Vibrasjonsmontering og feilmdiagnose for høyspenningsparallellreaktorer

1 Vibrasjonsmonitoring og feilutedsøkelsesteknologi for høyspændingsparalellreaktorer
1.1 Målepunktsoppsettstrategi

Vibrasjonsegenskapene (frekvens, effekt, energi) til høyspændingsparalellreaktorer blir fullstendig registrert i driftslogger. For vibrasjonsanalyse fokuseres det på å løse kompleksiteten i feltfordelingen ved spoleender. Kvantitativ evaluering av feltstyrkefordeling under drifts-/lynovervoltage og spenninggradientskarakteristika for longitudinal isolasjon ved overrated voltage. Målepunktoppsettet må oppfylle krav om autentisitet, sikkerhet og ingeniørmessig rasjonalitet for vibrasjon. På grunn av høyspenningsrisiko øverst i tanken, foretrekker man å plassere sensorer rundt tankveggen. Deler ytre overflate av tanken inn i rektangulære enheter, setter geometriske sentre som standardpunkter med systematisk nummerering, sørger for at punktavstand ≤ 50 cm, balanserer installasjonsrom og dekket av viktige områder. Oppsettskjemaet bør dynamisk optimeres basert på utstyrssammensetning, tekniske spesifikasjoner og sikkerhetsstandarder, slik at data sporbarhet og risikostyring er mulig.

1.2 Metode for trekking av vibrasjonssignalfunksjoner

Vibrasjonsmonitoring av høyspændingsparalellreaktorer samler inn vibrasjonegenskaper gjennom et sensorsystem. Eksperimenter bruker to betingelser: 75% av rated belastning og fjerning av mekaniske begrensninger. Utstyrsvibrasjon driver av to mekanismer: jernkjernes magnetostriktive effekt som fører til periodisk deformasjon i side- og lengderetning; alternerende elektromagnetisk kraft inducerer karakteristisk vibrasjon på 95 Hz ved grensesnittet mellom jernkjerne-og luftgap. Vibrasjonsoverføring kommer fra elektromekanisk kobling. Løse kjerner eller deformerte spoler fører til unormal amplitudspektrum (95 Hz/150 Hz), tidsdomenbølgeformer og hovedkomponentkoeffisienter. Bygger et flerdimensjonalt funksjonssystem av amplitud, skevhet og kurtose. Forskningsfokus ligger på lavfrekvente komponenter under 1 kHz, bygger et vibrasjonskarakteristisk modell ved kvantifisering av tid-frekvenslover for å støtte feilutedsøkelse.

Det segmenterte diskrete effektspekteret over representerer et signaleffektspekter, som i Formel (1).

I formelen: $N$ er antallet av målingsprøvepunkter; $f$ er prøvefrekvensen; $o(k)$ er summen av kvadratet av amplitudene for alle frekvenskomponenter mellom -80 Hz og 100 Hz. På grunn av den komplekse strukturen til høyspændingsparalellreaktorer, forekommer det flere ikke-lineære faktorer som refleksjon og bryting inne i. Amplituden til hver harmonisk komponent varierer under ulike betingelser.

1.3 Utedsøkelse av interne feil i 750 kV høyspændingsparalellreaktorer

Som en kjerne reaktiv effekt kompensasjonselement i kraftsystemer, er driftsfiabiliteten til høyspændingsparalellreaktorer direkte relatert til systemstabilitet. Disse kontrollerbare reaktorene har en spesiell struktur og komplekse feilmekanismer, og feil kan forårsake overstrøm/overvoltage risiko. Tar 750 kV enheter som eksempel. En stor kapasitets spolesvingfeil i kontrollspolen forårsaker en spolesvingubalans. Dets harmoniske komponenter, foruten DC og partallsorden, har lagret oddetallsorden harmoniske. Dessuten, da de induserte elektriske motstandene i venstre og høyre kjernestolper av den defekte kontrollspolen er forskjellig, genereres en ubalansert indusert elektrisk motstand $\Δe$ i den defekte fasekontrollspolen, som vist i Formel (2).

I formelen: w er kortslutningsvindingforholdet til reaktoren; χ er den nominelle spenningen til kontrollspolen. Amplitude, komponentkoeffisient, middelskvadratavvik i vibrasjonssignalet, og den ubalanserte induserte elektriske motstand Δe i Formel (2) sammen utgjør de interne feilegenskapene til reaktoren. Dens feilutedsøkelse vises i Formel (3).

Studier viser at korrelasjonen mellom vibrasjonsegenskaper og mekanisk tilstand hos reaktoren er sterker enn den med spenning, som effektivt kan undertrykke støy fra kraftnettet. For en 750 kV reaktor i normal drift, genererer den balanserte partallsharmoniske gjennom sin trefasestructur. En enkeltsidefeil vil forstyrre harmonisk balanse, og på grunn av den lavmotstands egenskapen av kontrollspolen, vil det produseres en strøm fem ganger over nominell overstrøm. Denne anormale strømmen vil føre til at nettsiden strømmen øker til fem ganger normal nivå, i tillegg til harmonisk forvrengning, truer sikkerheten til kraftnettet.

