Технология ультразвуковой локализации частичных разрядов в трансформаторе 110 кВ

Овладейте принципами ультразвукового обнаружения частичных разрядов для трансформаторов на 110 кВ. Изучите пространственную триангуляцию и математику времени полета для точной диагностики изоляции.

Vziman

Поле: Производство

10Year<

China

Добавить нас в Google

Важность локализации частичных разрядов при испытаниях на 110 кВ под напряжением

Частичные разряды (PD) являются важным ранним предупреждающим сигналом о деградации изоляции в трансформаторах на 110 кВ. Если их не обнаружить, постоянные разряды могут вызвать необратимую карбонизацию масляно-бумажной изоляции, что в конечном итоге приведет к катастрофическому диэлектрическому отказу. В контексте обслуживания подстанций на 110 кВ ультразвуковая локализация стала основным диагностическим инструментом благодаря своей высокой устойчивости к электромагнитным помехам и способности определить физические координаты внутренних дефектов без отключения оборудования.

Акустические модели распространения и принципы пространственной локализации

1. Основные определения

Ультразвуковые частичные разряды: Быстрое высвобождение энергии во время внутреннего разрядного события возбуждает механические давленческие волны в масле трансформатора. Эти высокочастотные акустические сигналы (обычно 20 кГц до 300 кГц) распространяются от источника, неся важную информацию о местоположении дефекта.

2. Разница во времени между акустическим и электрическим сигналами:

Δt=t_s−t_e

Описание:
Это значение представляет интервал между прибытием электромагнитного сигнала и акустического сигнала на соответствующие датчики. $t_{s}$ — это временная метка, записанная ультразвуковым датчиком на стенке бака, а $t_{e}$ — это временная метка от электрического датчика (UHF или HFCT). Поскольку электромагнитные волны распространяются почти со скоростью света, $t_{e}$ эффективно является моментом, когда произошел разряд.

3. Расстояние от источника до датчика:

d=voil⋅Δt

Описание:
Линейное расстояние $d$ показывает, насколько далеко находится источник PD от конкретного ультразвукового датчика. $v_{o i l}$ — это скорость звука в масле трансформатора, которая составляет примерно 1400 м/с при стандартных условиях эксплуатации. Точное измерение $Δ t$ является основой для достижения высокоточной пространственной разрешающей способности.

4. Координаты пространственной триангуляции:

(x−xi)²+(y−yi)²+(z−zi)²=(voil⋅Δti)²

Описание:
В этой трехмерной системе координат, (x, y, z) — неизвестные координаты источника частичных разрядов, а (xi, yi, zi) — известные позиции i-го ультразвукового датчика. Развертывая минимум четыре датчика и решая эту систему нелинейных уравнений, можно математически определить точное внутреннее местоположение точки разряда.

Анализ характеристик ЧР и точности локализации в установках 110 кВ

1. Сравнение акустических характеристик по типам разрядов

Категория разряда	Диапазон частот (кГц)	Профиль интенсивности сигнала	Сложность локализации
Межвитковый ПД обмотки	$60 \sim 120$	Высокая непрерывность с высоким затуханием	Высокая
ПД с плавающим потенциалом	$40 \sim 150$	Сильная периодичность и стабильная амплитуда	Низкая
ПД от острых металлических точек	$20 \sim 80$	Острые импульсы с сильной направленностью	Средняя

2. Диагностический обзор

Многоканальный ультразвуковой мониторинг трансформаторов 110 кВ эффективно различает внутренние частичные разряды от внешних механических вибраций. Практические данные показывают, что для разрядов с плавающим потенциалом погрешность локализации можно свести до 5 см, что значительно уменьшает площадь, необходимую для внутреннего осмотра или ремонта.

Полевой оперативный руководство по локализации ультразвуковых частичных разрядов

1. Процесс обнаружения под напряжением

Поверхностное сканирование: Используйте переносной детектор для сканирования поверхности бака трансформатора, чтобы определить область с наивысшей амплитудой сигнала.
Размещение датчиков: Расположите несколько датчиков вокруг выявленной области и синхронизируйте их с помощью электрического импульса как триггера.
Окно синхронизации триггера:

τ_sync<Dmax/v_oil

Описание:
Окно синхронизации $τ_{sy n c}$ должно быть короче времени, необходимого для прохождения акустической волны максимального размера $D_{ma x}$ бака трансформатора. Это ограничение обеспечивает, что сигналы, захваченные всеми датчиками, исходят из одного и того же индивидуального импульса разряда, предотвращая смещение данных.

2. Критические предостережения

Соединение интерфейса: Между датчиком и стенкой бака необходимо нанести высококачественный акустический контакт (например, жир или вазелин). Любые застрявшие пузырьки воздуха вызовут полное внутреннее отражение акустической энергии, что приведет к потере сигнала.
Фильтрация помех: Используйте частотно-селективные фильтры для устранения низкочастотных шумов от вентиляторов охлаждения или насосов, которые обычно находятся ниже 20 кГц.

3. Ожидаемые результаты применения

Благодаря использованию этих ультразвуковых методов локализации, технический персонал может определять и локализовать внутренние дефекты изоляции в трансформаторах 110 кВ, пока они находятся в эксплуатации. Этот "онлайн" подход устраняет необходимость дорогостоящего слива масла или вывода из эксплуатации для первоначальной диагностики, предоставляя точные пространственные данные, что повышает надежность и долговечность критических энергетических активов.

Оставить чаевые и поощрить автора

Темы:

Частичный разряд

Трансформатор 110 кВ

Ультразвуковая локализация

Zhejiang Vziman Electric Group Co., Ltd. is a high-tech enterprise specializing in R&D, manufacturing, and service of power electrical equipment. Committed to innovation, quality, and customer satisfaction, it supplies smart solutions for global power sectors, covering grid construction, new energy, and industrial distribution. Core Business • Switchgear (GIS, circuit breakers, Recloser, Load break switch) • Distribution equipment (transformers, RMU, smart terminals) • Power automation systems • Engineering services (installation, maintenance, consulting) Technical Strength • Provincial R&D center, multiple patents • Modern production, ISO/GB/IEC/CE/UL certified • High capacity, large-scale delivery support Market & Vision Serves State Grid, Southern Grid, and global projects (Asia, Africa, Europe, etc.). Aims to lead in smart grids and new energy, promoting sustainable energy development.

Узнать больше