Yüksək Qəbuledici Reaktorlar üçün Titreşim Gözətməsi və Səhv Diaqnostikası
1 Titreşim İzleme və Xəta Təshih Texnologiyası Üçün Yüksək Dərəcəli Paralel Reaktorlar
1.1 Ölçüm Nöqtəsi Quraşdırma Strategiyası
Yüksək dərəcəli paralel reaktorların titreşim xüsusiyyət parametrləri (tezlik, güc, enerji) iş proseslərində tamamilə qeyd olunur. Titreşim təhlili üçün, elektromaqnit sahənin sarmanın uclarında dağılışının mürəkkəbliyinə diqqət yetirilir. İşləmə/qar zülaliyə və yuxarı limitli voltajda uzunluq istila hissəsinin voltaj gradienti xüsusiyyətlərinə nisbətən sahə güclüklərinin kvantitatif qiymətləndirilməsi lazımdır. Ölçüm nöqtələrinin quraşdırılması, titreşimin doğruluğu, təhlükəsizlik və inkişaf mühəndisliyi riyazılıqlarına uyğun olmalıdır. Tankın üstündəki yüksək voltaj riskinə görə, sensorlar tank duvarı etrafına yerləşdirilməlidir. Tankın xarici səthi düzbucaqlı birimlərə bölünür, hər birinə sistemli nömrələr verilir, bu da nöqtələrin aralığını 50 sm və ya ondan az saxlayarak, quraşdırma sahası və əsas bölgələrin örtüşməsini təmin edir. Quraşdırma layihəsi, təchizat strukturu, texniki spesifikasiyalara və təhlükəsizlik standartlarına əsasən dinamik olaraq optimallaşdırılmalıdır, bu da datanın izlenebilirliliyini və risk idarə edilməsini təmin edir.
1.2 Titreşim Sinyal Xüsusiyyətlərinin Çıxarılması Metodu
Yüksək dərəcəli paralel reaktorların titreşim izlənməsi, sensor sistemi vasitəsilə titreşim xüsusiyyətlərini toplayır. Təcrübələr 75% norma yük və mexaniki məhdudlaşmaların qaldırılması şərtlərində aparılır. Təchizatın titreşimi iki mekanizma tərəfindən təmin edilir: demir çekirdeyin magnetostriktiv effekti, yan/yanal periodik deformasiya; dəyişən elektromaqnit gücü, demir çekirde və boşluq arasındakı 95 Hz xüsusi titreşimi yaratır. Titreşim hassaslığı, elektromaqnit-mexanik kombineyasiyadan kaynaklanır. Demir çekirdek və ya deforme olan sarmanın anormal amplitud spektri (95 Hz/150 Hz), zaman domeni dalğaları və asılı-komponent katsayıları ilə nəticələnir. Amplitud, çarpıklık və basıklık çox ölçülü xüsusiyyət sistemi yaradılır. Araşdırmalar, 1 kHz-dən aşağı olan aşağı tezlik komponentlərinə diqqət yetirir, zamana-tezlik qanunları kvantitatif şəkildə təyin edilərək, xəta təshihini dəstəkləyən bir titreşim xüsusiyyət modeli yaradılır.
Yuxarıda göstərilən segmentlənmiş diskret güc spektri, Formulada (1) olduğu kimi, bir sinyal güc spektridir.
Formulada: ölçüm nöqtələrinin sayıdır; sampling tezliyi; -80 Hz və 100 Hz arasında bütün tezlik komponentlərinin amplitudunun kvadratlarının cəmidir. Yüksək dərəcəli paralel reaktorların mürəkkəb strukturu səbəbindən, təsvir və refraksiya kimi bir çox addım faktorları içində baş verir. Hər bir harmonik komponentin amplitudi, fərqli şərtlərdə fərqli olur.
