Pesquisa sobre Tecnologia de Detecção de Descargas Parciais para Unidades de Anel Principal com Isolamento Sólido
Com o desenvolvimento das redes elétricas urbanas, o número de instalações de unidades de anel principal (RMU) com isolamento sólido tem aumentado continuamente. O seu estado operacional tem um impacto significativo na confiabilidade do fornecimento de energia do sistema elétrico. As consequências das falhas são graves: danos diretos incluem danos às linhas e equipamentos protegidos, bem como perda de energia; as consequências indiretas causam interrupções generalizadas aos clientes, perturbando a vida diária, a produção e até mesmo a estabilidade social.
Atualmente, as inadequações dos métodos de teste em campo para equipamentos RMU com isolamento sólido e a ocorrência frequente de falhas de isolamento em equipamentos de comutação em operação representam uma ameaça séria à operação segura do sistema de energia. A detecção de descargas parciais (PD) é um método eficaz para avaliar a condição de isolamento de equipamentos de comutação e é um foco atual de pesquisa. Realizar a detecção de PD e o diagnóstico de falhas em equipamentos de comutação de alta tensão fornece informações críticas sobre o estado para manutenção baseada em condições e é fundamental para garantir a operação segura e confiável do equipamento. No equipamento de comutação de alta tensão, a degradação do isolamento que leva a falhas de isolamento não é causada apenas por campos elétricos, mas também pode se desenvolver devido a forças mecânicas, calor ou sua ação combinada com campos elétricos, afetando最终的翻译结果如下：
Com o desenvolvimento das redes elétricas urbanas, o número de instalações de unidades de anel principal (RMU) com isolamento sólido tem aumentado continuamente. O seu estado operacional tem um impacto significativo na confiabilidade do fornecimento de energia do sistema elétrico. As consequências das falhas são graves: danos diretos incluem danos às linhas e equipamentos protegidos, bem como perda de energia; as consequências indiretas causam interrupções generalizadas aos clientes, perturbando a vida diária, a produção e até mesmo a estabilidade social. Atualmente, as inadequações dos métodos de teste em campo para equipamentos RMU com isolamento sólido e a ocorrência frequente de falhas de isolamento em equipamentos de comutação em operação representam uma ameaça séria à operação segura do sistema de energia. A detecção de descargas parciais (PD) é um método eficaz para avaliar a condição de isolamento de equipamentos de comutação e é um foco atual de pesquisa. Realizar a detecção de PD e o diagnóstico de falhas em equipamentos de comutação de alta tensão fornece informações críticas sobre o estado para manutenção baseada em condições e é fundamental para garantir a operação segura e confiável do equipamento. No equipamento de comutação de alta tensão, a degradação do isolamento que leva a falhas de isolamento não é causada apenas por campos elétricos, mas também pode se desenvolver devido a forças mecânicas, calor ou sua ação combinada com campos elétricos, afetando a qualidade e a confiabilidade do fornecimento de energia. Para padronizar e implementar eficazmente os testes em serviço de equipamentos de energia, e referenciando normas domésticas e internacionais relevantes - principalmente baseado no Aviso da Subestação de Produção da Corporação Estatal de Rede [2011] N.º 11 "Aviso sobre a Emissão do 'Especificação Técnica para Testes em Serviço de Equipamentos de Energia (Experimental)'" - esta pesquisa se concentra na detecção de descargas parciais para RMUs. II. Métodos de Detecção de Descargas Parciais para Unidades de Anel Principal 1. Formas de Energia de PD Fenômenos Detectados: 2. Tecnologias de Detecção 1) Detecção Ultrassônica para RMUs com Isolamento Sólido 2) Princípio da Detecção de Tensão Transitória Terrestre (TEV) Principais Locais de Detecção TEV (nas paredes opostas do gabinete): III. Localização de PD e Identificação de Fase Uma vez que os sinais dos sensores são confirmados como originários do interior do equipamento, a localização por Diferença de Tempo de Chegada (TDOA) é usada para análise posicional adicional. Dois sensores são colocados na superfície do equipamento; a diferença de tempo entre os sinais recebidos (t2 - t1) é analisada para determinar a localização da PD, geralmente dentro de um intervalo de 1 metro da fonte. 1. Método de Diferença de Tempo: 2. Método do Bissetor Plano: Para identificar a fase específica que está experimentando PD, o método HFCT é usado para detectar sinais nos cabos de aterramento (ou corpo) dos três cabos de saída adjacentes. O sinal de corrente da fase defeituosa exibe uma amplitude maior e polaridade oposta em comparação com os sinais nas outras duas fases, permitindo a identificação direta da fase com defeito.
