Istraživanje tehnologije detekcije delimičnih razlaga u čvrsto izolovanim kružnim glavnim jedinicama
Sa razvojem gradske mreže snabdevanja električnom energijom, broj instalacija čvrsto izolovanih kružnih distributivnih postaja (RMU) se neprestano povećava. Njihov radni status značajno utiče na pouzdanost snabdevanja električnom energijom u električnoj sistemi. Posledice grešaka su teške: direktna šteta uključuje oštećenje zaštiti linija i opreme, kao i gubitak struje; indirektni posledici dovode do široko rasprostranjenih ispadanja kod korisnika, prekidajući svakodnevni život, proizvodnju i čak društvenu stabilnost.
Trenutno, nedostaci metoda poljskog testiranja čvrsto izolovane RMU opreme i česta pojava grešaka u izolaciji u radnoj aparaturi predstavljaju ozbiljan potencijalnu prepreku za bezbednu operaciju sistema snabdevanja električnom energijom. Detekcija delimične razlaganosti (PD) je efikasan metod za procenu stanja izolacije aparature i predstavlja trenutni fokus istraživanja. Izvođenje detekcije PD i dijagnostike grešaka na visokonaponskoj aparaturi pruža ključne informacije o stanju za održavanje uslovljenim stanjem i ključno je za osiguranje sigurne i pouzdane operacije opreme. U visokonaponskoj aparaturi, degradacija izolacije koja dovodi do grešaka u izolaciji nije izazvana samo električnim poljima, već se može razviti i zbog mehaničkih sile, toplote ili njihove kombinacije sa električnim poljima, što konačno utiče na kvalitet struje i pouzdanost snabdevanja. Da bi se standardizovalo i efektivno implementiralo živo testiranje elektroenergetske opreme, i referentirajući relevantne domaće i međunarodne standarde - uglavnom bazirano na Obaveštenju o Produkciji Podstacionica državnog električnog preduzeća [2011] Broj 11 "Obaveštenje o objavljivanju 'Tehničkih specifikacija za živo testiranje elektroenergetske opreme (Probno)'" - ovo istraživanje se fokusira na detekciju delimične razlaganosti za RMU-e.
II. Metode detekcije delimične razlaganosti za kružne distributivne postaje
1. Forme PD energije
Delimična razlaganost je impulsnosna razlaganost. Pored prenosa naboja i potrošnje snage, proces PD takođe generiše elektromagnetsko zračenje, ultrazvučne talase, svetlost, toplotu i nove hemijske proizvode. Metode detekcije koje se odnose na ova fenomena uključuju elektromagnetnu detekciju, akustičku detekciju, optičku detekciju i hemijsku detekciju. Među ovima, najčešće se koriste elektromagnetne i akustičke metode, ali njihova praktična efikasnost je često ograničena, uglavnom zbog značajne buke na mestu, što čini teškim da se razlikuju autentični signali PD. Efektivno eliminisanje interferencije je ključno za poboljšanje performansi opreme za detekciju PD.
Detektovani fenomeni:
- Elektromagnetni: (TEV, UHF, HFCT senzori)
- Akustički: (ultrazvučni senzori)
- Optički: (vidljivi kroz prozor za gledanje na specifičnim lokacijama tokom razlaganosti)
- Toplinski: (infra crveno, mada je efikasnost detekcije ograničena zatvorenom strukturom RMU-a)
- Hemijski/Gas: (miris ozona, itd.)
2. Tehnologije detekcije
Trenutno se koristi mnogo tehnika detekcije PD za aparaturu, široko kategorizovanih kao Direktni metodi (detekcija aparentne količine razlaganosti) i Nedirektni metodi (TEV, ultrazvučni, UHF, kombinovana akustičko-elektromagnetna detekcija). Direktni metod je relativan; on uključuje ubacivanje poznate količine naboja između terminala testiranog objekta kako bi se stvorila promena napona na terminalima ekvivalentna onoj izazvanoj PD događajem. Ovaj ubačeni naboj se tada naziva Aparentna količina razlaganosti (Q) PD, mjerena u pikokulonima (pC). U praksi, aparentna količina razlaganosti nije jednaka stvarnoj količini naboja emitiranoj na mjestu razlaganosti unutar testiranog objekta; ova poslednja ne može se direktno mjeriti. Iako talasni oblik napona generisan preko merne impedancije PD impulsnom strujom može se razlikovati od onog uzrokovan kalibracionim impulsom, odgovarajući čitaji na instrumentima se generalno smatraju ekvivalentnim. Dolje su dve mainstream tehničke metode detekcije za RMU-e.