1.3 750 kV Yüksək Dərəcəli Paralel Reaktorların Daxili Xətalrı Təshih Etme
Güç sistemlərində reaktiv güc təqaüdüdə əsas cihaz kimi olan, yüksək dərəcəli paralel reaktorların işləmə eminliyi, sistemin sabitliyi ilə doğrudan bağlıdır. Bu kontrollü reaktorlar, xüsusi struktur və mürəkkəb xəta mekanizmləri ilə, xətalar, artıq akım/voltaj risklərinə səbəb ola bilər. 750 kV cihazlarını nümunə götürək. Kontrol sarmanın böyük kapasiteli tur-ba-tur xətası, tur sayının balanssızlığını yaratır. Onun harmonik komponentləri, DC və cütlü mertebe komponentlərin yanı sıra, tək mertebe harmoniklərə superpozisiya edilir. Ayrıca, xətalı kontrol sarmanın solda və sağdadaki demir sütunlarındakı induksiya elektromotiv dadları fərqlidir, bu da xətalı fazda kontrol sarmasında Δe adlı balanssız induksiya elektromotiv dəyəri yaradır, Formulada (2) göstərilən kimi.
Formulada: w reaktordanın short-circuit turn ratio-sudur; χ kontrol sarmanın nominal voltajıdır. Titreşim sinyalindəki amplitud, komponent katsayısı, orta kvadratik sapma və Formulada (2) göstərilən Δe balanssız induksiya elektromotiv dəyəri birgə, reaktordanın daxili xəta xüsusiyyətlərini təşkil edir. Onun xəta təshih metodu Formulada (3) göstərilir.
Araşdırmalar göstərir ki, titreşim xüsusiyyətləri və reaktordanın mexaniki vəziyyəti arasındakı əlaqə, voltaj ilə müqayisədə daha güclüdür, bu da elektrik şəbəkəsinin dalgalanması təsirini effektiv şəkildə inhibe edir. Normal işləyən 750 kV reaktoru, üç fazasından yola çıxaraq, dengəli cütlü mertebe harmoniklər yaratır. Yeganə faz xətası, harmonik dengəni pozaya bilər və, kontrol sarmanın aşağı direktsiya xüsusiyyəti səbəbindən, nominaldan beş dəfə artıq akım yaradılır. Bu anormal akım, elektrik şəbəkəsinin normal səviyyəsinin beş dəfəsini aşan şəbəkə tərəfindən akımı yaradır, bu da harmonik畸变，威胁电网安全。
2 Test Verification and Result Evaluation
2.1 Test Platform Construction
A simulation environment is built based on a two - dimensional axisymmetric electric field model, with numerical methods used to study electric field characteristics. The test system transforms reactor wires and insulation components into a 3D solid model. Via the graphical interface, it enables parameterized setting of conductor surface charge, identification of wire floating potential, and dynamic electric field visualization.
For longitudinal insulation analysis, four mixed waveform modes are adopted: full - wave/chopped - wave excitation at the winding head end, full - wave loading at the line end, and chopped - wave loading at the neutral point, simulating coil potential gradient distribution under different working conditions. In main insulation evaluation, an electro - mechanical coupling model is built for electric field concentration areas, realizing vibration characteristic calculation and fault feature extraction. The test - used model has a rated voltage of 45 kV, rated current of 630 A, and rated reactance of 1005 Ω.
2.2 Test Results and Analysis
Vibration fault tests are conducted on this paper’s method and two other methods. The test results of the three methods are compared, as shown in Table 1.
As can be seen from the data in Table 2, compared with Method 1 (maximum error of 56 μm) and Method 2 (maximum error of 77 μm), the maximum error of the 750 kV high - voltage shunt reactor vibration testing method designed in this paper is only 3 μm. In Test 6, its detected value of 30 μm is completely consistent with the set value. The maximum error of the method in this paper is reduced by more than 50 μm compared with traditional methods, and the detected value is closest to the actual value, verifying the effectiveness of the method.
