Kontaknozzle-afbrand in hoëspanning sf6-sirkuitbreekker
Inspeksie en Onderhoud van Hoogspannings SF6 Skakelaar Nozzle
1. Agtergrond en Tradisionele Inspeksie Metodes
Hoogspannings SF6 skakelaars word wyd gebruik in kragstelsels om sirkusse teen kortsluitings en oorbelasting te beskerm. Om hul betroubaarheid en veiligheid te verseker, vereis vervaardigers tipies periodieke ontmanteling en visuele inspeksie van die hoofkontakte, boogkontakte, en gasnozzles. Hierdie inspeksies het as doel om die versletselstoestand van hierdie komponente te beoordeel en te bepaal of vervanging nodig is.
Geskiedkundig gesproke, was hierdie inspeksies gebaseer op verskeie kriteria:
Tydsinterval: Byvoorbeeld, word dit aanbeveel om die kontakte na 12 jaar gebruik by enkelvloed SF6 doodtank skakelaars te inspekteer.
Elektriese Operasies: Byvoorbeeld, word inspeksies aanbeveel na 2000 elektriese operasies.
Fout Operasies: Byvoorbeeld, word inspeksies aanbeveel na 10 gerate kortsluiting skakelaar operasies.
Gekombineerde Kriteria: 'n Kombinasie van bogenoemde faktore word soms gebruik vir 'n meer omvattende beoordeling.
Oor tyd het egter hierdie tyd- en operasie-aantal gebaseerde inspeksiemetodes sekere beperkings onthul. Terwyl hierdie kontroles help om uitrustingveiligheid te verseker, weerspieël hulle nie altyd akkuraat die werklike versletselstoestand van die kontakte en nozzles nie. Verder kan hierdie inspeksies kosbaar, onkonsekwent wees en potensiële risiko's tydens terplekke interne inspeksies inhou, wat lei tot toerustingbeskadiging.
2. Impak van Booging op Skakelaar Parameters
Booging is 'n komplekse termiese en elektriese proses wat beduidend die prestasie van 'n skakelaar beïnvloed. Tydens die onderbreking van kortsluitingstroom, kan booging die skakelaar se parameters deur nozzle ablasie beïnvloed. Nozzle ablasie verwys na die erosie van nozzle materiaal veroorsaak deur die hoë temperatuur van die boog. Hierdie proses het 'n dubbeltreffende impak op die skakelaar se onderbrekingsvermoë:
Toename in Kamerdruk: As die nozzle ablaseer, neem die doorsnedearea van die nozzle keel toe, wat lei tot hoër druk binne die skakelaarkamer. Hierdie toename in druk help om booguitdoding te versnel deur heraansteking te onderdruk.
Toename in Nozzle Keel Doorsnedearea: Die vergroting van die nozzle keel laat meer gas in die booggebied stroom, wat meer hitte wegdra en die boogtemperatuur verlaag. Dit versprei egter ook die boogenergie, wat potensieel die self-blast vermoë van die skakelaar verzwak.
Dus het die nozzle ablasieproses beide positiewe en negatiewe effekte op die onderbrekingsvermoë van 'n self-blast skakelaar. Wanneer die skakelaar 'n kortsluitingstroom onderbreek, verwyder nozzle ablasie 'n deel van die boogkolom se energie, verhoog die massa gas in die nozzle ruimte, en verhoog die gasdigtheid rondom die boogkontakte, wat die waarskynlikheid van heraansteking verlaag.
3. Berekening van Nozzle Ablasie Intensiteit en Sy Belangrikheid
Gegewe die beduidende impak van nozzle ablasie op skakelaar prestasie, is die beraming van ablasie intensiteit (d.w.s., die toename in nozzle keel diameter) en die berekening van die afgeblase massa 'n kritiese taak. Akkurate beraming van nozzle ablasie help onderhoudspersoneel om die gesondheid van die skakelaar beter te verstaan en informeerde besluite oor toekomstige onderhoud te neem.
Die ablasie intensiteit kan deur die volgende metodes beraam word:
Visuele Inspeksie: Deur die skakelaar te ontmantel en die versletsel op die nozzle direk te observeer. Alhoewel hierdie metode eenvoudig is, is dit kostbaar en dra inherent risiko's, soos vroeër genoem.
