Истражување на технологијата за детекција и методот за анализа на делечна емисија во прекинувач со SF6 подна резервоарска опрема

Полскиот тенков тип прекинувач е важна контролна и заштитна опрема во преобразувачни станции и системи за снабдување со електрична енергија. Главно се користи за прекинување, затварање и пренос на нормални токови на оптерване во линии, како и за прекинување на кратки споеви токови при системски грешки. Состои од компоненти како што се елементи за прекинување, изолаторски бушинг, трансформатори на ток од тип бушинг, камери за угашување на дуга, механизми за управување и землиски корпус, при што камерата за угашување на дуга на полскиот тенков тип прекинувач е сместена во землиски метален корпус.

SF₆ служи како изолативна и средина за угашување на дуга за прекинувачите од тенков тип. Во униформно електрично поле, неговата изолативна јачина е приближно три пати поголема од воздухот, а капацитетот за угашување на дуга е околу 100 пати поголем од воздухот. Како резултат, прекинувачите со SF₆ се карактеризираат со компактен дизајн и мала површина. Покрај тоа, полскиот тенков тип прекинувач има предности како ниско средиште на маса, стабилна структура, добар сизмички перформанс, вградени трансформатори на ток, силна отпорност на замургавање и удобна одржба.

Меѓутоа, токму во производството, собирањето, превозот и функционирањето на прекинувачите од тенков тип, можат да се појават дефекти на изолацијата поради фактори како лоша обработка, удари, ударни операции и превключување. Типични дефекти на изолацијата вклучуваат избочени метални предмети на проводници или корпуси, пловечки електроди и слободни метални честици. Кога јачината на електричното поле концентрирана на дефектот на изолацијата достигне до разбијачката јачина на областа под тестна напонска или номинална напонска, се случува делично испуштање (DI). Деличното испуштање е главна причина за декаденција на изолацијата во прекинувачите и претходник на грешки на изолацијата. Затоа, онлајн мониторинг на сигналите од делично испуштање може да детектира дефекти на изолацијата пред да се случи грешка, што е важен начин за осигурување на безбедно и стабилно функционирање на полскиот тенков тип прекинувач и системот за снабдување со електрична енергија.

На основа на физичките сигнали генерирани во време на испуштање, главните методи за детекција на делично испуштање за прекинувачите вклучуваат методот на пулсиран ток, ултразвучки метод (AE), метод на транизантна земјишна напонска (TEV) и метод на ултра-висока фреквенција (UHF) [2 - 3]. Овој чланец комбинира експериментален и полско искуство за да прегледа различни техники за детекција и анализа на делично испуштање за SF₆ полскиот тенков тип прекинувач и да сумира карактеристиките на секој метод.

Метод на пулсиран ток

Кога се случува делично испуштање, движењето на зариди генерира пулсиран ток, кој може да се детектира со помош на куплување устройство или сензор на ток поврзан во тестна кола. Методот на пулсиран ток е единствениот метод специфициран во IEC 60270 и сродни стандарди за квантитативна мерна на делично испуштање. Другите методи се главно користат за детекција или локализација на делично испуштање. Методот на пулсиран ток има висока чувствителност, но е многу осетлив на електромагнетна интерференција на местото. Затоа, е неопходно да се извлечат слабите сигнали на испуштање од детектирани сигнали. Физичката величина која го претставува големината на делично испуштање е видливиот заряд q, кој може да се добие со следната формула.

Во формулата, i(t ) претставува пулсиран ток на делично испуштање, Um(t) е пулсиран напон, Rm е вредноста на детектувана импеданса, а q е видливиот заряд, со единица пК (пикокуло).

Методот на пулсиран ток базиран на сензори на ток е прифатлив за онлајн детекција на делично испуштање. Високо-фреквентни сензори на ток обично работат во фреквенциски опсег од 16 кХц до 30 МХц и се дизајнирани во клампа структура, што го олеснува нивното инсталирање на землиската страна на полскиот тенков тип прекинувач.

Ултразвучки метод

Делично испуштање причинува интензивни молекулски удари, генерирајќи ултразвучки таласи кои се шират во прекинувачот. Ултразвучки сензори инсталирани на корпусот на прекинувачот можат да детектираат сигнали на делично испуштање. Пьезоелектричните елементи во ултразвучките сензори конвертираат ултразвучките сигнали генерираани од делично испуштање во напонски сигнали, кои потоа се пренесуваат до детектувана кола. Колата за детекција на ултразвучки метод се состои главно од декуплер (користен за одделување на сигналите на заеднички напон од ултразвучки сигнал), усилувач на сигнал и филтер.

Временските и фреквенчните сигнали на ултразвучки таласи од делично испуштање во полскиот тенков тип прекинувач се прикажани на Слика 2, со главен фреквенциски опсег распределен меѓу 50 и 250 кХц. Ултразвучкиот метод има предности како ниска цена, лесна инсталација, силна отпорност на електромагнетна интерференција и прифатливост за локализација на делично испуштање. Меѓутоа, внатрешната изолативна структура на прекинувачите е комплексна, а ултразвучките таласи се движеат бавно и испишуваат значајно во SF₆ газ, што прави потребно да се идентификува оптимална позиција за детекција.