1) Ultrazvučna detekcija za čvrsto izolovane RMU-e
Primanjem ultrazvučnih signala prenesenih kroz vazduh i merenjem akustičkog pritiska signala PD, može se zaključiti intenzitet razlaganosti. Tijekom ultrazvučnog testiranja, senzor treba skenirati duž šavova/raskršca na površini aparature. Referentni dijagrami pružaju upute za tipične lokacije detekcije.
2) Princip detekcije privremene naponske razlike (TEV)
Kada se PD javi unutar škraćice visokog napon, ekstremno kratkotrajna impulsnosna struja teče duž kanala razlaganosti, uzbuđujući privremene elektromagnetske talase. Brzina procesa razlaganosti rezultira oštrim impulsnim talasom sa snažnom sposobnošću emisije visokofrekventnih elektromagnetskih zračenja. Ova radijacija može se širiti kroz otvorena mesta u metalnoj oklopnoj kutiji, kao što su prstenovi za teskanje ili raskrsnice oko izolacije. Kada se ovi visokofrekventni elektromagnetski talasi šire van kutije, induciraju privremenu razliku napon na spoljnoj površini u odnosu na zemlju. Ova privremena razlika napon na zemlji (TEV) se kreće od milivolata do volti sa vremenom narastanja od nekoliko nanosekundi. Posebni TEV senzor postavljen van kutije može detektirati ovaj signal neinvazivno.
Glavne lokacije detekcije TEV (na nasuprotnim zidovima kutije):
- Busbarovi (spajanja, zidne presade, nosači izolacije)
- Prekidači struje
- Transformatori struje (CT)
- Transformatori napona (PT)
- Završetci kabla
Ovi komponenti se tipično nalaze na srednjim i donjim sekcijama frontalne ploče, gornjim, srednjim i donjim sekcijama zadnje ploče, i gornjim, srednjim i donjim sekcijama bočnih ploča.
III. Lokalizacija PD i identifikacija faze
Nakon potvrde da signali senzora potiču iz unutrašnjosti opreme, metoda lokalizacije razlike u vremenu dolaska (TDOA) se koristi za dalju pozicionalnu analizu. Dva senzora se postavljaju na površini opreme; analizira se razlika u vremenu dolaska njihovih primljenih signala (t2 - t1) kako bi se odredila lokacija PD, obično unutar opsega od 1 metar od izvora.
1. Metoda razlike u vremenu:
Pretpostavimo da je izvor PD udaljen X od senzora 1, brzina elektromagnetskog talasa = c (brzina svetlosti), i da je razlika u vremenu t2 - t1 izmerena osciloskopom.
X = (t2 - t1) * c / 2
Koristeći ovu formulu i mernu traku, može se odrediti pozicija X.
2. Metoda ravninske simetralne:
- Pomerite dva senzora u prostoru dok se vrijeme dolaska signala PD ne podudari na oba. To locira tačku razlaganosti na normalnoj simetralnoj ravni između dva senzora (Locating the Plane).
- Pomerite senzore unutar ove simetralne ravni dok se vrijeme dolaska ne podudara ponovo. To locira tačku razlaganosti na normalnoj simetralnoj liniji unutar te ravni (Locating the Line).
- Pomerite senzore duž ove simetralne linije dok se vrijeme dolaska ne podudara još jednom. To precizno locira lokaciju razlaganosti (Locating the Point).
Za identifikaciju specifične faze koja ispušta PD, koristi se metoda HFCT za detekciju signala na zemljišnim vodovima (ili telu) susjednih trofaznih izlaznih kabela. Strujni signal s defektnog faza ima veću amplitudu i suprotnu polaritet u odnosu na signale na drugim dvema fazama, omogućavajući lako identifikovanje defektnog faza.
