Истражување на технологијата за детекција на делечна емисија за јазлесто-изолирани прстенични главни агрегати

Со развојот на градските електрични мрежи, бројот на инсталации на тврдо изолирани јамкови единици (RMU) нестановено се зголемува. Нивната оперативна состојба значајно влијае на надежноста на електричната системска достава. Последиците од падови се сериозни: директната штета вклучува повреди на заштитените линии и опрема, како и губиток на енергија; индиректните последици предизвикуваат широка прекинувања на корисниците, пречат на секојодневниот живот, производството и дури социјалната стабилност.

Во моментов, недостатоците на полевите методи за испитување на тврдо изолираната RMU опрема и честите случаи на повреди на изолацијата во функционирачката комутационна опрема претставуваат сериозна заприроза за безбедната работа на електричната система. Детекцијата на парцијални разряди (PD) е ефективен метод за оценка на состојбата на изолацијата на комутационата опрема и е фокус на тековната истражувачка активност. Изведување на PD детекција и дијагностика на повреди на високонапонската комутационата опрема обезбедува важни информации за состојбата, потребни за поддржане на основа состояјбата, и е клучен фактор за осигурување на безбедна и надежна работа на опремата. Во високонапонската комутационата опрема, деградацијата на изолацијата која доведува до повреди на изолацијата не само е причинирана од електрични поља, туку може да се развива и поради механички сили, топлина или нивната комбинирана акција со електричните поља, што на крајот влијае на качеството на енергијата и надежноста на доставата. За стандардизирање и ефективна имплементација на живо испитување на електричната опрема, и референтирајќи се на релевантните домашни и интернационални стандарди - главно базирани на Извештајот на Производството на Електрична Станара [2011] Број 11 "Извештај за издадената 'Техничка спецификација за живо испитување на електрична опрема (пробно)'", - ова истражување се фокусира на детекција на парцијални разряди за RMU-еви.

​II. Методи за детекција на парцијални разряди за јамкови единици​

​1. Форми на енергија од PD​
Парцијалниот разряд е пулсиран разряд. Поради тоа, освен трансфер на наелектрисани частици и губиток на енергија, процесот на PD исто така генерира електромагнетна радијација, ултразвук, светлина, топлина и нови хемиски производи. Методите за детекција насочени кон овие феномени вклучуваат електрична детекција, акустичка детекција, оптичка детекција и хемиска детекција. Од овие, електричните и акустичките методи најчесто се користат, но нивната практична ефикасност често е ограничена, главно поради значителната шумска интерференција на местото, што прави трудно да се разликуваат автентичните сигнали на PD. Ефективното елиминирање на интерференцијата е критично за подобрување на перформансите на опремата за PD детекција.

Феномени кои се детектираат:

• ​Електрични:​​ (TEV, UHF, HFCT сензори)
• ​Акустични:​​ (Ултразвучни сензори)
• ​Оптички:​​ (Видливи преку гледални прозорци во одредени локации во време на разряд)
• ​Термички:​​ (Инфрацрвено, иако ефективноста на детекцијата е ограничена поради потполно затворената структура на RMU-евите)
• ​Хемиски/Гасови:​​ (Миризла на озон, итн.)

​2. Технологии за детекција​
Тренутно се користат многу техники за PD детекција за комутационата опрема, широко категоризирани како ​Директни методи​ (детекција на видливи количини на разряд) и ​Индиректни методи​ (TEV, ултразвук, UHF, комбинирана акусто-електрична детекција). Директниот метод е релативен; вклучува инџекција на позната количина на наелектрисани частици меѓу терминалите на тестираниот објект за создавање на промена на напонот на терминалот еквивалентна на онаа предизвикана од PD настан. Оваа инџектирана количина на наелектрисани частици потоа се нарекува Видлива количина на разряд (Q) на PD, мерена во пикокулоуми (pC). На практика, видливата количина на разряд не е еднаква на реалната количина на наелектрисани частици излезена од местото на разряд во тестираниот објект; последнава не може да се мери директно. Иако формата на напонскиот сигнал генериран преку мерната импеданција од PD импулсниот ток може да се разликува од онаа предизвикана од калибрациониот импулс, отпорите на инструментите се општо сметаат за еквивалентни. Подолу се две главни техники за детекција на RMU-еви.

