Raziskava tehnologije za zaznavanje delnih razboženj v pečenih izoliranih krožnih enotah
S prirastjo števila gradnji mestnih električnih omrežij se je zvezno povečevalo tudi število namestitve čvrsto izoliranih krožnih enot (RMU). Njihov operativni status veliko vpliva na zanesljivost oskrbe s struje. Posledice odpadkov so težke: neposredna škoda vključuje poškodbo zaščitenih vod in opreme ter izgubo energije; posredni učinki povzročajo široko razširjene prekine s struje, ki motijo vsakdanje življenje, proizvodnjo in celo družbeno stabilnost.
Trenutno so nezadostnosti metod poljskega testiranja čvrsto izolirane opreme RMU in pogoste pojave izolacijskih napak pri delujoči preklopnici resna grožnja varnemu delovanju električnega sistema. Merjenje delnih razsevanj (PD) je učinkovita metoda za ocenjevanje stanja izolacije preklopne opreme in je trenutno predmet raziskav. Izvedba merjenja PD in diagnostike napak na visokonapetostni preklopnici zagotavlja ključne informacije o stanju za vzdrževanje glede na stanje in je ključna za zagotavljanje varne in zanesljive delavnosti opreme. V visokonapetostni preklopnici lahko degradacija izolacije, ki vodi do izolacijskih napak, ni le posledica električnih polj, ampak se lahko razvija tudi zaradi mehaničnih sil, toplote ali njihove kombinacije z električnimi polji, kar končno vpliva na kakovost in zanesljivost oskrbe s struje. Za standardizacijo in učinkovito izvajanje meritve pod naponom električne opreme in sklicevanje na relevantne domače in mednarodne standarde - predvsem na obvestilo Št. 11 državne električne kompanije [2011] "Obvestilo o objavi 'Tehnične specifikacije za meritve pod naponom električne opreme (poskusno)'" - ta raziskava se osredotoča na merjenje delnih razsevanj za RMU-e.
II. Metode merjenja delnih razsevanj za krožne enote
1. Oblike PD energije
Delno razsevanje je pulzirajoče razsevanje. Poleg prenosa naboja in porabe energije proces PD tudi ustvari elektromagnetno zračenje, ultrazvok, svetlobo, toploto in nove kemične blaginske proizvode. Metode zaznavanja, namenjene tem pojavom, vključujejo električno zaznavanje, akustično zaznavanje, optično zaznavanje in kemijsko zaznavanje. Med njimi sta najpogosteje uporabljena električna in akustična metoda, vendar je njihova praktična učinkovitost pogosto omejena, predvsem zaradi znatnega motnega zvoka na lokaciji, ki onemogoča razlikovanje resnih signalov PD. Učinkovito odstranitev motenj je ključnega pomena za izboljšanje zmogljivosti opreme za zaznavanje PD.
Zaznani pojav:
- Električno: (TEV, UHF, HFCT senzorji)
- Akustično: (ultrazvočni senzorji)
- Optično: (vidno skozi pregledne okna na določenih lokacijah med razsevanjem)
- Toplinsko: (infrardečo, čeprav je učinkovitost zaznavanja omejena zaradi popolnoma zaprte strukture RMU-ja)
- Kemijsko/Gas: (vonj po ozonu itd.)
2. Tehnologije zaznavanja
Trenutno se uporablja veliko tehnik zaznavanja PD za preklopnico, ki jih lahko širše razdelimo na Neposredne metode (merjenje vidne količine razsevanja) in Posplošene metode (TEV, ultrazvok, UHF, kombinirano akusto-električno zaznavanje). Neposredna metoda je relativna; vključuje vstavljanje znane količine naboja med terminali preiskovanega predmeta, da se ustvari sprememba napetosti na terminalih, ekvivalentna tisti, ki jo povzroči dogodek PD. Ta vstavljeni naboj se nato imenuje Vidna količina razsevanja (Q) PD, merjena v pikokulonih (pC). V praksi ni enaka dejanski količini naboja, ki se izda na mestu razsevanja znotraj preiskovanega predmeta; ta zadnja ni mogoče neposredno meriti. Čeprav se valovna oblika napetosti, ki jo generira tokovni pulz PD preko meritnega upora, lahko razlikuje od tiste, ki jo povzroči kalibracijski pulz, so odgovori na instrumentih običajno smotrjeni kot ekvivalentni. Spodaj sta dve glavni tehniki zaznavanja za RMU-e.
