Pagsasaliksik sa Teknolohiya ng Pagtatamo ng Partial Discharge para sa Solid-Insulated Ring Main Units
Sa pag-unlad ng mga urbano na grid ng kuryente, ang bilang ng mga installation ng solid-insulated ring main unit (RMU) ay patuloy na tumataas. Ang kanilang estado ng operasyon ay may malaking epekto sa reliabilidad ng suplay ng kuryente ng sistema. Ang mga resulta ng mga pagkakamali ay malubha: ang direktang pinsala ay kasama ang pagkasira ng mga linya at kagamitan na pinoprotektahan, at ang pagkawala ng kuryente; ang mga hindi direktang resulta ay nagdudulot ng malawakang pagkawala ng suplay sa mga customer, na nagdudulot ng pagkabalisa sa pang-araw-araw na pamumuhay, produksyon, at maging sa panlipunang estabilidad.
Sa kasalukuyan, ang kakaunti ng mga paraan ng field testing para sa solid-insulated RMU equipment at ang madalas na pagkakaroon ng mga insulation fault sa operational switchgear ay nagbibigay ng seryosong banta sa ligtas na operasyon ng sistema ng kuryente. Ang partial discharge (PD) detection ay isang epektibong paraan para asesahin ang kalagayan ng insulation ng switchgear at ito ay isang kasalukuyang fokus ng pagsasaliksik. Ang paggawa ng PD detection at fault diagnosis sa high-voltage switchgear ay nagbibigay ng mahalagang impormasyon tungkol sa kalagayan para sa condition-based maintenance at ito ay susi upang matiyak ang ligtas at maaswang operasyon ng kagamitan. Sa high-voltage switchgear, ang pagbagsak ng insulation na nagdudulot ng mga insulation fault ay hindi lamang dulot ng electric fields kundi maaari rin itong magkaroon dahil sa mechanical forces, init, o ang kanilang kombinadong aksyon sa electric fields, na sa huli ay nakakaapekto sa kalidad at reliabilidad ng suplay ng kuryente. Upang i-standardize at epektibong ipatupad ang live testing ng mga kagamitang elektriko, at inuugnay sa mga lokal at internasyonal na pamantayan—primarily batay sa State Grid Corporation Production Substation Notice [2011] No. 11 "Notice on Issuing the 'Technical Specification for Live Testing of Power Equipment (Trial)'"—ang pagsasaliksik na ito ay nakatuon sa partial discharge detection para sa RMUs.
II. Mga Paraan ng Partial Discharge Detection para sa Ring Main Units
1. Mga Anyo ng PD Energy
Ang partial discharge ay isang pulsed discharge. Bukod sa paglilipat ng charge at power dissipation, ang proseso ng PD ay nagbabago din ng electromagnetic radiation, ultrasonic waves, liwanag, init, at bagong chemical byproducts. Ang mga paraan ng pagdedekta na naka-aim sa mga phenomenon na ito ay kinabibilangan ng electrical detection, acoustic detection, optical detection, at chemical detection. Sa mga ito, ang electrical at acoustic methods ang kadalasang ginagamit, ngunit ang kanilang praktikal na epektividad ay madalas limitado, pangunahing dahil sa malaking on-site noise interference na nagpapahirap na makilala ang tunay na PD signals. Mahalaga ang epektibong pag-alis ng interference upang mapabuti ang kakayahang detekt ng PD equipment.
Mga Phenomenon na Nadetekta:
- Electrical: (TEV, UHF, HFCT sensors)
- Acoustic: (Ultrasonic sensors)
- Optical: (Visible through viewing windows in specific locations during discharge)
- Thermal: (Infrared, though detection effectiveness is limited by the RMU's fully enclosed structure)
- Chemical/Gas: (Ozone smell, etc.)
2. Mga Teknolohiya ng Pagdedekta
Ang maraming mga teknik ng PD detection ay kasalukuyang ginagamit para sa switchgear, na malawak na nakakategorya bilang Direct Methods (apparent discharge quantity detection) at Indirect Methods (TEV, ultrasonic, UHF, combined acousto-electric detection). Ang direct method ay relatyibo; ito ay nangangailangan ng pag-inject ng isang kilalang charge quantity sa pagitan ng mga terminal ng test object upang lumikha ng pagbabago ng terminal voltage na katumbas ng iyon na dulot ng isang PD event. Ang injected charge na ito ay tinatawag na Apparent Discharge Quantity (Q) ng PD, na iminumungkahing sa picocoulombs (pC). Sa praktika, ang apparent discharge quantity ay hindi katumbas ng aktwal na charge na ilabas sa discharge site sa loob ng test object; ang huli ay hindi maaaring masukat diretso. Habang ang waveform ng voltageng nililikha sa ibabaw ng measuring impedance ng PD current pulse ay maaaring magkaiba sa iyon na dulot ng calibration pulse, ang mga response readings sa mga instrumento ay karaniwang itinuturing na katumbas. Sa ibaba ay ang dalawang mainstream RMU detection techniques.
