Наблюдение на вибрациите и диагностика на дефекти при високонапреговите паралелни реактори
1 Наблюдение на вибрациите и диагностика на дефектите за високонапреговите паралелни реактори
1.1 Стратегия за разположение на точки за измерване
Характеристичните параметри на вибрацията (честота, мощност, енергия) на високонапреговите паралелни реактори са напълно записани в оперативните дневници. За анализ на вибрациите, фокусът трябва да бъде насочен към решаването на сложността на разпределението на електрическото поле в края на обмотките. Кvantитативно оценете разпределението на силата на полето при работна/громова надвишена напряжение и характеристиките на градиента на напрежението на продължителната изолация при над-номинално напрежение. Разположението на точки за измерване трябва да отговаря на изискванията за автентичност, безопасност и инженерна рационалност на вибрациите. От съображения за безопасност, сензорите се предпочитат да се поставят около стената на резервоара. Разделете външната повърхност на резервоара на правоъгълни единици, задайте геометричните центрове като стандартни точки с систематично номериране, осигурявайки интервал между точките ≤ 50 см, балансирайки пространството за монтаж и покритието на ключови области. Схемата за разположение трябва да бъде динамично оптимизирана въз основа на структурата на оборудването, техническите спецификации и стандарти за безопасност, позволявайки проследяване на данните и контрол на рисковете.
1.2 Метод за извличане на характеристики на сигнала за вибрация
Наблюдението на вибрациите на високонапреговите паралелни реактори събира характеристики на вибрацията чрез система за датчици. Експериментите използват две условия: 75% от номиналната натовареност и премахване на механичните ограничения. Вибрациите на оборудването са предизвикани от два механизма: магнитострикционния ефект на желязната ядро, причиняващ периодично деформиране в хоризонтална/вертикална посока; альтернативна електромагнитна сила, индуцираща характерна вибрация на 95 Hz в интерфейса на щепсела на желязната ядро. Чувствителността към вибрация произлиза от електромеханичното съпружаване. Разпуснати ядра или деформирани обмотки причиняват аномални спектри на амплитуда (95 Hz/150 Hz), времеви вълни и коефициенти на главните компоненти. Построявайте многомерна система от характеристики на амплитуда, асиметрия и эксцес. Изследванията се концентрират върху ниско-честотните компоненти под 1 kHz, построявайки модел на характеристиките на вибрацията чрез квантифициране на временни-честотни закони, за да подкрепят диагностика на дефекти.
Сегментираната дискретна мощностна спектрограма по-горе представлява спектрограма на мощността на сигнала, както в Формула (1).
В формулата: е броят на точки за измерване; е честотата на пробиране; е сумата от квадратите на амплитудите на всички честотни компоненти между -80 Hz и 100 Hz. От съображения за сложната структура на високонапреговите паралелни реактори, вътре се случват много нелинейни фактори, като рефлексия и рефракция. Амплитудата на всеки гармоничен компонент варира при различни условия.
1.3 Диагностика на вътрешни дефекти на 750 kV високонапрегови паралелни реактори
Като основен компенсиращ уред за реактивна мощност в електроенергийните системи, оперативната надеждност на високонапреговите паралелни реактори е директно свързана със стабилността на системата. Тези управляеми реактори имат специална структура и сложни механизми на дефект, и дефектите могат да предизвикат рискове от надток/надвишен ток. Да вземем за пример устройства с 750 kV. Голям капацитет на дефект на обмотката за управление предизвиква дисбаланс в броя на витките. Неговите гармонични компоненти, освен DC и четни редове, имат суперпозиция на нечетни гармонични редове. Освен това, тъй като индуцираните електродвижели в лявата и дясната колона на дефектната обмотка за управление са различни, се генерира несъответстващ индуциран електродвижел в дефектната обмотка за управление, както е показано в Формула (2).
В формулата: w е отношението на броя на замкнатите витки на реактора; χ е номиналното напрежение на обмотката за управление. Амплитудата, коефициентът на компонент, средноквадратичното отклонение в сигнала за вибрация и несъответстващият индуциран електродвижел Δe в Формула (2) заедно образуват характеристиките на вътрешния дефект на реактора. Диагностиката на дефекта е показана в Формула (3).
Изследванията показват, че корелацията между характеристиките на вибрацията и механичното състояние на реактора е по-силна, отколкото с напрежението, което може ефективно да подтисне помпанията на електроенергийната мрежа. За реактор с 750 kV при нормална работа, той генерира балансирано четни гармонични редове чрез своята трифазна структура. Единичен дефект ще наруши баланса на гармоничните редове, и поради нискорезистивната характеристика на обмотката за управление, ще се произведе пет пъти над-токът. Този аномален ток причинява тока на страната на мрежата да се увеличи до пет пъти нормалния, придружен от гармонична дисторсия, заплашващ безопасността на електроенергийната мрежа.