1) Ultrazvočno zaznavanje za čvrsto izolirane RMU-e
Prejem ultrazvočnih signalov, ki se prenašajo skozi zrak, in merjenje zvokovnega tlaka signala PD, omogočata sklepanje o moči razsevanja. Med ultrazvočnim testiranjem bi morali senzor premikati po šavah/razmahih na površini preklopnika. Referenčni diagrami ponujajo usmerjenje glede na tipične lokacije zaznavanja.
2) Načelo zaznavanja začasne zemeljske napetosti (TEV)
Ko se PD zgodi znotraj škatle visokonapetostne preklopnice, teče zelo kratkotrajni pulzirajoči tok skozi kanal razsevanja, s čimer se izbudi začasna elektromagnetska valovi. Hitrost procesa razsevanja rezultira v ostrih tokovnih pulzih z močno sposobnostjo visokofrekvenčnega elektromagnetskega zračenja. To zračenje lahko prosta skozi odprtja v kovinskih oklepilih, kot so gume za zategovanje ali razmahi okoli izolacije. Ko se ti visokofrekvenčni elektromagnetski valovi proste zunaj škatle, inducirajo začasno napetost na zunanji površini glede na zemeljsko zemljo. Ta začasna napetost na zemlji (TEV) sega od milivoltnih do voltov s časom rasti nekaj nanosekund. Posebno TEV senzor, postavljen na zunanji strani škatle, lahko zazna ta signal nenapaden.
Glavne lokacije zaznavanja TEV (na nasprotnih stenah škatle):
- Busbars (povezave, stenski trubi, podporni izolatorji)
- Preklopniki
- Tokovne transformatorje (CT)
- Napetostne transformatorje (PT)
- Končnice kabla
Te komponente so običajno postavljene na srednjem in spodnjem delu frontalne plošče, na zgornjem, srednjem in spodnjem delu zadnje plošče in na zgornjem, srednjem in spodnjem delu bočnih plošč.
III. Lokalizacija PD in identifikacija faze
Ko so signali senzorjev potrjeni, da izvirajo znotraj opreme, se uporablja metoda časovne razlike prihoda (TDOA) za nadaljnjo pozicijo analize. Dva senzorja postavimo na površino opreme; časovna razlika med njunimi prejetimi signali (t2 - t1) se analizira za določitev lokacije PD, običajno znotraj 1 metrov od vira.
1. Metoda časovne razlike:
Predpostavimo, da je vir PD oddaljen X od senzorja 1, hitrost elektromagnetskega vala = c (hitrost svetlobe), in časovna razlika t2 - t1 je merjena s osciloskopom.
X = (t2 - t1) * c / 2
S to enačbo in merilcem se lahko določi pozicijo X.
2. Metoda ravninskega simetrale:
- Premaknite dva senzorja v prostoru, dokler ne bosta prišla do enakega časa prihoda signala PD. To določi točko razsevanja na pravokotni simetralni ravnini med dvema senzorjema (Določanje ravnine).
- Premaknite senzorje znotraj te simetralne ravnine, dokler ne bosta prišla do enakega časa prihoda. To določi točko razsevanja na pravokotni simetralni črti znotraj te ravnine (Določanje črte).
- Premaknite senzorje dolžino te simetralne črte, dokler ne bosta prišla do enakega časa prihoda. To natančno določi lokacijo razsevanja (Določanje točke).
Za identifikacijo specifične faze, ki doživi PD, se uporablja metoda HFCT za zaznavanje signalov na zemelskih vodih (ali telu) sosednjih tri-faznih izhodnih kablov. Tokovni signal iz defektne faze kaže večjo amplitudo in nasprotno polariteto glede na signale drugih dveh faz, kar omogoča preprosto identifikacijo defektne faze.
