Surveillance des vibrations et diagnostic de défauts pour les réacteurs shunt haute tension
1 Surveillance des vibrations et diagnostic de pannes pour les réacteurs d'induction à haute tension
1.1 Stratégie de disposition des points de mesure
Les paramètres caractéristiques des vibrations (fréquence, puissance, énergie) des réacteurs d'induction à haute tension sont entièrement enregistrés dans les journaux de fonctionnement. Pour l'analyse des vibrations, il est nécessaire de résoudre la complexité de la distribution du champ électrique aux extrémités des enroulements. Évaluez quantitativement la distribution de l'intensité du champ sous surtension opérationnelle/par foudre et les caractéristiques de gradient de tension de l'isolation longitudinale sous surtension nominale. La disposition des points de mesure doit répondre aux exigences d'authenticité des vibrations, de sécurité et de rationalité technique. En raison du risque de haute tension au sommet du réservoir, les capteurs sont préférablement placés autour de la paroi du réservoir. Divisez la surface extérieure du réservoir en unités rectangulaires, définissez les centres géométriques comme points standard avec une numérotation systématique, en veillant à ce que l'espacement entre les points soit ≤ 50 cm, en équilibrant l'espace d'installation et la couverture des zones clés. Le schéma de disposition doit être optimisé dynamiquement en fonction de la structure de l'équipement, des spécifications techniques et des normes de sécurité, permettant la traçabilité des données et le contrôle des risques.
1.2 Méthode d'extraction des caractéristiques du signal de vibration
La surveillance des vibrations des réacteurs d'induction à haute tension collecte les caractéristiques des vibrations via un système de capteurs. Les expériences utilisent deux conditions : 75 % de charge nominale et suppression des contraintes mécaniques. Les vibrations de l'équipement sont causées par deux mécanismes : l'effet magnétostrictif du noyau de fer provoquant une déformation périodique latérale/longitudinale ; la force électromagnétique alternative induisant une vibration caractéristique de 95 Hz à l'interface du noyau de fer-écart. La sensibilité des vibrations provient du couplage électromécanique. Un noyau lâche ou des enroulements déformés provoquent des spectres d'amplitude anormaux (95 Hz/150 Hz), des formes d'onde temporelles et des coefficients de composantes principales. Construisez un système multidimensionnel de caractéristiques d'amplitude, d'asymétrie et d'aplatissement. La recherche se concentre sur les composantes de basse fréquence inférieures à 1 kHz, en construisant un modèle de caractéristiques de vibration en quantifiant les lois temporelles-fréquentielles pour soutenir le diagnostic de panne.
Le spectre de puissance discret segmenté ci-dessus représente un spectre de puissance de signal, comme indiqué dans la Formule (1).
Dans la formule : est le nombre de points d'échantillonnage de mesure ; est la fréquence d'échantillonnage ; est la somme des carrés des amplitudes de toutes les composantes de fréquence entre -80 Hz et 100 Hz. En raison de la structure complexe des réacteurs d'induction à haute tension, plusieurs facteurs non linéaires tels que la réflexion et la réfraction se produisent à l'intérieur. L'amplitude de chaque composante harmonique varie selon les conditions.
1.3 Diagnostic des pannes internes des réacteurs d'induction à 750 kV à haute tension
En tant que dispositif de compensation de réactance essentiel dans les systèmes de puissance, la fiabilité opérationnelle des réacteurs d'induction à haute tension est directement liée à la stabilité du système. Ces réacteurs contrôlables ont une structure spéciale et des mécanismes de panne complexes, et les pannes peuvent causer des risques de surintensité/surtension. Prenez par exemple les dispositifs de 750 kV. Une panne de court-circuit de grande capacité entre spires dans l'enroulement de commande cause un déséquilibre du nombre de spires. Ses composantes harmoniques, outre les composantes continue et de deuxième ordre, ont des composantes harmoniques impaires superposées. De plus, les forces électromotrices induites dans les colonnes de noyau gauche et droite de l'enroulement de commande défectueux étant différentes, une force électromotive déséquilibrée est générée dans l'enroulement de commande de phase défectueuse, comme indiqué dans la Formule (2).
Dans la formule : w est le rapport de tours en court-circuit du réacteur ; χ est la tension nominale de l'enroulement de commande. L'amplitude, le coefficient de composante, l'écart type moyen dans le signal de vibration, et la force électromotive déséquilibrée Δe dans la Formule (2) constituent ensemble les caractéristiques de panne interne du réacteur. Son diagnostic de panne est indiqué dans la Formule (3).
Les études montrent que la corrélation entre les caractéristiques de vibration et l'état mécanique du réacteur est plus forte que celle avec la tension, ce qui peut efficacement supprimer les interférences dues aux fluctuations du réseau. Pour un réacteur de 750 kV en fonctionnement normal, il génère des harmoniques pairs équilibrés grâce à sa structure triphasée. Une panne monophasée perturbera l'équilibre harmonique, et en raison de la caractéristique de faible résistance de l'enroulement de commande, un courant cinq fois supérieur au courant nominal sera produit. Ce courant anormal entraînera une augmentation du courant côté réseau à cinq fois le niveau normal, accompagnée d'une distorsion harmonique, menaçant la sécurité du réseau électrique.
2 Vérification par tests et évaluation des résultats
2.1 Construction de la plateforme de test
