Vibration Overvågning og Fejldiagnose for Højspændingsparallelreaktorer

1 Vibrationsovervågning og fejldiagnose teknologi for højspændingsparallelreaktorer
1.1 Strategi for placering af målepunkter

Vibrationskarakteristiske parametre (frekvens, effekt, energi) for højspændingsparallelreaktorer registreres fuldt ud i driftslogfiler. For vibrationsanalyse fokuseres på at løse kompleksiteten af elektrisk feltfordeling ved vindingsender. Kvantitativt vurderes feltstyrkefordeling under drift/lynoverspænding og spændingsgradientegenskaber for longitudinal isolering ved overspænding. Placeringen af målepunkter skal opfylde kravene til vibrationsautenticitet, sikkerhed og ingeniørvidenskabelig rationalitet. På grund af højt spændingsrisiko på tanktoppen, anbefales det, at sensorer placeres omkring tankvæggen. Del tankens yderside op i rektangulære enheder, sæt geometriske centrer som standardpunkter med systematisk nummerering, der sikrer punktafstand ≤ 50 cm, balancerer installationsplads og dækning af nøgleområder. Layoutskemaet bør dynamisk optimeres baseret på udstyrsstruktur, tekniske specifikationer og sikkerhedsstandarder, hvilket gør det muligt at spore data og kontrollere risici.

1.2 Metode til udtrækning af vibrationsignal-karakteristika

Vibrationsovervågning af højspændingsparallelreaktorer indsamler vibrationskarakteristika via et sensor-system. Eksperimenter anvender to betingelser: 75% nominel last og fjernelse af mekaniske begrænsninger. Udstyrsvibration er drevet af to mekanismer: jernkernes magnetostriktive effekt, der forårsager periodisk deformation i tvær- og longitudinelt retning; alternerende elektromagnetisk kraft, der inducerer karakteristisk vibration på 95 Hz ved jernkernen-gapgrænseflade. Vibrationsfølsomhed stammer fra elektromagnetisk-mekanisk kobling. Løse kerne eller deformerede vindinger forårsager abnormale amplitudspektra (95 Hz/150 Hz), tidsdomænebølgeformer og hovedkomponentkoefficienter. Opret en flerdimensional egenskabssystem af amplitude, skevhed og kurtose. Forskningen fokuserer på lavfrekvente komponenter under 1 kHz, bygger en vibrationskarakteristikmodel ved at kvantificere tid-frekvenslove for at støtte fejldiagnose.

Den segmenterede diskrete effektspektrum ovenfor repræsenterer et signal effektspektrum, som i Formel (1).

I formelen: $N$ er antallet af målesamplingpunkter; $f$ er samplinghastigheden; $o(k)$ er summen af kvadraterne af amplituderne for alle frekvenskomponenter mellem -80 Hz og 100 Hz. På grund af den komplekse struktur af højspændingsparallelreaktorer, forekommer flere ikke-lineære faktorer som refleksion og brydning internt. Amplituden af hver harmonisk komponent varierer under forskellige betingelser.

1.3 Diagnose af interne fejl i 750 kV højspændingsparallelreaktorer

Som et centralt reaktiv effektkompenseringsudstyr i strømsystemer, er driftsrelabiliteten af højspændingsparallelreaktorer direkte relateret til systemets stabilitet. Disse kontrollerbare reaktorer har en speciel struktur og komplekse fejlmechanismer, og fejl kan forårsage overstrøm/overspændingsrisici. Tag 750 kV-enheder som eksempel. En stor kapacitet tur til tur fejl i kontrolvindingen forårsager en turantal ubalance. Dens harmoniske komponenter, ud over DC og ligeordens, har superponerede uligeordens harmonikker. Desuden da de inducerede elektromotoriske spændinger i venstre og højre jernkolonner i den defekte kontrolvinding er forskellige, dannes en ubalanceret induceret elektromotorisk spænding $\Δe$  i den defekte fasekontrolvinding, som vist i Formel (2).

I formelen: w er kortslutnings-turforholdet for reaktoren; χ er den nominelle spænding for kontrolvindingen. Amplituden, komponentkoefficienten, middelkvadratavviket i vibrationsignalet, og den ubalancerede inducerede elektromotoriske spænding Δe i Formel (2) sammen udgør reaktorens interne fejlkarakteristika. Dens fejldiagnose vises i Formel (3).

Studier viser, at sammenhængen mellem vibrationskarakteristika og reaktorens mekaniske tilstand er stærkere end den med spændingen, hvilket effektivt kan undertrykke strømningsfluktuationsstøj. For en 750 kV reaktor i normal drift genererer den balancerede ligeordens harmonikker gennem sin trefas-struktur. En enkel-fasefejl vil forstyrre harmonisk balance, og på grund af den lav-resistans karakteristik af kontrolvindingen, vil en strøm på fem gange den nominelle overstrøm blive produceret. Denne abnormale strøm forårsager net-side strømmen til at stige til fem gange normal niveau, ledsaget af harmonisk forvrængning, truer strømningsnettet.