Niet-intrusiewe Deteksie Tegnieke: Geavanceerde niet-intrusiewe deteksie tegnieke, soos infrarood termografie en ultragoon toetsing, word steeds meer vir skakelaar onderhoud gebruik. Hierdie tegnieke maak dit moontlik om nozzle ablasie en ander potensiële probleme te beoordeel sonder om die toerusting te ontmantel.
Data Analise en Voorspellende Modellering: Deur historiese werksdata van die skakelaar te analiseer en dit te kombineer met boogfisika modelle, kan voorspellende modelle die nozzle ablasie intensiteit beraam. Hierdie benadering verminder onnodige ontmanteling inspeksies en verbeter onderhoudseffektiwiteit.
4. Toekomstige Ontwikkelingsrigtings
Om die onderhoudseffektiwiteit en -betroubaarheid van hoogspannings SF6 skakelaars te verhoog, sal toekomstige onderhoudstrategieë meer op toestandsmonitoring en intelligente diagnostiese tegnologieë leun. Real-time monitoring van die skakelaar se werksparameters (soos stroom, spanning, en temperatuur), gekombineer met geavanceerde data-analise algoritmes, kan 'n akkuraterer voorspelling van nozzle ablasie en die algehele gesondheid van sleutelkomponente bied. Hierdie benadering kan onnodige inspeksies en herstelle verminder, die leeftyd van die toerusting verleng, en die onderhoudskoste verlaag.
Verder sal vooruitsprong in materiaalkunde fokus op die ontwikkeling van meer hittebestendige en ablasiebestendige nozzle materiale. Die toepassing van nuwe materiale kan die skakelaar se betroubaarheid en onderbrekingsvermoë verder verbeter, en die negatiewe effekte van nozzle ablasie verminder.
Metingmetode vir Nozzle Ablasie in Hoogspannings Skakelaars
1.Prinsipes van Nozzle Ablasie Meting
1.1 Verhouding tussen Drukseine en Nozzle Ablasie
Navorsing het bewys dat nozzle ablasie, wat die nozzle keel diameter verhoog, die gasvloei kenmerke binne die skakelaar verander. Hierdie verandering beïnvloed die drukverspreiding, wat lei tot variasies in die drukseine wat deur druk sensors opgeteken kan word. Spesifiek lei nozzle ablasie tot twee primêre effekte:
Veranderinge in Druk Golfform: 'n Toename in nozzle diameter verander die gasvloei weerstand, wat die vorm van die druk golfform verander.
Veranderinge in Spektraal Kenmerke: Nozzle ablasie beïnvloed ook die spektraal kenmerke van die drukseine, veral in die hoëfrekwensie reeks.
Deur hierdie druk sein kenmerke te analiseer, is dit moontlik om indirek die uitstrekkings van nozzle ablasie af te lei.
1.2 Installasie en Meting van Druksensors
Om akkurate drukseine te verkry, kan druk sensors by verskillende punte geïnstalleer word, afhangende van die skakelaar se struktuur en metingvereistes:
Eenpool Meting: Elke pool het 'n klep aan die onderkant, wat gebruik kan word om druk sensors aan te sluit. Hierdie opsparing maak dit moontlik om druk golfe van 'n enkele pool te meet, en vermy multi-pool sein superposisie.
Drie Pool Meting: Tydens standaard operasie is die drie poole via koper buise verbonden, met 'n hoof vul klep binne die skakelaar basis, wat al drie poole verbind. As die hoof vul klep as die aansluitpunt vir die druk sensor gebruik word, sal die gemeet sein die superposisie van drie individuele druk seine wees.
Om akkurate metings te verseker, word hoogsensitiewe piezo-elektriese druk sensors met gepaste laading versterkers gebruik. Druk data word vanaf die begin van die swaar operasie tot die einde van die sesde osillasie opgeneem. Die raaie druk sein kan sowel met as sonder filtering verwerk, afhangende van die analise vereistes.
Ongefilterde Sein: Die Vinnige Fourier Transform (FFT) word direk op die ongefilterde sein toegepas om sy frekwensiedomein kenmerke te analiseer.
Gefilterde Sein: 'n 100 Hz laagpas filter word gebruik om hoëfrekwensie geraas te verwyder, en slegs die laagfrekwensie komponente te behou.
