SF6 põhikettastikulise lülitiku osalise laengumise tuvastamiste Tehnoloogia ja analüüsimeetodi uurimine

Põrandal asuvad tankitüübilised lülitid on olulised juhtimis- ja kaitseseadmed alamvoolukeskustes ja elektrivõrkudes. Neid kasutatakse peamiselt liini tavaliste töökoormuse kulude katkestamiseks, sulgemiseks ja kannatamiseks ning süsteemi tõrkeolukordades lühikese nõela korrakaatsiooniks. Nad koosnevad komponentidest nagu katkestusüksused, eraldusahvatid, ahvatüübilised vooluvahtmetrad, plammas kaotamise kammrid, juhtimismeetodid ja maanduslikud koorid. Põrandal asuva tankitüübilise lülitiku plammas kaotamise kamber asub maandusliku metalli koori sees.

SF₆ toimib nii eraldus- kui ka plammas kaotamise keskkonnana tankitüübilistel lülititel. Ühtlas elektriväljas on selle eraldusjõud umbes kolm korda suurem kui õhul ja selle plammas kaotamise võime on umbes 100 korda suurem kui õhul. Tulemusena on SF₆ lülitid kompaktsed ja neil on väike põhjapindala. Lisaks pakuvad põrandal asuvad tankitüübilised lülitid eeliseid nagu madal seadme raskuskese, stabiilne struktuur, hea maavärinakindlus, sisemääratud vooluvahtmetrad, tugev vastupanuvõime saastusele ja mugav hooldus.

Kuid tankitüübiliste lülitite valmistamisel, monteerimisel, transporteerimisel ja kasutamisel võivad inseneride puudulik tootmine, kokkupõrked, mõjud ja lülituste tegemine tekitada eralduspuudusi. Tavalised eralduspuudused hõlmavad silmaulatusi joonte või kooride küljes, ujuvaid elektroode ja vaba metallipartikleid. Kui eralduspuuduse kohal konsentreerunud elektrivälja tugevus jõuab testtensioni või nimialaste tensioni all oleva piirkonna murdumise väljakohale, tekib osalisplammas (PD). Osalisplammas on peamine põhjus lülitite eralduse heakskiitlikkuse vähenemiseks ja seda varase märgis inseneride tõrgetele. Seetõttu on osalisplammasi signaalide jälgimine veebilehe kaudu võimalik tuvastada eralduspuudusi enne tõrgete tekkimist, mis on oluline viis, et tagada põrandal asuvate tankitüübiliste lülitite ja elektrivõrgu turvaline ja stabiilne töö.

Osalisplammasi tuvastamise peamised meetodid lülititel, mis põhinevad väljastunud füüsikaliste signaalide kogumisel, on pulssivooli meetod, ultraheli meetod (AE), ajutine maapinge meetod (TEV) ja ülitähehärriline meetod (UHF) [2 - 3]. See artikkel kombinib eksperimentaarset ja tegelikku kogemust, et ülevaadelda erinevaid osalisplammasi tuvastamise ja analüüsi tehnikaid SF₆ põrandal asuvate tankitüübiliste lülitite jaoks ning kokku võtta iga meetodi omadused.

Pulssivooli meetod

Kui osalisplammas tekib, genereerib laengu liikumine pulssivooli, mida saab tuvastada ühenduses olevas katsekrevis oleva ühenduse seadmega või vooluanduri abil. Pulssivooli meetod on ainus IEC 60270 ja vastavates standardites määratud meetod, mis võimaldab osalisplammasi kvantitatiivselt mõõta. Muud meetodid kasutatakse peamiselt osalisplammasi tuvastamiseks või paigutamiseks. Pulssivooli meetodil on kõrge tundlikkus, kuid see on väga tundlik kohapealsetele elektromagnetilistele segadustele. Seetõttu on vaja nõrga väljastunud signaalid tuvastatud signaalidest välja tõsta. Füüsiline suurus, mis näitab osalisplammasi ulatust, on näiline laeng q, mille saab järgmise valemi abil.

