Istraživanje tehnologije otkrivanja djelomičnih razmjera za čvrsto izolirane prstene glavne jedinice
S razvojem gradske mreže struje, broj instalacija čvrsto izoliranih prstenačnih glavnih jedinica (RMU) neprestano raste. Njihov operativni status značajno utječe na pouzdanost opskrbe električnom strujom. Posljedice otkaza su teške: direktna šteta uključuje oštećenje zaštićenih linija i opreme, kao i gubitak struje; indirektni posljedici uzrokuju široko rasprostranjene ispadove struje kod korisnika, prekidajući svakodnevni život, proizvodnju i čak društvenu stabilnost.
Trenutno, nedostaci metoda poljskog testiranja čvrsto izolirane RMU opreme i često pojavljivanje grešaka u izolaciji tijekom rada prekidača predstavljaju ozbiljan prijetnji sigurnom radu sustava struje. Detekcija djelomične razrade (PD) je učinkovita metoda procjene stanja izolacije prekidača i trenutno je fokus istraživanja. Izvođenje detekcije PD i dijagnostike grešaka visokonaponskih prekidača pruža ključne informacije o stanju za održavanje uslaga temeljenih na stanju i ključan je za osiguravanje sigurnog i pouzdanog rada opreme. U visokonaponskim prekidačima degradacija izolacije koja vodi do grešaka u izolaciji nije rezultat samo električnih polja, već se može razviti zbog mehaničkih sila, topline ili njihove kombinacije s električnim poljima, što konačno utječe na kvalitetu i pouzdanost opskrbe strujom. Za standardizaciju i učinkovito provođenje testiranja opreme pod napajanjem, i referencirajući relevantne domaće i međunarodne standarde - uglavnom temeljeno na Obavijesti o objavi "Tehnički specifikacije za testiranje opreme pod napajanjem (probno)" [2011] No. 11 Državnog korporativnog pogona - ovo istraživanje fokusira se na detekciju djelomične razrade za RMU-e.
II. Metode detekcije djelomične razrade za prstenačne glavne jedinice
1. Oblici PD energije
Djelomična razrada je pulsnata razrada. Osim što uključuje prijenos naboja i potrošnju snage, proces PD također stvara elektromagnetsko zračenje, ultrazvučne valove, svjetlost, toplinu i nove kemijske spojeve. Metode detekcije usmjerene na ova pojave uključuju električnu detekciju, akustičku detekciju, optičku detekciju i kemijsku detekciju. Među ovima, električne i akustične metode su najčešće korištene, ali njihova praktična učinkovitost često je ograničena, uglavnom zbog značajne interferencije buke na terenu koja čini teškim razlikovanje autentičnih signala PD. Efektivno eliminiranje interferencije ključno je za poboljšanje performansi opreme za detekciju PD.
Detektirana pojava:
- Električna: (TEV, UHF, HFCT senzori)
- Akustična: (ultrazvučni senzori)
- Optička: (vidljiva kroz pregledna prozora na određenim lokacijama tijekom razrade)
- Toptalna: (infracrvena, iako je učinkovitost detekcije ograničena potpuno zatvorenom strukturom RMU-a)
- Kemija/Gas: (miris ozona itd.)
2. Tehnologije detekcije
Trenutno se koriste mnoge tehnike detekcije PD za prekidače, koje se široko kategoriziraju kao Direktni metodi (detekcija kvantitete aparentne razrade) i Nedirektni metodi (TEV, ultrazvučni, UHF, kombinirana akustičko-električna detekcija). Direktni metod je relativan; on uključuje ubacivanje poznate količine naboja između terminala testiranog objekta kako bi se stvorila promjena napona terminala ekvivalentna onoj uzrokovanoj događajem PD. Ovaj ubačeni naboj se zatim naziva Aparentna količina razrade (Q) PD, mjerena u pikokulonima (pC). U praksi, aparentna količina razrade nije jednaka stvarnoj količini naboja emitiranoj na mjestu razrade unutar testiranog objekta; posljednji se ne može direktno mjeriti. Iako bi valna forma napona generirana na mjerilu otpora impulsa struje PD mogla biti različita od one uzrokovane kalibracijskim impulsum, odgovarajuće čitanje na instrumentima obično se smatra ekvivalentnim. Ispod su dva mainstream metoda detekcije za RMU-e.
