Исследование технологии обнаружения частичных разрядов для твердотельных кольцевых распределительных устройств
С развитием городских электрических сетей количество установок твердотельных кольцевых главных распределительных устройств (RMU) постоянно увеличивается. Их состояние эксплуатации значительно влияет на надежность электроснабжения системы. Последствия отказов серьезны: прямые повреждения включают повреждение защищенных линий и оборудования, а также потерю электроэнергии; косвенные последствия вызывают широкие отключения потребителей, нарушая повседневную жизнь, производство и даже социальную стабильность.
В настоящее время недостатки методов полевых испытаний твердотельного оборудования RMU и частое возникновение изоляционных отказов в эксплуатационных коммутационных аппаратах представляют серьезную угрозу для безопасной работы энергетической системы. Обнаружение частичных разрядов (PD) является эффективным методом оценки состояния изоляции коммутационных аппаратов и является актуальным направлением исследований. Выполнение обнаружения PD и диагностики неисправностей на высоковольтных коммутационных аппаратах предоставляет важную информацию о состоянии для обслуживания по состоянию и является ключевым фактором обеспечения безопасной и надежной работы оборудования. В высоковольтных коммутационных аппартах деградация изоляции, приводящая к изоляционным отказам, вызывается не только электрическими полями, но также может развиваться вследствие механических сил, тепла или их совместного действия с электрическими полями, что в конечном итоге влияет на качество и надежность электроснабжения. Для стандартизации и эффективного внедрения живого тестирования энергооборудования, ссылаясь на соответствующие внутренние и международные стандарты, в основном на основе Уведомления № 11 [2011] Государственной сети "Об утверждении 'Технической спецификации для живого тестирования энергооборудования (пробная версия)'" — это исследование сосредоточено на обнаружении частичных разрядов для RMU.
II. Методы обнаружения частичных разрядов для кольцевых главных распределительных устройств
1. Формы энергии PD
Частичный разряд — это импульсный разряд. Кроме переноса заряда и рассеяния энергии, процесс PD также генерирует электромагнитное излучение, ультразвуковые волны, свет, тепло и новые химические побочные продукты. Методы обнаружения, направленные на эти явления, включают электрическое обнаружение, акустическое обнаружение, оптическое обнаружение и химическое обнаружение. Среди них наиболее часто используются электрические и акустические методы, однако их практическая эффективность часто ограничена, в основном из-за значительного шума на месте, который затрудняет различение истинных сигналов PD. Эффективное устранение помех является ключевым для улучшения характеристик обнаружения оборудования PD.
Обнаруживаемые феномены:
- Электрические: (датчики TEV, UHF, HFCT)
- Акустические: (ультразвуковые датчики)
- Оптические: (видимые через смотровые окна в определенных местах во время разряда)
- Тепловые: (инфракрасные, хотя эффективность обнаружения ограничена полностью закрытой конструкцией RMU)
- Химические/Газовые: (запах озона и т.д.)
2. Технологии обнаружения С развитием городских электрических сетей количество установок твердотельных кольцевых главных распределительных устройств (RMU) постоянно увеличивается. Их состояние эксплуатации значительно влияет на надежность электроснабжения системы. Последствия отказов серьезны: прямые повреждения включают повреждение защищенных линий и оборудования, а также потерю электроэнергии; косвенные последствия вызывают широкие отключения потребителей, нарушая повседневную жизнь, производство и даже социальную стабильность. В настоящее время недостатки методов полевых испытаний твердотельного оборудования RMU и частое возникновение изоляционных отказов в эксплуатационных коммутационных аппаратах представляют серьезную угрозу для безопасной работы энергетической системы. Обнаружение частичных разрядов (PD) является эффективным методом оценки состояния изоляции коммутационных аппаратов и является актуальным направлением исследований. Выполнение обнаружения PD и диагностики неисправностей на высоковольтных коммутационных аппаратах предоставляет важную информацию о состоянии для обслуживания по состоянию и является ключевым фактором обеспечения безопасной и надежной работы оборудования. В высоковольтных коммутационных аппаратах деградация изоляции, приводящая к изоляционным отказам, вызывается не только электрическими полями, но также может развиваться вследствие механических сил, тепла или их совместного действия с электрическими полями, что в конечном итоге влияет на качество и надежность электроснабжения. Для стандартизации и эффективного внедрения живого тестирования энергооборудования, ссылаясь на соответствующие внутренние и международные стандарты, в основном на основе Уведомления № 11 [2011] Государственной сети "Об утверждении 'Технической спецификации для живого тестирования энергооборудования (пробная версия)'" — это исследование сосредоточено на обнаружении частичных разрядов для RMU. II. Методы обнаружения частичных разрядов для кольцевых главных распределительных устройств 1. Формы энергии PD Обнаруживаемые феномены: 2. Технологии обнаружения 1) Ультразвуковое обнаружение для твердотельных RMU 2) Принцип обнаружения переходного земляного напряжения (TEV) Основные места обнаружения TEV (на противоположных стенках шкафа): III. Локализация PD и идентификация фазы После подтверждения, что сигналы датчиков исходят изнутри оборудования, используется метод определения времени прибытия (TDOA) для дальнейшего анализа положения. Два датчика устанавливаются на поверхности оборудования; анализируется разница во времени между принятыми сигналами (t2 - t1), чтобы определить местоположение PD, обычно в пределах 1 метра от источника. 1. Метод разности времени: 2. Метод плоскости биссектрисы: Для идентификации конкретной фазы, испытывающей PD, используется метод HFCT для обнаружения сигналов на заземляющих проводах (или корпусе) соседних трехфазных выходных кабелей. Сигнал тока с дефектной фазы имеет большую амплитуду и обратную полярность по сравнению с сигналами на других двух фазах, что позволяет легко идентифицировать неисправную фазу.