Valemis esindab i(t) osalisplammasi pulssivooli, Um(t) on pulssispinge, Rm on tuvastamise impedantsväärtus ja q on näiline laeng, mille ühik on pC (pikokulomb).

Pulssivooli meetod, mis põhineb vooluanduritel, sobib osalisplammasi jälgimiseks veebilehe kaudu. Kõrgefrekventsed vooluandurid töötavad tavaliselt 16 kHz kuni 30 MHz sagedussirges ja on disainitud klembimisstruktuuris, mis aitab neid paigutada põrandal asuva tankitüübilise lülitiku maanduslõuna.

Ultraheli meetod

Osalisplammas tekitab intensiivseid molekulide kokkupõrkeid, mis genereerivad ultraheli lainekesed, mis levivad lülitiku sees. Ultraheli andurid, mis on paigutatud lülitiku koori, võivad tuvastada osalisplammasi signaale. Ultraheli andurite sees olevad piezoelektrilised elemendid teisendavad osalisplammasi poolt genereeritud ultraheli signaale voltagesignaalideks, mida edasi saadetakse tuvastamiskrebi. Ultraheli meetodi tuvastamiskreb koosneb peamiselt dekupleerist (mida kasutatakse energiaallikate signaalide ja ultraheli signaalide eraldamiseks), signaali tugevdamiseks ja filteriks.

Põrandal asuva tankitüübilise lülitiku sees tekkinud osalisplammasi ultraheli lainete ajaparameeter ja sagedusparameeter on näha Joonis 2, mille sagedusala on peamiselt 50 kuni 250 kHz. Ultraheli meetodil on eeliseid, nagu madal hind, lihtne paigutamine, tugev vastupanuvõime elektromagnetilise segaduse suhtes ja sobivus osalisplammasi asukoha tuvastamiseks. Kuid lülitiku sees olev struktuur on keeruline, ultraheli lained levivad aeglalt ja kogenevad tugevat hävimist SF₆ gaasis, mistõttu on vaja leida parim tuvastamiskoht.

Ülitähehärriline (UHF) meetod

Osalisplammasi poolt genereeritud voolipulsside tõusuaeg ja kestus on nanosekundi tasemel, mis soodustab elektromagnetilisi lainekesi, mille ekvivalentne sagedus on ülitähehärrilises sagedusalas 300 MHz kuni 3 GHz. Praegu on paljude turul olevate UHF andurite tuvastamissagedusala 300 MHz kuni 1,5 GHz. Sageduste nõrga ja kõrge sageduse tõttu nõuab UHF meetod sisendi signaalide filtrite, tugevdamiskrebid ja integreerimiskrebid kaudu tingimust, enne kui need saadetakse andmekogumikorti edasiseks analüüsi.

Samas, kui kasutatakse UHF meetodit, on vaja nii tarkvara kui ka riistvara seisukohalt elimineerida segadusi, nagu kommunikatsioonisignaalid ja valguse energiaallika signaalid. UHF meetodil on kõrge tundlikkus, tugev vastupanuvõime segaduse suhtes ja sobivus osalisplammasi asukoha tuvastamiseks. UHF signaalide osalisplammasi faasisellega jagatud osalisplammasi (PRPD) muster on näha Joonis 3, mis sisaldab informatsiooni väljastuse amplituudist, faasis ja esinemiste arvust.

Ajutine maapinge (TEV) meetod

Kui osalisplammasi poolt genereeritud elektromagnetilised lainekesed levivad põrandal asuva tankitüübilise lülitiku metallikoori, tekib induktiivne vool koori pinna, mis tekitab ajutise maapinge kiirde impedantsi kaudu. TEV anduri töötamise printsiip võib olla võrdne kapatsiitse voltajaga. See tuvastab osalisplammasi, mõõttes sensori elektroodi ja eralduskihti vahel olevat pinget. SF₆ lülitiku sees tekkinud osalisplammasi ajutised maapinge signaalid on näha Joonis 4, mille peamiselt sagedusalas on 1-100 MHz. TEV meetodil on eeliseid, nagu lihtsus kasutamisel ja vajadus täiendava tuvastamiskrebi.