1) Ultrazvučna detekcija za čvrsto izolirane RMU-e
Primanjem ultrazvučnih signala koji se šire zrakom i mjerenjem akustičkog tlaka signala PD, može se zaključiti o intenzitetu razrade. Tijekom ultrazvučnog testiranja, senzor treba skenirati duž šavova/razmaka na površini prekidača. Referentni dijagrami pružaju upute o tipičnim lokacijama detekcije.
2) Princip detekcije privremene zemljinske napetosti (TEV)
Kada se PD dogodi unutar ormara visokonaponskog prekidača, ekstremno kratkotrajna pulsirajuća struja teče duž kanala razrade, uzbuđujući privremene elektromagnetske valove. Brzinost procesa razrade rezultira strmim impulsum struje s jakom sposobnošću emisije visokofrekventnog elektromagnetskog zračenja. Ovo zračenje može se širiti kroz otvore u metalnoj oklopi, poput sigurnosnih guma ili razmaka oko izolacije. Kada se ovi visokofrekventni elektromagnetski valovi šire van ormarice, induciraju privremenu napetost na spoljnoj površini u odnosu na zemlju. Ova privremena napetost na zemlji (TEV) varira od milivolata do volti s vrijeme porasta od nekoliko nanosekundi. Posebni TEV senzor postavljen na vanjskoj strani ormarice može detektirati ovaj signal bez invazivnosti.
Glavne lokacije detekcije TEV (na nasuprotnim zidovima ormarice):
- Busbarovi (spajanja, zidne preslice, nosači izolacije)
- Prekidači
- Transformatori struje (CT)
- Transformatori napona (PT)
- Završnice kabela
Ove komponente obično su smještene na srednjim i donjim dijelovima prednje ploče, gornjim, srednjim i donjim dijelovima zadnje ploče, te gornjim, srednjim i donjim dijelovima bočnih ploča.
III. Lokalizacija PD i identifikacija faze
Nakon potvrde da signali senzora potječu iz unutrašnjosti opreme, koristi se metoda lokalizacije Razlike u vrijemenu dolaska (TDOA) za daljnju pozicionu analizu. Dva senzora su postavljeni na površini opreme; razlika u vremenu između primljenih signala (t2 - t1) se analizira kako bi se odredilo mjesto PD, obično unutar opsega od 1 metar od izvora.
1. Metoda razlike u vremenu:
Pretpostavimo da je izvor PD udaljen X od senzora 1, brzina elektromagnetskog vala = c (brzina svjetlosti), a razlika u vremenu t2 - t1 je mjerena osciloskopom.
X = (t2 - t1) * c / 2
Koristeći ovu formulu i metar, može se odrediti pozicija X.
2. Metoda ravnine simetralnog pravca:
- Pomicanjem dva senzora u prostoru dok se vrijeme dolaska signala PD ne poklapa na oba, to locira točku razrade na okomitom simetralnom pravcu između dva senzora (Locating the Plane).
- Pomicanjem senzora unutar tog simetralnog pravca dok se vrijeme dolaska ne poklapa ponovno, to locira točku razrade na okomitom simetralnom pravcu unutar te ravnine (Locating the Line).
- Pomicanjem senzora duž tog simetralnog pravca dok se vrijeme dolaska ne poklapa još jednom, to tačno određuje mjesto razrade (Locating the Point).
Za identifikaciju specifične faze koja ispušta PD, koristi se metoda HFCT za detekciju signala na zemljišnim vodovima (ili tijelu) susjednih trofaznih izlaznih kabela. Strujni signal s defektne faze pokazuje veću amplitudu i suprotan polarnost u usporedbi s signalima na drugim dvije faze, omogućujući lako identificiranje defektne faze.
