HV-seadmete osalise tühjenemise testimise parimad tavad: meetodid, ettevaatusabinõud ja juhtumiuuringud

1. Tööstuse taust: osaline tühjendamine - Kõrgpinge isolatsiooni tõrke "varajane hoiatussignaal"

Osaline tühjenemine (PD) on üks varajasi märke elektriseadmete isolatsioonisüsteemide vananemisest ja riketest. Tavaliselt esineb seda kõrge-pingeseadmetes, nagu trafod, gaasi-isolatsiooniga jaotusseadmed (GIS), kaablid ja kõrgepinge{3}}jaotuskapid. PD tajumine ja diagnostika hõlmavad peaaegu kõiki kõrge{5}}pingeseadmete testimisetappe - alates tehasekatsetustest ja-kohapealsest kasutuselevõtust kuni katkestuste diagnostika ja pingestatud kontrollini -, mistõttu on see seadmete kvaliteedikontrolli oluline tööriist.

Miks on osaline tühjenemine nii ohtlik?

PD on põhimõtteliselt "elektriline lahendus, mis ainult osaliselt sildab juhtide vahelist isolatsiooni". See ei ole täielik rike juhtide vahel, vaid pigem lokaalne rike isolatsiooni mikroskoopilises piirkonnas. Iga tühjendus erodeerib väikese isolatsioonikihi. Pärast kuude, aastate või isegi aastakümnete pikkust kogunemist viib see lõpuks täieliku isolatsiooni ebaõnnestumiseni. Vastavalt IEEE kuldraamatule (IEEE Std 493) kannatavad isolatsiooniga seotud rikete tõttu suurimat kahjukaablid, lülitusseadmed ja trafod.

Kolm peamist osalise tühjenemise moodustumise mehhanismi:

Selle hävitava olemuse ja varjatud arengu tõttuosalise tühjenemise testimineon muutunud apõhiline diagnostika tööriistkõrge{0}}pinge isolatsiooni hindamiseks.

2. Tehniline analüüs: PD-testimise põhiprintsiibid ja -standardid

2.1 IEC 60270: PD mõõtmise rahvusvaheline võrdlusalus

IEC 60270on osalise tühjenemise mõõtmise alusstandard. 6. mail 2025 avaldas IEC väljaande 4.0IEC 60270:2025, mis asendab kõik varasemad väljaanded. Standard kehtib elektriseadmetes, komponentides või süsteemides vahelduvpinge (kuni 500 Hz) või alalispingega katsetamisel tekkivate osalahenduste laengupõhise{1}mõõtmise kohta.

Standardi IEC 60270 põhimõõtühik onpikokoulomb (pc)- näiline laeng. Standard määratleblairiba tuvastaminesagedusalas30 kHz kuni 1 MHz.

2.2 Peamised PD testimismeetodid

Signaali tüübi põhjal võib PD-testimise liigitada järgmisteks peamisteks meetoditeks:

Rutiinse hoolduse käigus,välised ultrahelianduridjasisseehitatud{0}}UHF-anduridon kõige laialdasemalt kasutatavad. Siiski on mõlemal tehnoloogial välirakendustes piirangud - esimene kannatab keskkonnamüra häirete ja ümbriste kaudu akustilise sumbumise tõttu, samas kui teine ​​on vastuvõtlik impulssmüraallikatest tulenevatele valehäiretele.

2.3 Seeriaresonantsi ja PD testimise integreerimine

KombinatsioonVahelduvvoolu resonantsi testimissüsteemosalise tühjenemise tuvastamisega on HV isolatsiooni diagnostika oluline tehniline suund. Resonantsi korral tühistavad reaktori induktiivne reaktants ja katseobjekti mahtuvuslik reaktants teineteist, võimaldades katseobjektile rakendada kõrget pinget minimaalse sisendvõimsusega. See tõhus pinge tõstmine võimaldabSeeria resonantsi testimissüsteemosalise tühjenemise aktiivsuse samaaegseks jälgimiseks, rakendades nimi- või isegi kõrgemaid pingeid.

