в разных местах на баке выключателя. Он определяет местоположение дефектов изоляции, вычисляя временную разницу между каждым ультразвуковым сигналом и эталонным ультразвуковым сигналом.

Заключение

Онлайн-мониторинг частичных разрядов может эффективно оценивать изоляционные характеристики заземленных танковых выключателей SF₆ до возникновения отказа, и это один из важных способов обеспечения их безопасной и стабильной работы. В этой статье рассмотрены методы обнаружения и анализа частичных разрядов в заземленных танковых выключателях, объединяя экспериментальный и полевой опыт.

При полевом применении следует использовать несколько средств обнаружения и методов анализа, чтобы повысить точность и надежность онлайн-мониторинга. Кроме того, в соответствии с требованиями построения универсальной энергетической Интернета вещей, внедрение ключевых технологий, таких как беспроводные пассивные датчики, низкопотребляющие беспроводные сети связи, вычисления на краю и большие данные, представляет собой будущее направление развития обнаружения частичных разрядов для заземленных танковых выключателей.