Ikerketa SF6 oinarri-tanko iturrietako zatikako erakaitzearen detektziorako teknologiari eta analisi-metodori buruz

Lurraldeko depo-tipo konmutagailua subestazioetan eta indarraren sisteman da kontrola eta babesa egiten duten gaitasun nagusiak. Batez ere, lerroetako karga normalen korronteak etengatzen, itzalatzen eta kargatzen ditu, eta sistemako akasketan korronte txertuak mozten ditu. Itzal-eremuak, isolamendu-bihurgiak, bihurgi-motako korronte-transformadoreak, arkuen itzal-eremua, erabilpen-mekanismoak eta lurratzeko kasuak bezalako osagaietatik osatuta dago. Lurraldeko depo-tipo konmutagailuaren arkuen itzal-eremua lurratutako metalikoaren kasuan kokatuta dago.

SF₆ depo-tipo konmutagailuetarako isolamendu eta arku-itzal-egoera bihurtzailea da. Eremu elektriko uniformean, bere isolamendu-indarra airearen hiru aldizkoa izaten da, eta arku-itzal-kontzeptuak airearen 100 aldizkoa. Horrela, SF₆ konmutagailuak eko-egitura laburra eta azpiego txikia dituzte. Gainera, lurraldeko depo-tipo konmutagailuek zentropeko erreminta baxua, egitura estalkorra, seismikotasuna onena, barneko korronte-transformadoreak, mugimendu zurrunari erresistentzia handia eta mantentze oso erraztia dituzte.

Hala ere, depo-tipo konmutagailuen fabrikazioan, montaletan, garraioan eta funtzionamenean, isolamenduko akasketak prozesu hobezin, kolisio, eraso eta aldatzeko eragileen ondorioz gertatu daitezke. Akasketa isolamendu arruntak dira hodeien edo kasuen gainean dagoen metalikoa kanpo geratzea, elektroide flotanteak eta metalikoa askea. Elektro-indar-konposizioa isolamendu-akasketan proba-tentsio edo tasa-tentsioaren tentsio-hondarrarekin bat datozen unean, gorputz-partzialak (PD) gertatzen dira. Gorputz-partzialak dira konmutagailuen isolamendu hobezinen arrazoia eta isolamendu-akasketen aurretzea. Beraz, gorputz-partzialen senaloren monitorizazio linekoa isolamendu-akasketei aurre egin dezake, konmutagailu lurraldeko depo-tipo eta indarraren sistema seguru eta estaldituta mantentzeko tresna garrantzitsua baita.

Birabiltzean sortzen diren fisikoen senalorekin, konmutagailuetarako gorputz-partzialen detektatze metodo nagusiak dira korronte-pulso metodoa, ultrasonido metodoa (AE), tentzioko erdigintza motuzko metodoa (TEV) eta ultra-altu-frekuentzia metodoa (UHF) [2 - 3]. Artikulu honek esperimentuetan eta leku-aldeko esperientziarekin bat, SF₆ lurraldeko depo-tipo konmutagailu guztietarako gorputz-partzialen detektatze eta analisi teknikak berrikusten ditu, eta metodorik bakoitzaren ezaugarriak laburtzen ditu.

Korronte-Pulso Metodoa

Gorputz-partzialak gertatzen direnean, karguen mugimendua korronte-pulso bat sortzen du, zein konbinatutako tresnarekin edo korronte-sensorrekin konexioa hartzen den proba-zerrendan detektatu daiteke. Korronte-pulso metodoa IEC 60270 eta normen adierazgarriek zehaztutako gorputz-partzialen neurrizko neurketarako bakarrik dauden metodoa da. Bestelako metodoak berriz, gorputz-partzialen detektatze edo kokapeneko erabilera daude. Korronte-pulso metodoak sentibilitate handia du, baina inguruko elektromagnetikoaren interferentziari oso haserrekoa da. Hori dela eta, detektaturiko senaletan kargu birabiltze txikiak ateratzea beharrezkoa da. Gorputz-partzialen magnitudea adierazten duen fisikoa da kontuan hartutako kargua q, formula honen bidez lor daiteke.

