Isolatiestatusdetectie en foutdetectie van schakelapparatuur

Als sleuteluitrusting in het voedingssysteem wordt stroomschakelaar veel gebruikt in transmissie- en distributienetwerken, met functies voor het schakelen, besturen en beschermen van elektrische apparatuur. De bedrijfszekerheid is rechtstreeks van invloed op de kwaliteit van de voeding en de veiligheidsfactor van het voedingssysteem. Met de snelle ontwikkeling van de Chinese economie zijn de stabiliteit en betrouwbaarheid van het elektriciteitssysteem belangrijke maatstaven geworden voor het meten van het moderniseringsproces en de levenskwaliteit in steden, wat nieuwe uitdagingen met zich meebrengt voor de veiligheid en betrouwbaarheid van elektrische apparatuur zoals stroomschakelaars. De interne isolatiestructuur van de schakelapparatuur is divers en de feitelijke werkomgeving is complex (hoge temperatuur, stof, vochtigheid, enz.). Bovendien kunnen de mogelijke productiekwaliteit en procesdefecten nadelige veranderingen in het langetermijnbedrijfsproces veroorzaken, wat leidt tot gedeeltelijke ontlading (PD) onder invloed van het elektrische veld. De verdere ontwikkeling van het bureau heeft de veroudering van de isolatie verergerd, wat in ernstige gevallen kan leiden tot uitval van elektrische apparatuur, waardoor de veilige en stabiele werking van het voedingssysteem wordt aangetast. Uit onderzoek is gebleken dat operationele storingen veroorzaakt door isolatieproblemen een van de hoofdoorzaken zijn van ongevallen met schakelapparatuur.

Op dit moment is gedeeltelijke ontladingsinspectie van stroomapparatuur een belangrijk middel om de isolatiestatus van schakelapparatuur te evalueren, die een sleutelrol speelt bij het waarborgen van de veilige en stabiele werking van schakelapparatuur, en wordt gepromoot door netwerkbedrijven. Volgens de verschillende inspectieprincipes en signaalverwerving omvat het hoogspanningsschakelapparaat voornamelijk: ultrahoge frequentie (UHF) gedeeltelijke ontladingsinspectie, voorbijgaande spanning (TEV) lokale inspectie, ultrasone (AE) gedeeltelijke ontladingsinspectie en gezamenlijke inspectie van het bovenstaande technologieën. Met het voorstel van de strategie "Three Types and Two Networks" van State Grid Corporation of China, blijft het stroomvoorzieningssysteem zich ontwikkelen in de richting van automatisering en intelligentie. Het is van groot belang om de isolatiestatus van vermogensapparatuur te inspecteren en te evalueren door middel van geavanceerde sensortechnologie, meettechnologie, netwerktechnologie en communicatietechnologie voor foutdetectie van schakelapparatuur.

Dit artikel introduceert eerst de belangrijkste isolatieproblemen van schakelapparatuur en verschillende soorten gedeeltelijke ontlading, bespreekt vervolgens verschillende detectietechnologieën voor gedeeltelijke ontlading en kijkt uit naar de ontwikkelingstrend van isolatiestatusdetectie en foutdetectie van vermogensschakelaars in de nieuwe situatie

1. Evaluatie van de isolatiestatus van schakelapparatuur

Volgens onvolledige statistieken wordt 37,2 procent van de schakelapparatuurfouten veroorzaakt door isolatieproblemen in de schakelapparatuur, wat aangeeft dat isolatiefouten in de schakelapparatuur de belangrijkste oorzaak zijn van schakelapparatuurfouten. Tijdens de werking van de schakelapparatuur kunnen een verkeerde bediening van het personeel, schakelhandelingen en blikseminslagen allemaal een te hoge spanning veroorzaken. Mechanische schade aan isolatieapparatuur tijdens fabricageprocessen, installatieprocessen, bediening en onderhoud is een belangrijke oorzaak van isolatiestoringen. In het afvoersysteem van de schakelinstallatie, wanneer het geleidende circuit in contact komt met oxidatie, los contact of overbelasting, kan dit leiden tot slecht contact, verhoogde circuitweerstand, stroomvoerende fouten, hoge contacttemperatuur en verhoogde omgevingstemperatuur, wat leidt tot thermische isolatie veroudering. Omgevingsfactoren zoals stofvervuiling en luchtvochtigheid kunnen ook leiden tot chemische veroudering van het isolatiemedium, wat leidt tot uitval van schakelapparatuur. Daarom zijn de gecombineerde effecten van elektrische spanning, mechanische spanning, thermische veroudering en chemische veroudering de belangrijkste oorzaken van ongunstige veranderingen in isolatiematerialen. De evaluatie van de isolatiestatus van schakelapparatuur is een belangrijk technisch middel voor tijdig onderhoud, vervanging en preventie van isolatiefouten. Bij de beoordeling van de isolatiestatus van de schakelapparatuur wordt voornamelijk uitgegaan van gedeeltelijke ontlading en de bedrijfsomgeving (inclusief temperatuur, luchtdruk, vochtigheid, enz.) als detectiedoel. Gedeeltelijke ontlading is de belangrijkste reden voor isolatieproblemen. Daarom richt dit artikel zich op de detectiemethode voor gedeeltelijke ontlading van schakelapparatuur.

