Системы мониторинга частичных разрядов в КРУЭ

Page 1
background image

Page 2
background image

120

Системы мониторинга
частичных разрядов в КРУЭ

О

борудование  газоизо-

лированных  распреде-

лительных 

устройств 

(КРУЭ) с SF

6

 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

6

 — 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

6

 могут 

достигать  времени  нарастания 

100 пксек. Таким образом, спектр 

Рис

. 1. 

Датчики

 

мониторинга

 

частичных

 

разрядов

 

в

 

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

 

М

.

А

.,

 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 = (

Z

– 

Z

1

) / (

Z

2

 + 

Z

1

),

где Г — коэффициент отражения; 

Z

1

 — импеданс до изменения раз-

мера; 

Z

2

 — 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
background image

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.  

Р

+7 (495) 234-91-61

www.rusmegger.ru  |  info@rusmegger.ru

г

Москва

, 2-

й

 

Кожуховский

 

пр

-

д

., 

д

. 29, 

корп

. 2, 

стр

. 16

Рис

. 2. 

Приборы

 

серии

 GISmonitor 

для

 

обработки

 

сигналов

 

от

 

датчиков

 (

конструктив

-

но

 

могут

 

быть

 

выполнены

 

в

 

различных

 

вариантах

 

корпусов

 

и

 

стоек

 

с

 

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


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.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»