Katı yalıtımlı halka ana birimler için Kısmi Deşarj Tespit Teknolojisi Üzerine Araştırma

Şehir elektrik şebekelerinin gelişmesiyle birlikte katı yalıtımlı halka anahtarlama üniteleri (RMU) kurulumlarının sayısı sürekli olarak artmıştır. İşletim durumları, elektrik sisteminin güç sağlamlığı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Arızaların sonuçları ciddidir: doğrudan zararlar korunan hat ve ekipmanların hasar görmesine, ayrıca güç kaybına neden olur; dolaylı sonuçlar ise geniş çaplı müşteri kesintilerine, günlük yaşamı, üretim sürecini ve hatta sosyal istikrarı bozabilir.

Günümüzde, katı yalıtım RMU ekipmanları için alan test yöntemlerinin yetersizliği ve operasyonel anahtar kabinlerinde izolasyon arızalarının sık meydana gelmesi, güç sisteminin güvenli işletilmesi için ciddi bir tehdit oluşturmaktadır. Kısmi salma (PD) tespiti, anahtar kabinlerinin izolasyon durumunu değerlendirmede etkili bir yöntemdir ve şu anda araştırma odak noktasıdır. Yüksek gerçeli anahtar kabinlerinde PD tespiti ve arıza tanı koyması, duruma dayalı bakım için kritik durum bilgileri sağlar ve güvenli ve güvenilir ekipman işlemi için anahtardır. Yüksek gerçeli anahtar kabinlerinde, izolasyon bozulması ve bu bozulmanın izolasyon arızalarına yol açması sadece elektrik alanları tarafından değil, aynı zamanda mekanik kuvvetler, ısı veya bunların elektrik alanlarıyla birleşik etkisi sonucunda da ortaya çıkabilir, sonunda güç kalitesini ve sağlamlığını etkileyebilir. Güç ekipmanlarının canlı testlerinin standartlaştırılması ve etkin uygulanması için, öncelikle devlet şebekesi üretimi alt birimi [2011] No. 11 "Güç Ekipmanları Canlı Test Teknik Spekifikasyonu (Deneme)" bildirisine dayanan ilgili ulusal ve uluslararası standartlara başvurulmuştur - bu çalışma, RMU'lar için kısmi salma tespiti üzerine odaklanmaktadır.

​II. Halka Anahtarlama Birimleri İçin Kısmi Salma Tespiti Yöntemleri​

​1. PD Enerjisinin Formları​
Kısmi salma, pulslu bir salmadır. Şarj aktarımı ve güç tüketimi yanı sıra, PD süreci aynı zamanda elektromanyetik radyasyon, ultrasonik dalgalar, ışık, ısı ve yeni kimyasal yan ürünleri üretir. Bu fenomenlere yönelik tespit yöntemleri arasında elektriksel tespit, akustik tespit, optik tespit ve kimyasal tespit bulunmaktadır. Bunlar arasında, elektriksel ve akustik yöntemler en yaygın kullanılmaktadır, ancak pratik etkinlikleri genellikle sınırlıdır, çünkü önemli bir alandaki gürültü interferansı gerçek PD sinyallerini ayırt etmeyi zorlaştırır. PD ekipmanlarının tespit performansını artırmak için interferansı etkili bir şekilde ortadan kaldırma önemlidir.

Tespit Edilen Fenomenler:

• ​Elektriksel:​​ (TEV, UHF, HFCT sensörleri)
• ​Akustik:​​ (Ultrasonik sensörler)
• ​Optik:​​ (Belirli konumlardaki gözleme pencereleri aracılığıyla görünür)
• ​Termal:​​ (Infrasarı, ancak RMU'nun tamamen kapalı yapısı nedeniyle tespit etkinliği sınırlıdır)
• ​Kimyasal/Gaz:​​ (Ozon kokusu vb.)

​2. Tespit Teknolojileri​
Şu anda anahtar kabinleri için birçok PD tespit tekniği kullanılmaktadır, bunlar genel olarak ​Doğrudan Yöntemler​ (görünür salma miktarı tespiti) ve ​Dolaylı Yöntemler​ (TEV, ultrasonik, UHF, kombinasyonlu akusto-elektrik tespit) olarak kategorize edilir. Doğrudan yöntem göreceli bir yöntemdir; test edilen objenin uç noktalarına bilinen bir şarj miktarı enjekte edilerek, PD olayı tarafından oluşturulan terminal voltaj değişikliğine eşdeğer bir terminal voltaj değişikliği oluşturulur. Bu enjekte edilen şarj, PD'nin Görünür Salma Miktarı (Q) olarak adlandırılır ve pikokoulomb (pC) cinsinden ölçülür. Pratikte, görünür salma miktarı, test edilen objenin içindeki salma bölgesinde emiş olan gerçek şarja eşit değildir; sonuncu doğrudan ölçülemez. PD akım pulsu tarafından ölçüm impedansı boyunca üretilen voltaj dalga formu, kalibrasyon pulsu tarafından oluşturulan ile farklı olabilir, ancak aletlerdeki tepki okumaları genellikle eşdeğer kabul edilir. Aşağıda iki ana akım RMU tespit tekniği verilmiştir.