De incubatietijd van isolatiefouten kan leiden tot ontladingsverschijnselen. Er zijn vier hoofdtypen schakelapparatuur: interne ontlading veroorzaakt door interne defecten in het isolatiemedium, zoals magnetische dichtheid en onzuiverheden die in het isolatiemedium zijn geïntroduceerd; Tipboogontlading veroorzaakt door bramen op metalen oppervlakken blootgesteld aan lucht; Lozing langs de lijn veroorzaakt door verontreinigende stoffen op het oppervlak van het isolatiemedium; Structurele ontwerpdefecten veroorzaakt door structurele defecten tijdens bedrijf, zwevende potentiaalontlading veroorzaakt door slecht transport en contact. De schematische diagrammen van verschillende ontladingstypes worden getoond in figuur 1. De spectra van verschillende soorten partiële ontladingsfase-analyse (PRPD) worden getoond in figuur 2. De PRPD-spectra van verschillende ontladingstypes hebben verschillende kenmerken en kunnen worden gebruikt als een belangrijk basis voor patroonherkenning op basis van de verschillen in ontlaadfase en amplitudewaarden.

Lokale directe en voor de hand liggende verschijnselen resulteren in de beweging van ladingen tussen elektroden. De belangrijkste manifestaties zijn: ① veranderingen in geladen deeltjes op de ontladingsplaats. In het geval van gedeeltelijke ontlading zullen geladen deeltjes snel van een geladen lichaam naar een niet-geladen lichaam (zoals schakelapparatuur) worden overgebracht en een hoogfrequente stroom genereren op het niet-geladen lichaam. ② Straal hoogfrequente elektromagnetische golfsignalen uit. Volgens de elektromagnetische veldtheorie van Maxwell zal gedeeltelijke ontlading een veranderend elektrisch veld produceren en zal het veranderende elektrische veld het magnetische veld opwekken, zodat het wisselende elektrische veld en het magnetische veld elkaar zullen opwekken en zich naar buiten voortplanten om elektromagnetische golven te genereren. In korte tijd zal de ontladingspuls hoogfrequente elektromagnetische golven genereren en naar buiten uitstralen. Op basis van de bovenstaande twee principes moet het optreden van gedeeltelijke ontlading gepaard gaan met het genereren van stroom en elektromagnetische golven. Gedeeltelijke ontlading gaat zelfs gepaard met ultrageluid, gasproducten, licht en warmte. Volgens deze fysieke veranderingen in verband met gedeeltelijke ontlading, kunnen de detectiemethoden worden onderverdeeld in elektrische meetmethode en niet-elektrische meetmethode.

De isolatiestatusdetectie en foutdetectie van vermogensschakelaars zijn onderverdeeld in offlinedetectie en livedetectie volgens de detectiestatus. Offline detectie heeft het voordeel van weinig achtergrondinterferentie, maar vanwege de behoefte aan stroomuitvalonderhoud, hoge kosten en langdurig verbruik, wordt het geleidelijk vervangen door live detectie. Live detectie is onder te verdelen in reguliere detectie en online monitoring. Regelmatige inspecties zijn afhankelijk van instrumenten om de werkstatus van elektrische apparatuur tijdens bedrijf te controleren, om verborgen fouten tijdens de werking van de apparatuur te identificeren. Bij online monitoring worden de sensoren van de bewakingsapparatuur over het algemeen gedurende een lange periode in of op het oppervlak van de geteste apparatuur geplaatst om de bedrijfsstatus van de apparatuur in realtime te bewaken. Regelmatig testen en online monitoren hebben de voordelen van een continue voeding van de geteste apparatuur en de detectiecondities zijn volledig in overeenstemming met de bedrijfsomstandigheden. Online monitoring heeft de mogelijkheid om de huidige isolatiestatus van schakelapparatuur in realtime te bewaken en te analyseren, inclusief de mogelijkheid om vroege tekenen van fouten te identificeren en te voorspellen, en om een ​​hogere respons en nauwkeurigheid te bieden op opgetreden interferentie. Het is de ontwikkelingsrichting geworden van de huidige statusdetectie en foutdetectie.