Kahe{0}}anduri tuvastamise tehnoloogiaon võtmetähtsusega läbimurre PD tuvastamise väljakutsete lahendamisel seeriaresonantsi all. See tehnika kasutab aKõrgsagedusvoolutrafo (HFCT)kaabli maandusliini põhisignaalina läbivate impulsssignaalide (sealhulgas nii häirete kui ka PD-signaalide) tuvastamiseks, kasutades samal ajalUHF anduret tuvastada tugisignaalina muutuva sagedusega toiteallika poolt genereeritud impulss-häiresignaale. Ristmiku eristamisalgoritmi abil eraldatakse PD-signaalid ja identifitseeritakse need HFCT-signaalist. See meetod võimaldab PD-signaali eraldamist ja tuvastamist muutuva sagedusega resonantsallika tugevate häirete korral, võimaldades samaaegselt taluvuspinget ja PD-testimist.

3. PD testi piirid ja otsustuskriteeriumid

3.1 Tüüpilised PD piirväärtused

Erinevatel seadmetüüpidel ja pingetasemetel on oluliselt erinevad PD piirnõuded. Järgmised on tüüpilised kontrollväärtused, mis põhinevad IEC ja GB standarditel:

Hiina riiklikud standardid (GB/T): GB/T 7354 "Partial Discharge Measurements" määrab kindlaks katsemeetodid; GB 50150 "Standard for Handover Test of Electrical Equipment" määrab 110 kV ja suurema pingega trafode tühjendusvõimsuse alla 100 pC või sellega võrdne.

3.2 Peamised välitestimise ettevaatusabinõud

Ohutus ennekõike: PD testimiskohad hõlmavad pingeid kuni kümneid tuhandeid volte. Testijad peavad rangelt järgima kõiki ettevaatusabinõusid. Katsealal peavad olema selged hoiatussildid. Otsese mõõtmise personal peab mõistma kõiki mõõteahela pingestatud komponente; mitte-osalevad töötajad peavad olema isoleeritud väljaspool testimisala.

Taustamüra kontroll: Mõõtmise ajal tuleb keskkonnamüra hoida alla 50% lubatud väärtusest. Näiteks kui standardne piirmäär on 10 pC, peaks taustmüra olema alla 5 pC.

Ühendusjuhtme käsitsemine: Ühendusjuhtmed peaksid vältima katmata teravaid otsi, et vältida koroonalahendust. Kõrgema pingega PD-testide jaoks tuleks kõrge-pingeühenduse juhtmeid paksendada ja vajadusel paigaldada{2}}koroonakaitsed. Varjestuskatted ei tohi puutuda kokku katseobjekti portselanist ääristega.

Trendide analüüs: Kui töötava varustuse osaline tühjenemine kasvab jätkuvalt, isegi kui see ei ületa normi, tuleks anda hoiatus. Vara, mille suurus on jaanuaris 50 pC ja seejärel juulis 600 pC, on põhimõtteliselt erinev riskiotsus kui see, mis jääb stabiilseks 50 pC juures.

4. Rakendusstsenaariumid: tüüpilised tööstusliku PD testimise juhtumid

4.1 Jõutrafo PD testimine

Taust: PD mõõtmise eesmärk on tuvastada võimalikud isolatsioonidefektid trafodes ja see on oluline element tavapärastes ja kohapealsetes kasutuselevõtukatsetes.

Case 1 - 500kV transformer-kohapealne kasutuselevõtt: 500 kV trafol ilmnes kohapealse kasutuselevõtu ajal ebanormaalne osaline tühjenemine. Tehnikud viisid kõrge ja madalpinge mähistega läbi kahepoolsed, pea{3}}otsa- ja taga{4}}pingerakenduse testid, mõõtes defekti leidmiseks ja lahendamiseks PD ülekandesuhteid.

Juhtum 2 - Suure jõutrafo PD ületab piire: Suur jõutrafo näitas indutseeritud pinge testimise ajal liigset PD-d. Väliste häirete, sisemise elektridiagnostika, PD-signaali asukoha määramise, röntgenskaneerimise ja infrapunaspektroskoopia abil tuvastati ja lahendati isolatsioonidefekt.

