Системы мониторинга частичных разрядов в КРУЭ

Page 1

Page 2

120

Системы мониторинга
частичных разрядов в КРУЭ

борудование газоизо-

лированных распреде-

лительных

устройств

(КРУЭ) с SF

в качестве

изолирующего газа все чаще ис-

пользуется с момента его вне-

дрения в 1960-х годах. Ранние

установки уже достигли запла-

нированного срока службы, в то

время как более поздние и эконо-

мически эффективные установки

лучше используют внутренние

конструктивные ограничения. Та-

ким образом, возрастает потреб-

ность в испытаниях и мониторинге

частичных разрядов для поддер-

жания целостности системы изо-

ляции.

Поскольку SF

— электроотри-

цательный газ, то возникающий

в этой среде механизм разряда

приводит к существенно мень-

шему времени нарастания элек-

тронной лавины, если сравнивать

ее, например, с азотом. Разряды

в атмосфере азота имеют время

нарастания около 1 нсек, в то вре-

мя как разряды в среде SF

могут

достигать времени нарастания

100 пксек. Таким образом, спектр

Рис

. 1.

Датчики

мониторинга

частичных

разрядов

КРУЭ

для

монтажа

на

КРУЭ

Внешние фланцевые датчики (EFS)

Оконные датчики (РВ)

Встраиваемые УВЧ датчики (IFP)

ПРИМЕРЫ

УС

ТАНОВКИ

• Используются на неэкранирован-

ных прокладках

• Устанавливаются без вскрытия

КРУЭ

• Используются смотровые окна

• Устанавливаются без вскрытия

КРУЭ

• Диапазон частот от 200 МГц до 2000 МГц

• Лучшее соотношение сигнал/шум

• Установка совместно с производителем

КРУЭ

Захаров

начальник отдела диагностики ООО «Меггер»

сигналов частичных разрядов

расширяется до нескольких ГГц.

Как правило, общая механи-

ческая конструкция КРУЭ обе-

спечивает передачу таких СВЧ-

сигналов по ее коаксиальной

структуре. Однако некоторые кон-

структивные требования снижают

эту способность и вызывают отра-

жение, рассеивание и затухание.

Отражения, например, вызваны

изменением импеданса коакси-

ального устройства из-за измене-

ния размеров диаметра внутрен-

него и/или наружного проводника.

Следовательно, каждое из-

менение диаметра (например,

при переключении) вызывает по-

ложительное или отрицательное

отражение в соответствии с фор-

мулой:

Г = (

–

) / (

где Г — коэффициент отражения;

— импеданс до изменения раз-

мера;

— импеданс после изме-

нения размера.

Таким образом, при типичных

изменениях диаметра реально-

го КРУЭ легко отражается 20%

сигнала. Поскольку существует

множество таких разрывов импе-

данса, сигнал отражается назад

и вперед между последователь-

ными изменениями импеданса. На

рассматриваемых частотах даже

внутренняя окраска или покрытие

поверхностей представляет собой

сложный и, возможно, частично

потерявший прочность диэлектрик

и, следовательно, также вызыва-

ет дисперсию и затухание выше

частоты, заданной толщиной по-

крытия. Кроме того, поскольку ти-

пичный диаметр КРУЭ велик по

отношению к длине волны УВЧ-

сигналов, электронная лавина

в виде крутого импульса также воз-

буждает более высокие режимы

передачи секций КРУЭ, действую-

щей в качестве волновода. Нако-

нец, компенсаторы, вставляемые

для компенсации теплового рас-

ширения, действуют как сильное

затухание для СВЧ-сигналов. Та-

ким образом, в целом КРУЭ дале-

ки от того, чтобы быть идеальным

ДИАГНОСТИКА

И МОНИТОРИНГ

Page 3

121

УВЧ-проводником или волново-

дом, и эти свойства и недостатки

должны быть учтены.

Мониторинг частичных разря-

дов в диапазоне УВЧ (от 300 МГц

до 3 ГГц) все чаще используется

как на вновь вводимых, так и на

эксплуатируемых старых газо-

изолированных распределитель-

ных устройствах (КРУЭ). Из-за

ограниченного диапазона рас-

пространения УВЧ-сигналов для

обеспечения желаемой общей

чувствительности требуется не-

сколько датчиков на секцию. Сле-

довательно, типичные крупные

КРУЭ требуют непрерывного па-

раллельного мониторинга сотен

или даже нескольких сотен датчи-

ков. Здесь распределенные мно-

гопроцессорные системы предла-

гают полный параллельный сбор

всей информации об измеренных

частичных разрядах и генерацию

сигналов тревоги на основе ана-

лиза этой информации.