2 Проверка на тестовете и оценка на резултатите
2.1 Изграждане на тестова платформа
Построена е симулационна среда въз основа на двумерна осесиметрична модел на електрическо поле, с числови методи за изучаване на характеристиките на електрическото поле. Тестовата система преобразува жиците на реактора и изолационните компоненти в 3D твърд модел. Чрез графичния интерфейс, тя позволява параметризирано задаване на повърхностното зареждане на проводника, идентификация на плаващ потенциал на жица, и динамична визуализация на електрическото поле.
За анализ на продължителната изолация, се използват четири смесени режима на вълновид: пълно-вълново/прекъснато-вълново възбуждане в началото на обмотката, пълно-вълново натоварване в края на линията, и прекъснато-вълново натоварване в нейтралната точка, симулирайки разпределението на потенциалния градиент на обмотката при различни условия. В основната оценка на изолацията, се построава електро-механичен съпружаващ модел за области на концентрация на електрическото поле, реализирайки изчисления на характеристиките на вибрацията и извличане на характеристики на дефект. Използваната за тестове модел има номинално напрежение от 45 kV, номинален ток от 630 A, и номинална реактивност от 1005 Ω.
2.2 Резултати и анализ на тестовете
Тестове за дефект на вибрацията са проведени с метода на този документ и два други метода. Резултатите от трите метода са сравнени, както е показано в Таблица 1.
Както може да се види от данните в Таблица 2, в сравнение с Метод 1 (максимална грешка от 56 μm) и Метод 2 (максимална грешка от 77 μm), максималната грешка на метода за вибрационни тестове на 750 kV високонапреговите паралелни реактори, проектирана в този документ, е само 3 μm. В Тест 6, неговата стойност, установена на 30 μm, е напълно съвпадаща със зададената стойност. Максималната грешка на метода в този документ е намалена с повече от 50 μm в сравнение с традиционните методи, и установената стойност е най-близка до действителната, потвърждавайки ефективността на метода.
Проведен е спектрален анализ на точка за измерване №3, след това е анализирана причината за дефекта. Тестовата спектрограма на точка за измерване №3 на реактора е показана на Фигура 1.
Когато главната магнитна верига преминава през железни плочки и въздушни разстояния, се формира поле на Максвел, с интензивност два пъти по-голяма от тока, намаляващо енергията на магнитното поле. Спектралният анализ показва, че честотата на вибрацията на всяка точка за измерване е ~100 Hz, и спектрограмата съвпада с временни стойности на вибрация, указвайки, че вибрацията произлиза от магнитострикционния ефект на изолатора на главната магнитна верига.
Това изследване използва точността на диагностика на дефектите като основен индикатор, сравнявайки традиционния Метод 1, Метод 2, и алгоритъма на този документ. Въз основа на тестов набор от 1000 случая: всички три метода имат референтни точности >97%. Методът за вибрационни тестове и анализ на дефекти на този документ се явява изключително добър, с точност стабилно >99.5% и пик на 99.8% в пълни тестове. Пик/долина на точността на Метод 1 е 98.88%/98.50%, и диапазонът на точността на Метод 2 е 97.50% - 97.83%. В сравнение с най-добрия Метод 1, този метод подобрява точността с 0.92 процентни пункта, приближавайки теоретичната граница на 100.00%, потвърждавайки преимуществото на точността за вибрационни тестове и анализ на дефекти на 750 kV паралелни реактори.
За оценка на производителността, експериментът използва точността на разпознаване на дефектите като основен индикатор. Тестовете показват, че точността на детекцията се стабилизира на 99.50% - 99.80%, потвърждавайки двойната функционалност: точни измервания на характеристиките на вибрацията на реактора с 750 kV и надеждна диагностика на дефекти.
3 Заключение
Изследванията показват, че когато желязното ядро на високонапреговия паралелен реактор е разпуснато, временно-честотните характеристики на сигнала за вибрация се изменят регулярно. Анализът на параметри като колебания на амплитудата, вариация, и енергийната пропорция на 200 Hz може да оцени състоянието. Характерните честотни ленти като 200 Hz, 300 Hz, и 500 Hz са свързани с условията на работа. Моделът за диагностика има добра способност за идентификация на дефекти. Онлайн наблюдение на вибрацията може да идентифицира разпуснато желязно ядро и деформирана обмотка, и тестовете потвърждават ефективността на метода.