1) Ultrasonic Detection para sa Solid-Insulated RMUs
Sa pamamagitan ng pagtanggap ng ultrasonic signals na ipinadala sa pamamagitan ng hangin at pagsukat ng acoustic pressure ng PD signal, maaaring masabi ang lakas ng discharge. Sa panahon ng ultrasonic testing, ang sensor ay dapat iscan sa pamamagitan ng mga seam/gap sa ibabaw ng switchgear. Ang mga reference diagrams ay nagbibigay ng gabay sa mga typical na lokasyon ng pagdedekta.
2) Prinsipyong Transient Earth Voltage (TEV) Detection
Kapag ang PD ay nangyari sa loob ng high-voltage switchgear cabinet, ang isang napakabilis na pulsed current ay lumilipad sa pamamagitan ng discharge channel, na nag-eexcite ng transient electromagnetic waves. Ang kabilisan ng proseso ng discharge ay nagreresulta sa isang steep current pulse na may malakas na high-frequency electromagnetic radiation capability. Ang radiation na ito ay maaaring magpropagate sa pamamagitan ng mga bukas sa metal enclosure, tulad ng sealing gaskets o gaps sa paligid ng insulation. Kapag ang mga high-frequency electromagnetic waves ay nag-propagate sa labas ng cabinet, ito ay nag-iinduce ng isang transient voltage sa ibabaw ng surface relative sa earth ground. Ang transient voltage sa earth (TEV) na ito ay may range mula millivolts hanggang volts na may rise time ng ilang nanoseconds. Ang isang dedicated TEV sensor na naka-locate sa labas ng cabinet ay maaaring madetekta ang signal na ito nang hindi invasive.
Pangunahing Lokasyon ng TEV Detection (sa mga cabinet walls opposite):
- Busbars (connections, wall bushings, support insulators)
- Circuit Breakers
- Current Transformers (CT)
- Voltage Transformers (PT)
- Cable Terminations
Ang mga komponentong ito ay kadalasang naka-locate sa gitna at babang bahagi ng front panel, sa itaas, gitna, at babang bahagi ng rear panel, at sa itaas, gitna, at babang bahagi ng side panels.
III. PD Localization at Phase Identification
Kapag ang mga signal ng sensor ay napatunayan na nanggaling sa loob ng kagamitan, ang Time Difference Of Arrival (TDOA) localization ay ginagamit para sa karagdagang positional analysis. Dalawang sensors ang inilalagay sa ibabaw ng kagamitan; ang time difference sa pagitan ng kanilang natanggap na signals (t2 - t1) ay ina-analyze upang matukoy ang lokasyon ng PD, karaniwang nasa 1-meter range mula sa pinagmulan.
1. Time Difference Method:
Assume the PD source is distance X from sensor 1, electromagnetic wave speed = c (speed of light), and the time difference t2 - t1 is measured via oscilloscope.
X = (t2 - t1) * c / 2
Using this formula and a tape measure, position X can be determined.
2. Plane Bisector Method:
- Ilipat ang dalawang sensors sa espasyo hanggang ang oras ng pagdating ng PD signal ay kapareho sa parehong sensors. Ito ay naglalokasyon ng discharge point sa perpendicular bisecting plane sa pagitan ng dalawang sensors (Locating the Plane).
- Ilipat ang sensors sa loob ng bisecting plane hanggang ang oras ng pagdating ay kapareho muli. Ito ay naglalokasyon ng discharge point sa perpendicular bisecting line sa loob ng plane (Locating the Line).
- Ilipat ang sensors sa pamamagitan ng bisecting line hanggang ang oras ng pagdating ay kapareho muli. Ito ay nagpupuntirya sa discharge location (Locating the Point).
Upang matukoy ang tiyak na phase na naranasan ng PD, ang HFCT method ay ginagamit upang idetekta ang mga signal sa ground leads (o body) ng adjacent three-phase outgoing cables. Ang current signal mula sa defective phase ay nagpapakita ng mas malaking amplitude at kabaligtaran na polarity kumpara sa mga signal sa iba pang dalawang phases, na nagbibigay ng straightforward na pag-identify ng faulty phase.
