Pagsusuri at Pagtukoy sa Kamalian sa pamamagitan ng Paghahanda ng Vibro para sa Mataas na Voltayeng Shunt Reactors
1 Pagmamasid at Teknolohiya ng Pagsisiyasat ng Kamalian sa High-Voltage Shunt Reactors
1.1 Strategya sa Layout ng Puntos ng Pagsukat
Ang mga parametro ng pagkakalindog (frequency, lakas, enerhiya) ng high-voltage shunt reactors ay buong narekord sa mga log ng operasyon. Para sa analisis ng pagkakalindog, ang pokus ay nasa paglutas ng kumplikadong distribusyon ng elektrikong field sa dulo ng winding. Kuwantisipin ang distribusyon ng lakas ng field sa ilalim ng overvoltage ng operasyon/ligaw na kidlat at mga katangian ng gradient ng tensyon ng longitudinal insulation sa ibabaw ng rated voltage. Ang layout ng puntos ng pagsukat ay dapat sumunod sa mga pangangailangan ng totoong pagkakalindog, ligtas, at inhenyerong makatwiran. Dahil sa mataas na panganib ng high-voltage sa itaas ng tank, ang mga sensor ay mas pinapaboran na ilagay sa paligid ng dingding ng tank. Hatiin ang labas ng tank sa mga rektangular na yunit, itakda ang mga sentro ng heometriko bilang standard na puntos na may sistemang numero, tiyakin ang layo ng punto ≤ 50 cm, balansehin ang espasyo ng instalasyon at pagkakakamot ng mahahalagang lugar. Ang plano ng layout ay dapat dinamikong i-optimize batay sa estruktura ng equipment, teknikal na specs, at pamantayan ng ligtas, nagbibigay-daan sa traceability ng data at kontrol ng panganib.
1.2 Pamamaraan ng Pagkuha ng Katangian ng Signal ng Pagkakalindog
Ang pagmamasid sa pagkakalindog ng high-voltage shunt reactors ay nakokolekta ng mga katangian ng pagkakalindog sa pamamagitan ng isang sistema ng pagmasid. Ang mga eksperimento ay gumagamit ng dalawang kondisyon: 75% ng rated load at pagtanggal ng mekanikal na constraint. Ang pagkakalindog ng equipment ay pinapatakbo ng dalawang mekanismo: ang magnetostrictive effect ng iron core na nagdudulot ng lateral/longitudinal na periodic deformation; ang alternating electromagnetic force na nagpapadala ng 95 Hz characteristic vibration sa interface ng iron-core-gap. Ang sensitibidad ng pagkakalindog ay nagmumula sa electromagnetic-mechanical coupling. Ang loose cores o deformed windings ay nagdudulot ng abnormal amplitude spectra (95 Hz/150 Hz), time-domain waveforms, at principal-component coefficients. Itayo ang multi-dimensional feature system ng amplitude, skewness, at kurtosis. Ang pagsasaliksik ay nakatuon sa mga komponente ng mababang frequency na bababa pa sa 1 kHz, binubuo ng isang modelo ng karakteristikong pagkakalindog sa pamamagitan ng pagkuwenta ng mga batas ng oras-frequency upang suportahan ang pagsisiyasat ng kamalian.
Ang segmentadong discrete power spectrum sa itaas ay kumakatawan sa isang signal power spectrum, tulad ng ipinapakita sa Formula (1).
Sa formula: ay ang bilang ng puntos ng pagsukat; ay ang sampling rate; ay ang suma ng squares ng amplitudes ng lahat ng mga komponente ng frequency sa pagitan ng -80 Hz at 100 Hz. Dahil sa kumplikadong estruktura ng high-voltage shunt reactors, maraming nonlinear factors tulad ng reflection at refraction ang nangyayari sa loob. Ang amplitude ng bawat harmonic component ay nag-iiba-iba sa iba't ibang kondisyon.
1.3 Pagtukoy sa Internal Faults ng 750 kV High-Voltage Shunt Reactors
Bilang isang core reactive power compensation device sa mga power systems, ang operational reliability ng high-voltage shunt reactors ay direkta na nauugnay sa estabilidad ng sistema. Ang mga controllable reactors na ito ay may espesyal na estruktura at kumplikadong mekanismo ng pagkasira, at ang mga kamalian ay maaaring magdulot ng over-current/over-voltage risks. Bilang halimbawa, ang 750 kV devices. Ang isang malaking kapasidad na turn-to-turn fault sa control winding ay nagdudulot ng imbalance ng bilang ng turns. Ang mga komponente ng harmonics nito, bukod sa DC at even-order ones, ay may superimposed odd-order harmonics. Bukod dito, bilang ang induced electromotive forces sa kaliwa at kanang core columns ng faulty control winding ay naiiba, isang unbalanced induced electromotive force ay ginagawa sa faulty-phase control winding, tulad ng ipinapakita sa Formula (2).
Sa formula: w ay ang short-circuit turn ratio ng reactor; χ ay ang rated voltage ng control winding. Ang amplitude, component coefficient, mean square deviation sa signal ng pagkakalindog, at ang unbalanced induced electromotive force Δe sa Formula (2) ay sama-samang bumubuo sa internal fault characteristics ng reactor. Ang pagsisiyasat ng kamalian nito ay ipinapakita sa Formula (3).
Ang mga pag-aaral ay nagpapakita na ang relasyon ng pagkakalindog at mechanical state ng reactor ay mas malakas kaysa sa tensyon, na maaaring mabawasan ang interference ng fluctuation ng power grid. Para sa 750 kV reactor sa normal na operasyon, ito ay gumagawa ng balanced even-order harmonics sa pamamagitan ng kanyang three-phase structure. Ang single-phase fault ay magdudulot ng pagkakalisan ng harmonics, at dahil sa low-resistance characteristic ng control winding, ang current na limang beses ang rated over-current ay gagawa. Ang abnormal na current na ito ay nagdudulot ng pagtaas ng current sa grid-side hanggang sa limang beses ang normal, kasama ang harmonic distortion, na nagbabanta sa ligtas ng power grid.