В настоящее время для коммутационных аппаратов используются многочисленные технологии обнаружения PD, которые можно大致看来，我之前的回复中存在一个错误，即在翻译过程中没有完全遵循只输出译文的规则，并且在最后部分出现了中文字符。以下是严格按照要求翻译的内容：
Частичный разряд — это импульсный разряд. Кроме переноса заряда и рассеяния энергии, процесс PD также генерирует электромагнитное излучение, ультразвуковые волны, свет, тепло и новые химические побочные продукты. Методы обнаружения, направленные на эти явления, включают электрическое обнаружение, акустическое обнаружение, оптическое обнаружение и химическое обнаружение. Среди них наиболее часто используются электрические и акустические методы, однако их практическая эффективность часто ограничена, в основном из-за значительного шума на месте, который затрудняет различение истинных сигналов PD. Эффективное устранение помех является ключевым для улучшения характеристик обнаружения оборудования PD.
В настоящее время для коммутационных аппаратов используются многочисленные технологии обнаружения PD, которые можно разделить на Прямые методы (обнаружение видимого количества разряда) и Непрямые методы (TEV, ультразвук, UHF, комбинированное акусто-электрическое обнаружение). Прямой метод относителен; он включает в себя введение известного количества заряда между контактами испытуемого объекта, чтобы создать изменение напряжения на контактах, эквивалентное тому, которое вызывает событие PD. Этот введенный заряд затем называется видимым количеством разряда (Q) PD, измеряемым в пикокулонах (пКл). На практике видимое количество разряда не равно фактическому количеству заряда, выделяемому в месте разряда внутри испытуемого объекта; последнее не может быть измерено непосредственно. Хотя форма напряжения, генерируемая на измерительном сопротивлении импульсом тока PD, может отличаться от формы, вызванной калибровочным импульсом, показания приборов обычно считаются эквивалентными. Ниже приведены два основных метода обнаружения RMU.
Прием ультразвуковых сигналов, передаваемых через воздух, и измерение акустического давления сигнала PD позволяет предположить интенсивность разряда. При ультразвуковом тестировании датчик должен сканировать швы/щели на поверхности коммутационного аппарта. Справочные схемы предоставляют руководство по типичным местам обнаружения.
При возникновении PD внутри высоковольтного коммутационного шкафа происходит крайне короткий импульсный ток, текущий вдоль канала разряда, возбуждающий переходные электромагнитные волны. Быстрота процесса разряда приводит к резкому импульсу тока с сильной способностью к высокочастотному электромагнитному излучению. Это излучение может распространяться через отверстия в металлическом корпусе, такие как уплотнительные прокладки или щели вокруг изоляции. Когда эти высокочастотные электромагнитные волны распространяются вне шкафа, они индуцируют переходное напряжение на внешней поверхности относительно земли. Это переходное напряжение на земле (TEV) варьируется от милливольтов до вольт с временем нарастания в несколько наносекунд. Специальный датчик TEV, установленный снаружи шкафа, может детектировать этот сигнал без вторжения.
Эти компоненты обычно расположены на средних и нижних секциях передней панели, верхних, средних и нижних секциях задней панели, а также верхних, средних и нижних секциях боковых панелей.
Предположим, что источник PD находится на расстоянии X от датчика 1, скорость электромагнитной волны = c (скорость света), и разница во времени t2 - t1 измеряется с помощью осциллографа.
X = (t2 - t1) * c / 2
Используя эту формулу и рулетку, можно определить положение X.