Figuur 1 en 2 illustreer die druk geskiedenis en spektrum, wat 'n visuele voorstelling van die druk sein kenmerke gee.
Nozzle Toestand Klassifikasie Gebruik Makende van Masjienleer
Om die akkuraatheid van die diagnose te verhoog, maak hierdie studie gebruik van 'n masjienleeralgoritme gebaseer op die k-Nearest Neighbors (k-NN) metode. Die proses behels die volgende stappe:
Kenmerk Ekstraksie: Sleutelkenmerke word uit die drukseine geëkstraheer, soos top- en dalwaardes, frekwensie komponente, ens. Hierdie kenmerke dien as invoerparameters vir die masjienleeralgoritme.
Model Opleiding: Die k-NN model word getrain met bekende data oor nozzle en elektrode toestande. Tydens opleiding bepaal die algoritme die naaste bure op grond van kenmerk afstande om klassifikasie uit te voer.
Klassifikasie van Nuwe Data: Vir nuwe, onbekende metings, word die getrainde model gebruik om die toestand van die nozzles en elektrodes te klassifiseer.
Hierdie benadering maak dit moontlik om nozzle ablasie en ander kritiese komponent toestande te beoordeel sonder om die gas kamer te oop, wat akkurate onderhoudsvoorslae gee en die leeftyd van die skakelaar verleng.
Aansluitpunt met druk sensor vir nozzle ablasie (foto van bronne nr. 1)
Raaie data van meting by die hoof vul klep in oorspronklike toestand (blou), gefilterde sein (rooi) (foto van bronne nr. 1)
Frekwensie spektrum van raaie data in hoogspannings skakelaar druk metode (foto van bronne nr. 1)
Konklusie van die Transiente Druk Metode vir Hoogspannings Skakelaar Nozzle Ablasie
1. Kenmerk Ekstraksie uit Gefilterde en Ongefilterde Druk Seine
Verskeie kenmerke kan uit beide gefilterde en ongefilterde druk seine afgelei word. Hierdie kenmerke vang die unieke kenmerke van verskillende meting seine en is essensieel om die toestand van die nozzles te identifiseer. As gevolg van die wye dispersie van hierdie kenmerke, is dit nie moontlik om direk verskillende ablasie toestande met individuele kenmerke te pas nie. Om hierdie uitdagings te oorkom, word die k-Nearest Neighbors (k-NN) algoritme gebruik vir evaluering.
Die k-NN algoritme genereer 'n n-dimensionele vektor vir elke meting, waar n die aantal kenmerke verteenwoordig. Die afstand tussen twee vektore word bereken deur middel van die Euclidiese afstand, met 'n addisionele variansie gewiging om rekening te hou met die variasie in die data. Hierdie benadering verseker dat die algoritme effektief kan onderskei tussen verskillende ablasie toestande op grond van gekombineerde inligting van verskeie kenmerke.
2. Voordelige en Uitdagings van die Transiente Druk Metode
Die transiente druk metode is voordelig omdat dit maklik geïmplementeer kan word deur bestaande vul kleppies te gebruik om druk sensors aan te sluit. Echter, een van die hoof uitdagings is die swak dispersie van toestand aanwijzers (kenmerke), wat dit moeilik maak om nozzle toestande akkuraat te diagnoseer. Om hierdie beperking te oorkom, is die kenmerk skaale geoptimaliseer deur sensitiviteitsanalise. Terwyl 'n enkele kenmerk nie altyd voldoende inligting vir alle gevalle mag verskaf nie, verbeter die kombinasie van al sewe kenmerke met die k-NN klassifikasie algoritme die diagnoseakkuraatheid beduidend.
3. Evaluering van Klassifikasie Algoritmes
Verskeie klassifikasie algoritmes is getoets, en die resultate het getoon dat die k-NN algoritme, met standaard Euclidiese afstand, die laagste foutkoers van minder as 0,9% tydens kruisvalidasie behaal het. Hierdie kombinasie van kenmerke en die k-NN algoritme is toe toegepas om veldmetings vir verskillende tipes skakelaars te klassifiseer. Vir die oorweegde skakelaar metings kon hierdie benadering die klassifikasie sonder enige foute uitvoer.