The test carried out spectrum analysis on the No. 3 measuring point, and then analyzed the cause of the fault. The tested spectrum diagram of the No. 3 measuring point of the reactor is shown in Figure 1.
When the main magnetic circuit passes through iron cakes and air gaps, a Maxwell force field forms, with intensity twice the current, reducing magnetic field energy. Spectrum analysis shows each measuring point’s vibration frequency is ~100 Hz, and the spectrum aligns with time - domain vibration values, indicating vibration stems from the magnetostrictive effect of the main magnetic circuit insulator.
This study uses fault diagnosis accuracy as the core indicator, comparing traditional Method 1, Method 2, and this paper’s algorithm. Based on a 1000 - case test set: all three methods have benchmark accuracies >97%. This paper’s vibration testing and fault analysis method performs outstandingly, with accuracy stably >99.5% and a 99.8% peak in full - sample tests. Method 1’s accuracy peak/valley is 98.88%/98.50%, and Method 2’s accuracy range is 97.50% - 97.83%. Compared to the optimal Method 1, this method improves accuracy by 0.92 percentage points, approaching the 100.00% theoretical limit, verifying the accuracy advantage for 750 kV shunt reactor vibration testing and fault analysis.
To evaluate performance, an experiment uses fault recognition accuracy as the core indicator. Tests show detection accuracy stabilizes at 99.50% - 99.80%, confirming dual - function effectiveness: accurately measuring 750 kV reactor vibration characteristics and reliably diagnosing faults.
3 Conclusion
Research shows that when the iron core of a high - voltage shunt reactor is loose, the time - frequency characteristics of the vibration signal change regularly. Analyzing parameters such as amplitude fluctuation, variance, and the energy proportion of 200 Hz can evaluate the state. Characteristic frequency bands like 200 Hz, 300 Hz, and 500 Hz are related to working conditions. The diagnosis model has good fault identification ability. Vibration online monitoring can identify iron core loosening and winding deformation, and the tests verify the effectiveness of the method.
2 Test Təsdiqləməsi və Nəticələrin Qiymətləndirilməsi
2.1 Test Platforması Bina Etme
Test mühit, iki ölçülü simmetrik elektrik sahə modelinə əsaslanaraq qurulur və elektrik sahə xüsusiyyətlərini tədqiq etmək üçün riyazi üsullar istifadə olunur. Test sistemi, reaktor sipsərini və izolyasiya komponentlərini 3D solid modelinə çevirir. Grafik interfeys vasitəsilə, konduktor səth yükünün parametrli qurulumu, sipsərin süzgün potensialının müəyyənləşdirilməsi və dinamik elektrik sahənin vizuallaşdırılması mümkündür.
Uzunluq istila təhlili üçün, dörd qarışıq dalga formu istifadə olunur: sarmanın baş ucunda tam dalga/kəsilmiş dalga stimulyasiya, ləng ucunda tam dalga yükləmə və nötral nöqtədə kəsilmiş dalga yükləmə, fərqli işləmə şərtlərində sarmanın potensial gradientinin paylanması simulasiyası. Asılı istila qiymətləndirməsində, elektrik sahənin təkzib edilən sahələri üçün elektro-mexanik birləşmə modeli inşa edilir, bu da titreşim xüsusiyyətlərinin hesablanmasını və xəta xüsusiyyətlərinin çıxarılmasını mümkün edir. Testdə istifadə olunan modelin nominal voltazı 45 kV, nominal akımı 630 A və nominal reaktansı 1005 Ω-dır.
2.2 Test Nəticələri və Təhlil
Bu məqalədəki metod və digər iki metodun titreme xəta testləri icra edilib. Üç metodun test nəticələri müqayisə edilib, bunun haqqında Cədvəl 1-də göstərilmişdir.