​1) Ултразвучна детекција за тврдо изолирани RMU-еви​
Преку примирање на ултразвучни сигнали пренесени преку воздухот и мерење на акустичкиот притисок на PD сигналот, може да се изведе заклучок за интензитетот на разрядот. Преку ултразвучното испитување, сензорот треба да се скенира долж шевовите/размаковите на површината на комутационата опрема. Референтни дијаграми даваат упатства за типични места за детекција.

​2) Принцип на детекција на трасиентен земјин напон (TEV)​
Кога PD се случува внатре во кабинетот на високонапонска комутационата опрема, краткосечен импулсниот ток текува по каналот на разряд, стимулирајќи трасиентни електромагнетни бранови. Бързината на процесот на разряд прави дека импулсниот ток има стрмена форма со силна способност за излацирање на високочестотни електромагнетни бранови. Оваа радијација може да се пренесе низ отворите во металната капа, како што се течни гуми или размакови околу изолацијата. Кога овие високочестотни електромагнетни бранови се пренесуваат надвор од кабинетот, индуцираат трасиентен напон на спојната површина во однос на земјината. Овој трасиентен напон на земјата (TEV) варира од милivolts до волтови со временско подигнување од неколку наносекунди. Посветен TEV сензор поставен надвор од кабинетот може да го детектира овој сигнал невазделно.

Главни места за детекција на TEV (на стените на кабинетот спротивно):

• Бусбарови (спојници, стенски бушингови, поддршни изолатори)
• Целински прекинувачи
• Трансформатори на ток (CT)
• Трансформатори на напон (PT)
• Завршници на кабели
  Овие компоненти типично се наоѓаат на средната и долната секција на фронталната панел, горната, средната и долната секција на задната панел, и горната, средната и долната секција на страничните панели.

​III. Локализација и идентификација на фаза на PD​

Кога се потврди дека сигналите од сензорите доаѓаат од внатрешноста на опремата, се користи методот на ​Разлика во времето на пристигнување (TDOA)​ за подалешка позициона анализа. Два сензора се поставуваат на површината на опремата; разликата во времето помеѓу нивните пристигнувања (t2 - t1) се анализира за да се определи локацијата на PD, обично во опсег од 1 метар од изворот.

​1. Метод на разлика во време:​​
Претпоставете дека изворот на PD е на растојание X од сензор 1, брзината на електромагнетниот бран = c (брзина на светлината), и разликата во времето t2 - t1 се мери преку осцилоскоп.
X = (t2 - t1) * c / 2
Користејќи оваа формула и мерна лента, може да се определи позицијата X.

​2. Метод на равнина бисектор:​​

• Померете двата сензора во просторот сѐ додека временската разлика во пристигнување на PD сигналот не биде истина за двете. Ова локализира точката на разряд на перпендикулярната бисекторска рамнина помеѓу двата сензора (Локализација на рамнина).
• Померете сензорите внатре во оваа бисекторска рамнина сѐ додека временската разлика во пристигнување не биде истина повторно. Ова локализира точката на разряд на перпендикулярната бисекторска линија во рамнината (Локализација на линија).
• Померете сензорите долж оваа бисекторска линија сѐ додека временската разлика во пристигнување не биде истина повторно. Ова точко точно локализира местото на разряд (Локализација на точка).

​За идентификација на конкретната фаза која испраќа PD, се користи методот HFCT​ за детекција на сигнали на земјините водители (или тело) на соседните трифазни излезните кабели. Сигналот на токот од дефектната фаза има поголема амплитуда и противоположна поларитетна врз останиот два фази, што овозможува лесна идентификација на дефектната фаза.