2. Detectietechnologie voor gedeeltelijke ontlading

De detectiemethode voor gedeeltelijke ontlading is gebaseerd op verschillende fysieke veranderingen die worden gevormd door gedeeltelijke ontlading, en de sterkte van gedeeltelijke ontlading wordt uitgedrukt door de fysieke grootheden te meten die worden gevormd door verschillende verschijnselen. De detectiemethoden voor de isolatiestatus van schakelapparatuur omvatten voornamelijk ultrahoge frequentie (UHF) detectiemethode, transiënte spanning (TEV) detectiemethode, ultrasone (AE) detectiemethode, infrarooddetectiemethode en chemische detectiemethode. Onder hen, ultrahoge frequentie. (UHF) detectiemethode, transiënte spanning (TEV) detectiemethode en ultrasone (AE) detectiemethode worden voornamelijk gebruikt voor detectie van gedeeltelijke ontlading in de schakelapparatuur.

2.1 Ultra High Frequency (UHF) detectiemethode

Ultrahoge frequentie (UHF) detectiemethode is een detectiemethode voor het verzamelen, analyseren en beoordelen van het lokale elektromagnetische golfsignaal met een frequentie van 500~1500mHz [5]. UHF elektromagnetische golf ontvangt straling via UHF-sensor (ook wel koppelaar genoemd), die het elektromagnetische golfsignaal kan omzetten in spanningssignaal om detectie van gedeeltelijke ontlading te realiseren. UHF-sensoren zijn onderverdeeld in ingebouwde sensoren en externe sensoren. De UHF-detectiemethode heeft de kenmerken van een hoge detectiesignaalfrequentie en weinig externe interferentiesignalen, wat het detectievermogen van gedeeltelijke ontlading van elektrische apparatuur aanzienlijk kan verbeteren. Vooral met de ontwikkeling van online monitoring heeft UHF goede anti-interferentie, betrouwbaarheid en gevoeligheid. De partiële ontladingsdetectie van de UHF-detectiemethode is weergegeven in figuur 3. Uit onderzoek uit verschillende landen is gebleken dat de ultrahoge frequentiemethode goede perspectieven biedt voor online monitoring van hoogspanningsborden.

2.2 Ultrasone (AE) testmethode

Echografie is, net als geluidsgolven, de voortplantingsvorm van mechanische trillingen van objecten. Gedeeltelijke ontlading is een snel vrijgave- of overdrachtsproces van lading. Wanneer gedeeltelijke ontlading optreedt, zijn de lokale elektrische veldspanning, mechanische spanning en deeltjeskracht uit balans en wordt het ultrasone signaal gegenereerd. Ultrasone signalen gaan meestal gepaard met ultrasone golven met frequenties hoger dan 20 kHz, die zich via verschillende media naar de omgeving voortplanten. De ultrasone sensor is in de kast geïnstalleerd en wordt voornamelijk beïnvloed door omgevingslawaai en trillingssignalen. De ultrasone sensor die op het oppervlak van de schakelapparatuur is geïnstalleerd, heeft weinig ruis, maar de verzwakking van ultrasone golven wanneer ze zich over metalen voortplanten, is aanzienlijk. Daarom wordt het ultrasone signaal voornamelijk overgedragen via de opening tussen de schakelkast. Het inspectie-effect van de ultrasone sensor die in de opening tussen de schakelapparatuur is geïnstalleerd, is goed. Ultrasone sensoren gebruiken piëzo-elektrische kristallen als akoestische elektrische conversiecomponenten om ultrasone signalen om te zetten in elektrische signalen. Na verdere versterking en signaalverwerking worden ze voor analyse naar het verzamelsysteem gestuurd, waarmee het doel van plaatsing in het inspectiebureau wordt bereikt. Een typische externe contactloze ultrasone sensor, ontwikkeld en geproduceerd door een bepaald bedrijf voor stroomapparatuur in Tianjin, zoals weergegeven in figuur 4, heeft een zelfadsorptieontwerp, dat eenvoudig te installeren is in de opening tussen de schakelkast en geen invloed heeft op de werking en structuur van het originele schakelmateriaal. De middenfrequentie is 40 kHz en wordt veel gebruikt in lokale online monitoringsystemen van vermogensschakelaars.