Cədvəl 2-dəki məlumatlardan görünür ki, 1-ci metod (maksimum səhv 56 μm) və 2-ci metod (maksimum səhv 77 μm) ilə müqayisədə, bu məqalədə tərtib olunan 750 kV yüksək dərəcəli paralel reaktorun titreme test metodunun maksimum səhvi yalnız 3 μm-dir. 6-ci testdə, 30 μm olan aşkar edilmiş dəyər tamamilə təyin edilən dəyərlə uyğundur. Bu məqalədəki metodun maksimum səhvi, gərgin metodlara nisbətən 50 μm-dən çox azalıb və aşkar edilmiş dəyər faktiki dəyərə ən yaxın gəlir, bu da metodun effektivliyini təsdiqləyir.
Test, 3-cü ölçüm nöqtəsində spektr analiz etdi və sonra xətanın səbəbini təhlil etdi. Reaktordanın 3-cü ölçüm nöqtəsinin test edilmiş spektr şəkli Şəkil 1-də göstərilmişdir.
Əsas maqnit dairəsi dəmir kekilləri və hava boşluqları keçəndə, intensivliyi carrentin iki dəfəsi olan Maxvell qüvvə sahəsi yaranır, bu da maqnit sahənin enerjisini azaldır. Spektr təhlili, hər bir ölçüm nöqtəsinin titreme tezliyinin ~100 Hz olduğunu və spektrin zamana-domeni titreme dəyərləriylə uyğun olduğunu göstərir, bu da titremenin əsas maqnit dairəsi dielektrinin magnetostriktiv effektindən mənşə alınmış olduğunu göstərir.
Bu araşdırmada, xəta təshihinin dəqiqliyi əsas göstərici kimi istifadə edilir, gərgin 1-ci metod, 2-ci metod və bu məqalədəki alqoritm müqayisə olunur. 1000-növbəli test setinə əsasən: üç metodun hamısı əsas dəqiqlik >97%-dir. Bu məqalədəki titreme testi və xəta təhlili metodu, dəqiqliyin stabil olaraq >99.5% olması və tam nümunə testlərində 99.8% zirvəsi ilə möhkəm performans göstərir. 1-ci metodun dəqiqliyin zirvə/səhəri 98.88%/98.50%-dir və 2-ci metodun dəqiqliyin aralığı 97.50% - 97.83%-dir. Gərgin 1-ci metoda nisbətən, bu metod dəqiqliyi 0.92 faizi qədər artırır, bu da 100.00% teorik limitinə yaxınlaşmaq və 750 kV paralel reaktorun titreme testi və xəta təhlili üçün dəqiqliyin üstünlüyüni təsdiqləyir.
Performans qiymətləndirməsi üçün, təcrübə xəta tanıma dəqiqliyi əsas göstərici kimi istifadə edir. Testlər, aşkarlama dəqiqliyinin 99.50% - 99.80% arasında stabil olduğunu təsdiqləyir, bu da iki funksiyalı effektivliyini təsdiqləyir: 750 kV reaktorun titreme xüsusiyyətlərini dəqiqliklə ölçmək və xətaları etibarlı şəkildə təshih etmək.
3 Nəticə
Araşdırmalar göstərir ki, yüksək dərəcəli paralel reaktordanın dəmir çekirdeği lüzumsuz olduğunda, titreme sinyalinin zaman-tezlik xüsusiyyətləri qaydalı dəyişir. Amplitud dalgalanması, dispersiya və 200 Hz-ın enerji nisbəti kimi parametrlərin təhlili, vəziyyətin qiymətləndirilməsini təmin edir. 200 Hz, 300 Hz və 500 Hz kimi xüsusi tezlik dairələri, işləmə şərtlərinə bağlıdır. Təshih modeli, xəta tanınmasına imkan verir. Titreşimin onlayn izlənməsi, dəmir çekirdeyin lüzumsuzluğunu və sarmanın deformasiyasını aşkar edə bilər, testlər metodun effektivliyini təsdiqləyir.