Osalisplammasi analüüsimismeetodid

Osalisplammasi analüüsimismeetodeid kasutatakse väljastunud riskitaseme hindamiseks, signaalide müra eemaldamiseks ja väljastunud omaduste väljavõtmiseks vigade tüübide klassifitseerimiseks. Need meetodid hõlmavad peamiselt pulsslainete meetodit, faasisellega jagatud osalisplammasi (PRPD) musterimeetodit, kolme faasi amplituudi suhte musterimeetodit, ajasageduslike musterimeetodite ja ajapõhist statistilisi omadusi.

Pulsslainete meetod analüüsib ühe väljastunud lainekese põhjal, kasutades parameetreid, nagu tõusu aeg, langusaeg, pulssi laius, kurtosis ja skeewness. PRPD musterimeetod kogub osalisplammasi signaale AC võrgutingi all, et saada väljastunud faasi, amplituudi ja esinemiste arvu jaotusomadusi. Seetõttu on see ka teada kui \(\varphi -q -n\) musterimeetod. Kolme faasi amplituudi suhte musterimeetodit kasutatakse osalisplammasi analüüsimiseks kolme faasi AC tingi all.

See saab väljastunud jaotuse omadusi, kogudes ühtlustatud väljastunud signaali erinevate faaside tingi all olevate amplituudide. Ajasageduslike musterimeetod kogub väljastunud pulsside, arvutab nende ekvivalentsaega ja ekvivalentset sagedust, ja joonistab väljastunud jaotuse musterit ekvivalentsaeg-ekvivalents sagedusruumis. Ajapõhist statistilisi omadusi kasutatakse osalisplammasi analüüsimiseks kõrgepinge DC tingi all. See statistiliselt analüüsib väljastunud jaotuse omadusi, põhinedes väljastunud koguse suuruse ja väljastunud pulside aegade vahe.

SF₆ põrandal asuva tankitüübilise lülitiku sees tekkinud osalisplammasi asukoha tuvastamiseks võidakse kasutada absoluutset aega-erinevuse meetodit või suhtelise aega-erinevuse meetodit. Absoluutne aega-erinevuse meetod kasutab väljastunud voolu pulssisignaali või ülitähehärrilise (UHF) signaali väljastumise algusaeg. Arvutades ultraheli signaali ja väljastumise algussignaali aega-erinevuse, tuvastatakse väljastumise allikas. Suhteline aega-erinevuse meetod kasutab mitut ultraheli andurit, mis on paigutatud lülitiku tanki erinevatel kohtadel. See tuvastab eralduspuuduse asukohta, arvutades iga ultraheli signaali ja viiteultraheli signaali aega-erinevuse.

Järeldus

Osalisplammasi jälgimine veebilehe kaudu võimaldab efektiivselt hinnata SF₆ põrandal asuva tankitüübilise lülitiku eralduse heakskiitlikkust enne tõrgete tekkimist, mis on üks olulisi viise, et tagada nende turvaline ja stabiilne töö. See artikkel ülevaadeldab põrandal asuva tankitüübilise lülitiku osalisplammasi tuvastamise ja analüüsi meetodeid, kombinides eksperimentaarset ja tegelikku kogemust.

Kohapealsete rakenduste käigus tuleks kasutada mitmeid tuvastamismeetodeid ja analüüsimismeetodeid, et parandada jälgimise täpsust ja usaldusväärsust. Samas, vastavalt ubiiksid elektrivõrgu Interneti asjade rajamise nõuetele, rakendamist võtavad tulevikus üle võtmerolli sellised tehnoloogiad nagu sideteta passiivsed andurid, madalenergelised sideteta sidevõrgud, servaräkimine ja andmeanalüüsi, mis on põrandal asuva tankitüübilise lülitiku osalisplammasi tuvastamise arengusuund.