A descarga parcial é uma descarga pulsada. Além de envolver transferência de carga e dissipação de potência, o processo de PD também gera radiação eletromagnética, ondas ultrassônicas, luz, calor e novos subprodutos químicos. Os métodos de detecção direcionados a esses fenômenos incluem detecção elétrica, acústica, óptica e química. Entre eles, os métodos elétricos e acústicos são os mais comumente usados, mas sua eficácia prática muitas vezes é limitada, principalmente devido à interferência significativa de ruído no local, que dificulta distinguir os sinais de PD genuínos. Eliminar efetivamente a interferência é crucial para melhorar o desempenho de detecção dos equipamentos de PD.
Vários métodos de detecção de PD são atualmente utilizados para equipamentos de comutação, categorizados amplamente como Métodos Diretos (detecção de quantidade aparente de descarga) e Métodos Indiretos (TEV, ultrassônico, UHF, detecção acústo-elétrica combinada). O método direto é relativo; ele envolve a injeção de uma quantidade conhecida de carga entre os terminais do objeto de teste para criar uma mudança de tensão terminal equivalente à causada por um evento de PD. Essa carga injetada é então referida como a Quantidade Aparente de Descarga (Q) da PD, medida em picocoulombs (pC). Na prática, a quantidade aparente de descarga não é igual à carga real emitida no local de descarga dentro do objeto de teste; a última não pode ser medida diretamente. Embora a forma de onda de tensão gerada através da impedância de medição pelo pulso de corrente de PD possa diferir da causada pelo pulso de calibração, as leituras de resposta nos instrumentos são geralmente consideradas equivalentes. Abaixo estão duas técnicas de detecção de RMU principais.
Recebendo sinais ultrassônicos transmitidos pelo ar e medindo a pressão acústica do sinal de PD, a intensidade da descarga pode ser inferida. Durante o teste ultrassônico, o sensor deve ser escaneado ao longo das costuras/fendas na superfície do equipamento de comutação. Diagramas de referência fornecem orientação sobre locais típicos de detecção.
Quando ocorre uma PD dentro de um gabinete de comutação de alta tensão, uma corrente pulsada de duração extremamente curta flui ao longo do canal de descarga, excitando ondas eletromagnéticas transitórias. A rapidez do processo de descarga resulta em um pulso de corrente íngreme com forte capacidade de radiação eletromagnética de alta frequência. Esta radiação pode se propagar através de aberturas na carcaça metálica, como juntas de vedação ou lacunas ao redor do isolamento. Quando essas ondas eletromagnéticas de alta frequência se propagam fora do gabinete, induzem uma tensão transitória na superfície externa em relação ao solo. Esta tensão transitória no solo (TEV) varia de milivolts a volts com um tempo de subida de alguns nanosegundos. Um sensor TEV dedicado colocado na parte externa do gabinete pode detectar este sinal de forma não invasiva.
Estes componentes geralmente estão localizados nas seções média e inferior do painel frontal, nas seções superior, média e inferior do painel traseiro, e nas seções superior, média e inferior dos painéis laterais.
Assuma que a fonte de PD está a uma distância X do sensor 1, a velocidade da onda eletromagnética = c (velocidade da luz), e a diferença de tempo t2 - t1 é medida via osciloscópio.
X = (t2 - t1) * c / 2
Usando esta fórmula e uma fita métrica, a posição X pode ser determinada.