Formula honetan, i(t) gorputz-partzialen korronte-pulsoa adierazten du, U_m(t) pulso-tentsioa da, R_m detektatze-indarraren balioa da, eta q kontuan hartutako kargua da, pC (picocoulomb) unitatean.

Korronte-sensorretan oinarritutako korronte-pulso metodoa gorputz-partzialen detektatze online egoki da. Korronte-sensor altu-frekuentzian 16 kHz eta 30 MHz artean funtzionatzen dute, eta horietako gehienak klamp-en egitura dituzte, horrela lurraldeko depo-tipo konmutagailuen lurratze amaieran instalatzea erraza da.

Ultrasonido Metodoa

Gorputz-partzialak molekuluen kolisio intensesak sortzen ditu, eta ultrasonidoak sortzen ditu, non konmutagailuan zeharkatu. Konmutagailuaren kasuan instalatutako ultrasonido sensorrek gorputz-partzialen senaleak detektatu ditzakete. Ultrasonido sensorren barruan dauden piezoelektrikoak gorputz-partzialek sortutako ultrasonido senaleak tentsio-senale bihurtzen dituzte, ondoren detektatze-zerrendara igokitzeko. Ultrasonido metodoaren detektatze-zerrenda deskoplatzaile bat (energiaren sarrera-senaleak ultrasonido senaleetatik banatzen duena), senale amplifikatzailea eta iragazlea ditu.

Lurraldeko depo-tipo konmutagailuen barruan gertatzen diren gorputz-partzialen ultrasonidoen denbora-eremuko eta maiztasun-eremuko senaleak Irudia 2-n ageri dira, maiztasun-eremua 50 eta 250 kHz artean banatuta dago. Ultrasonido metodoak kostu txikia, instalazio erraza, elektromagnetikoaren interferentziari erresistentzia handia eta gorputz-partzialen kokapentzako egokiak ditu. Baina, konmutagailuen barruko isolamendu-egitura konplexua da, eta ultrasonidoak SF₆ gasan bertan abiadura txikiko eta gutxitze handiko zeharkatzen dituzte, horrela detektatze posizio onena identifikatzea beharrezkoa da.

Ultra-altu-frekuentzia (UHF) Metodoa

Gorputz-partzialak sortzen diren korronte-pulsuak nanosegundo eskalatan gertatzen dira, 300 MHz eta 3 GHz arteko ultra-altu-frekuentzietako elektromagnetikoak sortzen dituzte. Orain, markako UHF sensor askoren detektatze-frekuentzia 300 MHz eta 1.5 GHz artean dago. Senalen frekuentzia altua eta ahula delako, UHF metodoak filtro zerrendak, amplifikatzaile zerrendak eta integrazio zerrendak erabiliz sarrera-senaleak kondizioetan jarri behar ditu, ondoren datu-enpresaile kartara bidaltzeko analisia egin nahi bada.

Eta, UHF metodoa erabiltzean, software eta hardware esparruetan komunikazio-senaleak eta argiaren energia-sorgai-senaleak kendu behar dira. UHF metodoak sentibilitate handia, interferentziari erresistentzia handia ditu, eta gorputz-partzialen kokapentzako egokia da. Flotanteko tensioan gertatzen diren UHF gorputz-partzialen fase-desberdindu gorputz-partzialen (PRPD) ereduak Irudia 3-n ageri dira, horiek gorputz-partzialen amplitud, fasea eta gertaldi kopurua dituzte.

Tentzioko Erdigintza Motuzko (TEV) Metodoa

Gorputz-partzialak sortzen diren elektromagnetikoak lurraldeko depo-tipo konmutagailuaren metalikoaren kasuan zabaltzen direnean, kasuan induzitutako korrontea sortzen da, lurratze gorputzaren ondorioz lurratze gorputz transiente bat sortuz. TEV sensorraren lan-principioa kapazitatezko tensio-zatigarri baten berdina da. Sensorren elektroide eta isolamendu-geruza arteko kapazitate baliokidea detektatuz gorputz-partzialen gertaldiak zehazten ditu. SF₆ konmutagailuaren barruan gertatzen diren gorputz-partzialen lurratze gorputz transienteak Irudia 4-n ageri dira, maiztasun-eremua 1-100 MHz artean dago. TEV metodoak erabilera erraza eta detektatze-zerrenda gehigarri beharrik gabe egokia da.