2.3 Aardgolf (TEV) detectiemethode

De theorie van de Transient Earth Voltage (TEV) werd voorgesteld door Dr. John Reves in 1974. Als een klassieke detectiemethode voor gedeeltelijke ontlading voor schakelinstallaties, is de TEV-detectiemethode ontwikkeld en ondersteund. Volgens de theorie van Maxwell, wanneer elektromagnetische golven zich in de ruimte voortplanten en een geleider tegenkomen, zal de geleider een geïnduceerde stroom opwekken met dezelfde frequentie als de elektromagnetische golf die hem stimuleert. De elektromagnetische golf die wordt gegenereerd door een gedeeltelijke ontladingspuls is over het algemeen duizenden HZ tot tientallen megahertz, dus de elektromagnetische golf in de schakelkast wordt overgebracht naar het interne oppervlak van de schakelkast en er wordt een korte pulsstroom geïnduceerd op het metalen oppervlak nabij de ontlading punt. Beïnvloed door het "skin-effect", plant de pulsstroom zich eerst voort in de binnenste laag van de metalen afscherming. Als de metalen behuizing blijft afschermen, kan deze geen externe signalen detecteren. In werkelijkheid zullen er echter onderbroken openingen zijn in de isolatiepakking, doosverbindingen, terminals en andere posities van de metalen behuizing van de schakelapparatuur. Hoogfrequente pulsstroomsignalen kunnen via deze openingen naar het oppervlak van de schakelkast worden verzonden, waardoor tijdelijke spanning wordt gegenereerd, tijdelijke grondspanning (TEV) genoemd. Dit signaal kan op het oppervlak van de schakelkast worden gemeten via een speciale koppelingscapaciteitssensor, en via dit signaal kan worden geoordeeld dat er geen deelontlading en ontladingsintensiteit in de schakelkast is. De inspectieprincipes van ultrasone en TEV-methoden worden getoond in figuur 5.

Gezien de structuur van de schakelapparatuur en de rol van de omgeving van de installatielocatie, evenals de tests ter plaatse uitgevoerd door testpersoneel, werd vastgesteld dat de isolatiestatus van de vermogensschakelaars in goede staat was. De gecombineerde detectiemethode van geluid en elektriciteit kan de werkende staat beter weergeven. De detectietechnologie voor gedeeltelijke ontlading en producten van EATechnology zijn toegepast op energieleveranciers en energiebedrijven in meer dan 40 landen over de hele wereld, waarbij ze het voortouw hebben genomen bij het creëren van de detectietechnologie voor gedeeltelijke ontlading voor TEV-schakelaars en het produceren en ontwikkelen van de multifunctionele draagbare partiële ontladingsdetector UltraTEVPlus (UTP1), een kwantitatief handinstrument voor dagelijkse inspectie van partiële ontlading.

In China is weliswaar relatief laat begonnen met gerelateerd onderzoek, maar er is toch aanzienlijke vooruitgang geboekt. Op dit moment verschijnen ook soortgelijke detectieproducten voor gedeeltelijke ontlading, zoals PEV-100 van Tianjin Xuezi Power Equipment Technology Co., Ltd. - neem contact op met ultrasone sensoren en TEV-sensoren om de isolatiestatus in de schakelkast te detecteren, de amplitude, frequentie, ernstindex en andere parameters van gedeeltelijke ontlading weer te geven en een foutwaarschuwingsfunctie en informatie te hebben

VOORBEELD PRODUCTFOTO

Dit product wordt meestal op maat gemaakt.
Wij zijn een fabrikant en hebben een professionele technische afdeling die oplossingen kan ontwerpen en leveren op basis van de behoeften van de klant.
Neem contact op met ons verkooppersoneel om ontwerptekeningen te verkrijgen

Hier zijn onze voorbeelden van klanten ter referentie

INDIEN NODIG MEER DETAILS, GELIEVE TE VOELEN VRIJ YO CONTACT MET ONS