​1) Katı Yalıtım RMU'lar İçin Ultrasonik Tespit​
Havadan iletilen ultrasonik sinyalleri alarak ve PD sinyalinin akustik basıncını ölçerek, salma yoğunluğu çıkarılabilir. Ultrasonik test sırasında, sensör anahtar kabin yüzeyindeki dikiliteler/bölünmelere boyunca taranmalıdır. Referans diyagramları tipik tespit konumlarına rehberlik eder.

​2) Geçici Toprak Gerilimi (TEV) Tespit Prensibi​
Yüksek gerçeli anahtar kabini içinde PD olduğunda, salma kanalı boyunca çok kısa süren bir puls akımı akar, geçici elektromanyetik dalgaları uyarır. Salma sürecin hızlı olması, güçlü yüksek frekanslı elektromanyetik radyasyon yeteneğine sahip dik bir akım pulsu oluşturur. Bu radyasyon, yalıtım etrafındaki boşluklar veya mühür bezleri gibi metal kaplama açmalarından yayılabilir. Bu yüksek frekanslı elektromanyetik dalgalar kabinet dışına yayıldığında, toprakla karşılaştırdığında dış yüzey üzerinde geçici bir gerilim indüklenir. Bu toprağın üzerindeki geçici gerilim (TEV), birkaç nanosaniye yükseltme süresiyle milivolt ila volt aralığında değişir. Kabinet dışına yerleştirilmiş özel bir TEV sensörü, bu sinyali invaziv olmayan bir şekilde tespit edebilir.

Ana TEV Tespit Konumları (kabinet duvarlarının karşısında):

• Anabatılar (bağlantılar, duvar paspasları, destek yalıtıcılar)
• Anahtarlar
• Akım Dönüştürücüler (CT)
• Gerilim Dönüştürücüler (PT)
• Kablo Sonları
  Bu bileşenler genellikle ön panelin orta ve alt bölümlerinde, arka panelin üst, orta ve alt bölümlerinde ve yan panellerin üst, orta ve alt bölümlerinde yer alır.

​III. PD Lokalizasyonu ve Faz Tanımlaması​

Sensör sinyalleri ekipmandan geldiğinde onaylandıktan sonra, ​Varış Zamanı Farkı (TDOA) lokalizasyonu​ daha fazla pozisyonel analiz için kullanılır. İki sensör ekipman yüzeyine yerleştirilir; alınan sinyaller arasındaki zaman farkı (t2 - t1) PD konumunu belirlemek için analiz edilir, genellikle kaynağından 1 metre aralıkta.

​1. Zaman Farkı Yöntemi:​​
PD kaynağının sensör 1'den X mesafede olduğunu varsayalım, elektromanyetik dalga hızı = c (ışık hızı) ve t2 - t1 zaman farkı osiloskop ile ölçülür.
X = (t2 - t1) * c / 2
Bu formül ve bir cetvelle, X konumu belirlenebilir.

​2. Düzlem İkiye Bölme Yöntemi:​​

• İki sensörü uzayda hareket ettirerek, her iki sensörde de PD sinyali varış zamanının aynı olmasına kadar ilerleyin. Bu, iki sensör arasındaki dik ikibölme düzlem üzerinde salma noktasını belirler (Düzlemi Belirleme).
• Bu ikibölme düzlem içinde sensörleri, varış zamanının tekrar aynı olana kadar hareket ettirin. Bu, o düzlem içinde dik ikibölme çizgisi üzerinde salma noktasını belirler (Çizgiyi Belirleme).
• Bu ikibölme çizgisi boyunca sensörleri, varış zamanının tekrar aynı olana kadar hareket ettirin. Bu, salma konumunu belirler (Noktayı Belirleme).

​PD'yi deneyen spesifik fazı belirlemek için, HFCT yöntemi​ bitişik üç fazlı çıkış kablolarının toprak bağlantı (veya gövde) üzerinde sinyalleri tespit etmek için kullanılır. Defolu fazdan gelen akım sinyali, diğer iki fazdaki sinyallere kıyasla daha büyük amplitud ve ters kutupluluğa sahiptir, bu da hatalı fazın kolay bir şekilde belirlenmesini sağlar.