2 Testverifikation og resultatevaluering
2.1 Opbygning af testplatform

En simuleringsmiljø bygges baseret på en todimensional aksielsymmetrisk elektrisk feltmodel, hvor numeriske metoder bruges til at studere elektriske feltkarakteristika. Testsystemet omdanner reaktorledninger og isoleringskomponenter til en 3D solid model. Gennem grafisk brugerflade gør det det muligt at parametrisere indstilling af lednings overflade ladning, identificere lednings flydende potentiale, og dynamisk visualisere elektrisk felt.

For longitudinal isoleringsanalyse anvendes fire blandet bølgemodeller: fullbølge/kortbølge opmuntring ved vindings hovedende, fullbølge belastning ved linje ende, og kortbølge belastning ved nulpunkt, der simulerer spolepotentialets gradient fordeling under forskellige arbejdsvilkår. I primær isoleringsvurdering bygges en elektro-mekanisk koblingsmodel for elektrisk felt koncentrationsområder, realiserer vibrationskarakteristikkalkulation og fejlegenskabsudtrækning. Den testbrugte model har en nominel spænding på 45 kV, nominel strøm på 630 A, og nominel reaktans på 1005 Ω.

2.2 Testresultater og analyse

Vibrationsfejltests udføres på denne artikel's metode og to andre metoder. Testresultaterne for de tre metoder sammenlignes, som vist i Tabel 1.

Som ses af dataene i Tabel 2, sammenlignet med Metode 1 (maksimal fejl på 56 μm) og Metode 2 (maksimal fejl på 77 μm), er maksimal fejl for 750 kV højspændingsparallelreaktor vibrations-testmetoden designet i denne artikel kun 3 μm. I Test 6, er dens målte værdi på 30 μm helt identisk med den indstillede værdi. Maksimal fejl for metoden i denne artikel er reduceret med mere end 50 μm sammenlignet med traditionelle metoder, og den målte værdi er nærmest den faktiske værdi, beviser effektiviteten af metoden.

Testen udførte spektrumanalyse på målepunkt nr. 3, og derefter analyserede årsagen til fejlen. Det testede spektrumdiagram for målepunkt nr. 3 af reaktoren vises i Figur 1.

Når hovedmagnetvej passerer igennem jernkager og luftgapper, dannes en Maxwell kraftfelt, med intensitet dobbelt så stor som strømmen, reducerer magnetfeltenergi. Spektrumanalyse viser, at hver målepunkt's vibrationsfrekvens er ~100 Hz, og spektrum alignerer med tidsdomæne vibrationsværdier, indikerer at vibration stammer fra hovedmagnetvej isolator magnetostrictive effekt.

Dette studie bruger fejldiagnose præcision som kernen indikator, sammenligner traditionel Metode 1, Metode 2, og denne artikel's algoritme. Baseret på et 1000-case testset: alle tre metoder har benchmark præcision >97%. Dette artikel's vibrations-test og fejlanalysemetode præsterer fremragende, med præcision stabil >99.5% og en top på 99.8% i fuld-sample tester. Metode 1's præcisionstop/bund er 98.88%/98.50%, og Metode 2's præcisionområde er 97.50% - 97.83%. Sammenlignet med den optimale Metode 1, forbedrer denne metode præcision med 0.92 procentpoint, nærmer sig den teoretiske grænse på 100.00%, beviser præcision fordel for 750 kV parallelreaktor vibrations-test og fejlanalyse.

For at evaluere præstation, anvender et eksperiment fejligenkendelsespræcision som kernen indikator. Tester viser, at detektionspræcision stabiliserer sig på 99.50% - 99.80%, bekræfter dual-funktion effektivitet: præcis måling af 750 kV reaktor vibrationskarakteristika og pålidelig fejldiagnose.

3 Konklusion

Forskning viser, at når jernkernen i en højspændingsparallelreaktor er løs, ændrer vibrationsignalets tids-frekvenskarakteristika sig regelmæssigt. Analyse af parametre som amplitudfluktuation, varians, og energifordelingen for 200 Hz kan vurdere tilstanden. Karakteristiske frekvensbånd som 200 Hz, 300 Hz, og 500 Hz er relateret til arbejdsvilkår. Diagnosemodellen har god fejlidentifikationskapacitet. Online vibrationsmonitoring kan identificere løs jernkerner og vindingsdeformation, og tester beviser effektiviteten af metoden.