Метод на ултра-висока фреквенција (UHF)

Времето на надигување и траењето на пулсираните токови генерираани од делично испуштање се на наносекунден скал, возбудувајќи електромагнетни таласи со еквивалентни фреквенции во ултра-високата фреквенција опсег од 300 МХц до 3 ГХц. Тренутно, фреквенцискиот опсег на најмногу UHF сензори на пазарот е 300 МХц до 1.5 ГХц. Зборот на слаби и високи фреквенции на сигнали, UHF методот бара условување на входните сигнали преку филтрирачки коли, усилувачки коли и интегрални коли пред да се пренесат на карта за собирање на податоци за последна анализа.

Исто така, кога се користи UHF метод, е неопходно да се елиминираат шумови како што се сигналите за комуникација и сигналите за напонска за осветлување од софтверски и хардверски аспекти. UHF методот има висока чувствителност, силна способност за противодействување на интерференција и е прифатлив за локализација на делично испуштање. Фазно-разрешилиот образец на UHF сигналите од делично испуштање на пловечки потенцијал е прикажан на Слика 3, кој содржи информации за амплитудата, фазата и бројот на појавувања на испуштањето.

Метод на транизантна земјишна напонска (TEV)

Кога електромагнетните таласи генерираани од делично испуштање се шират до металниот корпус на полскиот тенков тип прекинувач, се генерира индуктиран ток на површината на корпусот, што резултира со транизантна земјишна напонска над волната импеданса на землискиот тело. Принципот на работа на TEV сензорот може да се еквивалентира со капацитивен напонски делител. Тој определува појавата на делично испуштање со детектирање на напонот над еквивалентниот капацитет меѓу електродот на сензорот и изолативниот слој. Транзантните земјишни напонски сигнали на делично испуштање во SF₆ прекинувач се прикажани на Слика 4, со главен фреквенциски опсег од 1 до 100 МХц. TEV методот е карактеризиран со лесна употреба и без потреба за дополнителна детектувана кола.

Методи за анализа на делично испуштање

Методите за анализа на делично испуштање се користат за проценка на нивото на ризик од испуштање, намалување на шумови и извлекување на карактеристики на испуштање за класификација на тип на грешка. Овие методи вклучуваат методот на пулсна форма, метод на фазно-разрешено делично испуштање (PRPD), метод на одношение на амплитуди во три фази, метод на временско-фреквенчна форма и метод на временски статистички карактеристики.

Методот на пулсна форма анализира една форма на испуштање на основа на параметри како времето на надигување, времето на падање, ширина на пулса, куртозис и скевнес. PRPD методот аккумулира сигнали на делично испуштање под AC стројна напонска да се добијат карактеристики на распределба на фаза, амплитуда и број на појавувања на испуштањето. Затоа, тој исто така е познат како \(\varphi -q -n\) метод. Методот на одношение на амплитуди во три фази се користи за анализа на делично испуштање под три-фазна AC напонска.

Тој ги добива карактеристиките на распределба на испуштањето со собирање на амплитудите на унифициран сигнал на испуштање под различни фазни напони. Методот на временско-фреквенчна форма собира пулсови на испуштање, пресметува нивниот еквивалентен временски и еквивалентен фреквенцијски, и црта образец на распределба на испуштањето во еквивалентниот временски-еквивалентен фреквенцијски домен. Методот на временски статистички карактеристики е прифатлив за анализа на делично испуштање под висок напон на директна струја. Тој статистички ги анализа карактеристиките на распределба на испуштањето на основа на големината на количеството на испуштање и временската разлика помеѓу пулсовите на испуштање.

За локализација на делично испуштање во SF₆ полскиот тенков тип прекинувач, може да се применат методот на апсолутна временска разлика или методот на релативна временска разлика. Методот на апсолутна временска разлика користи сигналот на пулсиран ток или сигналот на ултра-висока фреквенција (UHF) како почетно време на испуштање. Накратко пресметување на временската разлика помеѓу ултразвучкиот сигнал и почетниот сигнал на испуштање, тој локализира изворот на испуштањето. Методот на релативна временска разлика само користи повеќе ултразвучки сензори инсталирани на различни позиции на тенковиот корпус. Тој определува локацијата на дефекти на изолацијата со пресметување на временската разлика помеѓу секој ултразвучки сигнал и референтниот ултразвучки сигнал.

Заклучок

Онлајн мониторинг на делично испуштање може ефективно да процени изолативните перформанси на SF₆ полскиот тенков тип прекинувач пред да се случи грешка, и е еден од важните начини за осигурување на нивното безбедно и стабилно функционирање. Овој чланец прегледува методите за детекција и анализа на делично испуштање во полскиот тенков тип прекинувач, комбинирајќи експериментално и полско искуство.

Токму во полско применување, треба да се користат повеќе методи за детекција и анализа за да се подобри точноста и надежноста на онлајн мониторинг. Исто така, во согласност со барањата за изградба на уникативен енергетски Интернет на работни, имплементацијата на кључни технологии како што се безжичен пасивен сензирање, нискоконсумативни безжични комуникациски мрежи, рачна пресметка и големи податоци претставуваат буџучниот тренд на детекција на делично испуштање за полскиот тенков тип прекинувач.