Gorputz-Partzialen Analisi Metodologiat

Gorputz-partzialen analisi metodologiat gorputz-partzialen arrisku-maila ebaluatzen ditu, senalei soinekotasuna ematen die, eta gorputz-partzialen ezaugarriak ateratzen ditu akasketa mota klasekatzeko. Metodologi hauek batez ere, pulso-forma metodoa, fase-desberdindu gorputz-partzialen (PRPD) eredu metodoa, hiru faseko amplitud-erlazio eredu metodoa, denbora-maiztasun eredu metodoa eta denbora-oinarrizko estatistika ezaugarri metodoa dituzte.

Pulso-forma metodoak gorputz-partzial bat detektatzen du parametro batzuen arabera, hala nola, igaro-denbora, jaisten-denbora, pulso-zabalera, kurtois eta skewness. PRPD eredu metodoak gorputz-partzialen senaleak AC indarraren tensioan bildu ditu, horrela gorputz-partzialen fase, amplitud eta gertaldi kopurua jakin daitezke. Beraz, φ-q-n eredu metodoa ere deitzen zaie. Hiru faseko amplitud-erlazio eredu metodoa gorputz-partzialen analisiak hiru faseko AC indarraren ondorioz egiten dira.

Fase desberdinetan dagoen tensio bakoitzeko gorputz-partzialek sortutako amplitudak bilduz, gorputz-partzialen banaketa ezaugarriak lortzen dira. Denbora-maiztasun eredu metodoak gorputz-partzialen pulsorik bildu, haien denbora baliokidea eta maiztasun baliokidea kalkulatzen ditu, eta gorputz-partzialen banaketa eredu bat marraztu. Denbora-oinarrizko estatistika ezaugarri metodoa gorputz-partzialen analisiak indarraren tentsio zuzendaritzan egiten dira. Gorputz-partzialen kantitatearen eta gorputz-partzialen pulsuen arteko denbora-desberdintasunaren arabera gorputz-partzialen banaketa ezaugarriak estatistikan aztertzen ditu.

SF₆ lurraldeko depo-tipo konmutagailuen barruan gertatzen diren gorputz-partzialen kokapentzat, denbora-desberdintasun absolutua edo denbora-desberdintasun erlatiboa erabil daitezke. Denbora-desberdintasun absolutua gorputz-partzialen korronte-pulso senala edo ultra-altu-frekuentzian (UHF) senala gorputz-partzialen hastapena bezala erabiltzen du. Ultrasonido senalaren eta gorputz-partzialen hastapen senalaren arteko denbora-desberdintasuna kalkulatuta, gorputz-partzialen jatorria kokatzen da. Denbora-desberdintasun erlatibua, ordea, konmutagailuaren depoan kokapen desberdinetan instalatutako ultrasonido sensor asko soilik erabiltzen ditu. Ultrasonido senal bakoitzaren eta erreferentzia ultrasonido senalaren arteko denbora-desberdintasuna kalkulatuta, isolamendu-akasketen kokapena zehazten du.

Kokapena

Gorputz-partzialen monitorizazio linekoa SF₆ lurraldeko depo-tipo konmutagailuen isolamendu-prestasuna akasketa baten aurretik ebaluatzeko modu efektiboa da, eta horien funtzionamendu seguru eta estaldituaren bidean garrantzitsuena da. Artikulu honek lurraldeko depo-tipo konmutagailuetarako gorputz-partzialen detektatze eta analisi metodologien berrikuspena egiten du, esperimentu eta leku-aldeko esperientziarekin bat.

Leku-aldeko aplikazioetan, gorputz-patzialen detektatze eta analisi metodo ugari erabili behar dira, monitorizazio lineko zehaztasuna eta fidagarritasuna hobetzeko. Aldiz, indarraren Internet universalaren eraikuntza-esperientziaren arabera, wireless passive sensing, energy-lower consumption wireless communication networks, edge computing, eta big data kalitateko teknologia garrantzitsuak gorputz-partzialen detektatzeko lurraldeko depo-tipo konmutagailuetarako egokiak dira, horiei dagokionez.