2 Pagsubok at Pagsusuri ng Resulta
2.1 Pagtatayo ng Platform para sa Pagsubok
Isinusulong ang isang simulation environment batay sa two-dimensional axisymmetric electric field model, gamit ang numerical methods upang pag-aralan ang mga katangian ng electric field. Ang test system ay nagpapalit ng reactor wires at insulation components sa 3D solid model. Sa pamamagitan ng graphical interface, ito ay nagbibigay-daan para sa parameterized setting ng conductor surface charge, pagkilala ng floating potential ng wire, at dynamic visualization ng electric field.
Para sa analisis ng longitudinal insulation, apat na mixed waveform modes ang ginagamit: full-wave/chopped-wave excitation sa winding head end, full-wave loading sa line end, at chopped-wave loading sa neutral point, na sinusundan ang coil potential gradient distribution sa iba't ibang working conditions. Sa main insulation evaluation, binubuo ang electro-mechanical coupling model para sa mga area ng concentration ng electric field, na nagpapatupad ng pagkalkula ng karakteristikong pagkakalindog at pagkuha ng katangian ng kamalian. Ang ginamit na modelo para sa test ay may rated voltage ng 45 kV, rated current ng 630 A, at rated reactance ng 1005 Ω.
2.2 Mga Resulta at Analisis ng Pagsubok
Ang mga pagsubok sa pagkakalindog at fault ay isinagawa sa pamamaraan ng paper na ito at sa dalawang ibang pamamaraan. Ang mga resulta ng pagsubok ng tatlong pamamaraan ay pinaghalihan, tulad ng ipinapakita sa Table 1.
Tulad ng ipinapakita ng data sa Table 2, kumpara sa Method 1 (maximum error na 56 μm) at Method 2 (maximum error na 77 μm), ang maximum error ng 750 kV high-voltage shunt reactor vibration testing method na disenyo sa paper na ito ay lamang 3 μm. Sa Test 6, ang natuklasan nito na 30 μm ay ganap na tugma sa set value. Ang maximum error ng pamamaraan sa paper na ito ay nabawasan ng higit sa 50 μm kumpara sa mga tradisyonal na pamamaraan, at ang natuklasan ay pinakamalapit sa aktwal na value, na nagpapatunay ng effectiveness ng pamamaraan.
Ang pagsubok ay isinagawa ang spectrum analysis sa No. 3 measuring point, at pagkatapos ay inanalisa ang sanhi ng kamalian. Ang itest na spectrum diagram ng No. 3 measuring point ng reactor ay ipinapakita sa Figure 1.
Kapag ang main magnetic circuit ay lumalampas sa iron cakes at air gaps, ang Maxwell force field ay nabubuo, na may intensity na dalawang beses ang current, na nagbabawas ng magnetic field energy. Ang spectrum analysis ay nagpapakita na ang bawat measuring point ay may vibration frequency na ~100 Hz, at ang spectrum ay tumutugma sa time-domain vibration values, na nagpapahiwatig na ang pagkakalindog ay nagmumula sa magnetostrictive effect ng main magnetic circuit insulator.
Ang pag-aaral na ito ay gumagamit ng accuracy ng pagsisiyasat ng kamalian bilang core indicator, na pinaghalihan ang traditional na Method 1, Method 2, at ang algorithm ng paper na ito. Batay sa 1000-case test set: ang lahat ng tatlong pamamaraan ay may benchmark accuracies >97%. Ang vibration testing at fault analysis method ng paper na ito ay nagpapakita ng sobrang outstanding performance, na ang accuracy ay laging >99.5% at peak na 99.8% sa full-sample tests. Ang peak/valley ng accuracy ng Method 1 ay 98.88%/98.50%, at ang range ng accuracy ng Method 2 ay 97.50% - 97.83%. Kumpara sa pinakamahusay na Method 1, ang pamamaraan na ito ay nagpapabuti ng accuracy ng 0.92 percentage points, lumapit sa 100.00% theoretical limit, na nagpapatunay ng advantage sa accuracy para sa 750 kV shunt reactor vibration testing at fault analysis.
Upang ilarawan ang performance, ang isang eksperimento ay gumagamit ng fault recognition accuracy bilang core indicator. Ang mga pagsubok ay nagpapakita na ang detection accuracy ay stabilizes sa 99.50% - 99.80%, na nagpapatunay ng dual-function effectiveness: ang accurate na pagmamasid ng 750 kV reactor vibration characteristics at reliable na pagsisiyasat ng kamalian.
3 Kasimpulan
Ang pag-aaral ay nagpapakita na kapag ang iron core ng high-voltage shunt reactor ay maluwag, ang mga katangian ng oras-frekwensiya ng signal ng pagkakalindog ay regular na nagbabago. Ang pag-analisa ng mga parameter tulad ng amplitude fluctuation, variance, at ang proportion ng enerhiya ng 200 Hz ay maaaring i-evaluate ang estado. Ang mga band ng karakteristikong frekwensiya tulad ng 200 Hz, 300 Hz, at 500 Hz ay nauugnay sa mga working conditions. Ang diagnosis model ay may mabuting kakayahang mag-identify ng kamalian. Ang online monitoring ng pagkakalindog ay maaaring mag-identify ng pagluwag ng iron core at deformation ng winding, at ang mga pagsubok ay nagpapatunay ng effectiveness ng pamamaraan.