Частью ввода в эксплуатацию

такой системы мониторинга яв-

ляется проверка чувствительно-

сти, при которой определенные

импульсы

субнаносекундного

времени нарастания вводятся

в датчик УВЧ и проверяется от-

клик на соседних датчиках. Здесь

сверхширокополосная обработка

сигналов (UWB) обеспечивает

более высокое отношение сиг-

Немецкая компания

Power Diagnostix Systems GmbH

(

PDIX

), входящая в Группу

компаний

Megger

, с1993 года разрабатывает и производит оборудование для

измерения частичных разрядов в изоляции электро технического оборудования,

включая КРУЭ, трансформаторы, кабели и вращающиеся машины. В настоящее

время продукция PDIX успешно работает более, чем в 50 странах.

Подключаемая

плата GISmonitor

Наружный шкаф контроля

частичных разрядов

Стойка сбора данных (PDMAR IP65)

Часть системы непрерывного

онлайн-мониторинга

• Обработка

8 датчиков

параллельно

• 256 измерений

на один период

• До 15 подключаемых

плат GISmonitor

• До 120 измерительных

каналов параллельно

Шкаф сбора данных

для контроля частичных

разрядов (PDMAR)

• Часть непрерывного онлайн-

мониторинга

• До 15 подключаемых плат

GISmonitor

• До 120 измерительных каналов

параллельно

• Контролируемая температура

• Резервный ИБП

• Самоконтроль через блок

наблюдения шкафа (CSU)

• Коробка переключения синхро-

низации (SSB)

нал/шум и менее подвержено ре-

зонансному поведению датчиков

и эффектам подавления отра-

женных сигналов из-за ступеней

в высокочастотном импедансе

компонентов КРУЭ.

В настоящее время КРУЭ

прибывает предварительно со-

бранным и предварительно про-

тестированным на месте, чтобы

ограничить работы по наполне-

нию газом и дополнительные ра-

боты до необходимого минимума.

Таким образом, локальная сбор-

ка модульных секций в основном

ограничивается внутренними со-

единениями шин, кабельными

и трансформаторными соедине-

ниями, а также сборкой секций

КРУЭ и концевых муфт.

Аналогично система контроля

частичных разрядов устанавлива-

ется в предварительно собранные

шкафы на месте, и ввод в эксплу-

атацию касается в основном со-

единения компонентов системы

и установки сигнальных выводов

на предварительно собранные

датчики УВЧ.

Однако после сборки необхо-

димы высоковольтные испытания

для проверки целостности отдель-

ных секций и всего КРУЭ. Здесь

мониторинг частичных разрядов

значительно помогает идентифи-

цировать и оценить активность

частичного разряда и лежащий

в его основе дефект, например,

посторонние частицы, поверх-

ностный и полостной разряд.

Как уже упоминалось выше,

крупные КРУЭ могут потребовать

много сотен датчиков УВЧ для

обеспечения необходимого по-

крытия. Кроме того, постоянный

мониторинг каждого отдельного

датчика, включая основанную на

анализе распределения частич-

ных разрядов генерацию сигна-

лов тревоги, приводит к сложным

процедурам обработки. Здесь не-

обходима распределенная много-

процессорная система.

В процессе работы такой си-

стемы мониторинга быстро нака-

пливается огромное количество

данных. Здесь требуется сокра-

щение объема данных и хорошо

спланированное хранение соот-

ветствующих данных. Удаленный

доступ к локально установленной

системе помогает эксплуатаци-

онным службам энергетических

компаний и производителям КРУЭ

планировать и начинать адекват-

ные мероприятия в случае воз-

никновения тревоги. Различные

коммуникационные возможности,

такие как IEC61850, UMTS или

веб-сервер, предлагают этот до-

ступ. Однако зачастую ограничи-

тельная коммуникационная по-

литика предприятия сдерживает

технический потенциал.

+7 (495) 234-91-61

www.rusmegger.ru | [email protected]

Москва

, 2-

Кожуховский

пр

. 29,

корп

. 2,

стр

. 16

Рис

. 2.

Приборы

серии

GISmonitor

для

обработки

сигналов

от

датчиков

(

конструктив

но

могут

быть

выполнены

различных

вариантах

корпусов

стоек

различным

количеством

входов

)

Системы мониторинга частичных

разрядов в КРУЭ, являясь одним

из информационных источников

для SCADA и АСМД, несомненно

займут важное место при постро-

ении интеллектуальных систем

управления на базе цифровых

технологий в рамках концепции

«Цифровая трансформация 2030».

№

5 (62) 2020

Оригинал статьи: Системы мониторинга частичных разрядов в КРУЭ

Читать онлайн

Оборудование газоизолированных распределительных устройств (КРУЭ) с SF6 в качестве изолирующего газа все чаще используется с момента его внедрения в 1960-х годах. Ранние установки уже достигли запланированного срока службы, в то время как более поздние и экономически эффективные установки лучше используют внутренние конструктивные ограничения. Таким образом, возрастает потребность в испытаниях и мониторинге частичных разрядов для поддержания целостности системы изоляции.