2 Testverifisering og resultatvurdering
2.1 Oppbygging av testplattform

Et simuleringmiljø bygges basert på et todimensjonalt aksialsymmetrisk elektrisk feltmodell, med numeriske metoder brukes til å studere elektriske feltkarakteristika. Testsystemet transformerer reaktorleder og isolasjonskomponenter til en 3D solid modell. Gjennom grafisk grensesnitt, gir det mulighet for parametrisert innstilling av lederoverflaten ladning, identifisering av leders flytepotensial, og dynamisk visualisering av elektrisk felt.

For longitudinal isolasjonsanalyse, blir fire blandede bølgemoduser adoptert: full-bølge/kuttet-bølge stimulering ved spolehodeenden, full-bølge last ved linjeenden, og kuttet-bølge last ved nøytralpunkt, simulerer spolepotensial gradient distribusjon under ulike arbeidsforhold. I hovedisolering evaluering, bygges en elektro-mekanisk kobling modell for elektrisk felt koncentrerte områder, realiserer vibrasjonsegenskapsberegning og feilfunksjonsextrahering. Modellen som brukes i testing har en nominell spenning på 45 kV, nominell strøm på 630 A, og nominell reaktans på 1005 Ω.

2.2 Testresultater og analyse

Vibrasjonsfeiltester utføres på denne artikkelen metode og to andre metoder. Testresultatene av de tre metodene sammenlignes, som vist i Tabell 1.

Som kan ses av dataene i Tabell 2, sammenlignet med Metode 1 (maksimal feil på 56 μm) og Metode 2 (maksimal feil på 77 μm), er maksimal feil for 750 kV høyspændingsparalellreaktor vibrasjonstesting metode designet i denne artikkelen bare 3 μm. I Test 6, er dens deteksverdi på 30 μm helt samsvarer med satt verdi. Maksimal feil av metoden i denne artikkelen reduseres med mer enn 50 μm sammenlignet med tradisjonelle metoder, og deteksverdien er nærmest den faktiske verdien, bekrefter effektiviteten av metoden.

Testen utførte spektrumanalyse på målepunkt nummer 3, og analyserte deretter årsaken til feilen. Det testede spektradiagrammet for målepunkt nummer 3 av reaktoren er vist i Figur 1.

Når hovedmagnetbanen går gjennom jernkaker og luftgapper, dannes en Maxwell-kraftfelt, med intensitet dobbelt så stor som strømmen, reduserer magnetfeltenergi. Spektrumanalyse viser at vibrasjonsfrekvensen for hvert målepunkt er ~100 Hz, og spekteret stemmer overens med tidsdomen-vibrasjonsverdier, indikerer at vibrasjonen kommer fra magnetostrukseffekten av hovedmagnetbaneisolator.

Denne studien bruker feilutedsøkelsesnøyaktighet som kjerneindikator, sammenligner tradisjonell Metode 1, Metode 2, og denne artikkelen algoritme. Basert på en 1000-tilfeller testsett: alle tre metodene har referansenøyaktigheter >97%. Denne artikkelen vibrasjonstesting og feilanalysemetode presterer fremragende, med nøyaktighet stabil >99.5% og 99.8% topp i full-prøvetest. Metode 1 nøyaktighet topp/dal er 98.88%/98.50%, og Metode 2 nøyaktighetsområde er 97.50% - 97.83%. Sammenlignet med den optimale Metode 1, forbedrer denne metoden nøyaktighet med 0.92 prosentpoeng, nærmer seg den teoretiske grensen på 100.00%, bekrefter nøyaktighetsfordelen for 750 kV paralellreaktor vibrasjonstesting og feilanalyse.

For å evaluere ytelsen, bruker et eksperiment feilgjenkjenning nøyaktighet som kjerneindikator. Tester viser at deteksjonsnøyaktighet stabiliserer seg på 99.50% - 99.80%, bekrefter dobbelt funksjon effektivitet: nøyaktig måling av 750 kV reaktor vibrasjonsegenskaper og pålitelig feilutedsøkelse.

3 Konklusjon

Forskning viser at når jernkernen i en høyspændingsparalellreaktor er løs, endres tidsfrekvenskarakteristikkene av vibrasjonssignalet regulært. Analyse av parametre som amplitudflukt, varians, og energiproporsjon av 200 Hz kan vurdere tilstanden. Karakteristiske frekvensbånd som 200 Hz, 300 Hz, og 500 Hz er relatert til arbeidsforhold. Diagnosemodellen har god evne til feilidentifisering. Vibrasjon online monitoring kan identifisere løse jernkjernever og spoledeformering, og testene bekrefter effektiviteten av metoden.