Case 3 - Akustiline-Elektriline kombineeritud asukoha määramine: pärast seda, kui 500 kV trafo näitas ebanormaalset lahustunud gaasi analüüsi, kasutati koos UHF-i läbiva-südamiku vooluandureid ja väliseid UHF-andureid, mis näitasid trafo sees katkendlikke PD-signaale. Ultraheliandurid tuvastasid seejärel impulsiivsed impulssvibratsioonisignaalid trafo paagi seinal ebanormaalses piirkonnas ja akustiline{3}}elektriline kombineeritud meetod määras täpselt tühjendusallika.

Parim tava: Soovitatav on kasutada trafo PD testimistakustiline{0}}elektriline kombineeritud tuvastamine- samaaegne ultraheli- ja UHF-signaali hankimine täpseks otsuseks ja tühjendusallikate kiireks asukoha määramiseks.

4.2 GIS PD testimine

Taust: GIS-seadmetel on kompaktne struktuur ja suhteliselt väikesed isolatsioonivarud, mistõttu on PD-testimine ohutu töö tagamiseks kriitilise tähtsusega.

Case 1 - 220kV GIS-i isolaatori ujuvlahendus: Pärast esialgset pingestamist leidis 220 kV alajaam GIS-seadmetes mitu ebanormaalset PD-signaali. Kasutades UHF-i ja ultraheli-PD diagnostilist analüüsi koos ketassolaatorite struktuuriomadustega,UHF aja{0}}erinevuse asukoha määramise meetodjaakustiline{0}}elektriline kombineeritud asukoha määramise meetodtuvastas täpselt ujuva tühjenemise defekti 220 kV GIS-isolaatori sorteerimisrõngal, hoides ära edasise defekti tekkimise ja tarbetuid katkestusi.

Juhtum 2 - Jaotatud akustilise kujutise rikke asukoha tuvastamine: Pärast GIS-seadmete remonti muundurjaamas oli vajalik vahelduvvoolu taluvuspinge ja PD testimine. Chongqingi Instituut rakendas uuenduslikult ahajutatud GIS-i akustilise kujutise rikke tuvastamise süsteemjälgimiseks intelligentse akustilise lokaliseerimissüsteemi loomine, mis saavutas rikkevigade visualiseeritud automaatse kalibreerimise keerulistes keskkondades, kusjuures dünaamilised pildistamiskiirused ulatuvad millisekundite tasemeni.

Korpus 3 - Vaba metalliosakeste heide: HGIS-i maanduslüliti kambris leiti vaba metalliosakeste tühjenemise defekt. Kasutati kombineeritud PD tuvastamise meetodeid, mille defekti omadused tuvastati nii UHF-i kui ka ultrahelimeetodil. SF6 lagunemissaaduste analüüs aitas kindlaks teha osakeste allika ja ultraheli täpne asukoht tehti poolitustasandi meetodi alusel.

Parim tava: GIS-i PD testimine peaks eelistamakombineeritud UHF ja ultraheli meetod- need kaks lähenemisviisi täiendavad üksteist, parandades oluliselt defektide tuvastamise määra ja asukoha määramise täpsust.

4.3 HV kaabli PD testimine

Taust: osaline tühjenemine on HV-kaabli rikete peamine põhjus. Tõhus PD tuvastamine ja asukoha määramine on kaabli hooldamisel esmatähtis.

Juhtum 1 - 110kV kaabli lõpetamise PD tuvastamine: 110kV alajaama peatrafo kaabli otsas oli PD defekt. Kohapealse-testimise ja teoreetilise analüüsi, koos UHF-faasi-lahendatud mustrite ja ultrahelisignaali tulemustega tehti esialgselt kindlaks, et selle põhjustasid tühimikud/saastedefektid, mida hiljem kontrolliti lahtivõtmise kontrollimisega.

Case 2 - 110kV väliskaabli ots: rakendati kõrge sagedusega -PD-tuvastust koos üksikasjaliku andmeanalüüsiga, mis demonstreerib signaalide eristamist ja asukoha määramise meetodeid välistingimustes kasutatavate otste jaoks.

Juhtum 3 - Sünkroonne tuvastamine seeriaresonantsi all: samaaegse PD tuvastamise saavutamiseksVahelduvvoolu resonantsi testimissüsteemkatsetele vastu pidama,kahe{0}}anduri tuvastamise tehnoloogiarakendati - HFCT tuvastab põhisignaalina kaabli maandusliinidel olevad signaalid, UHF tuvastab tugisignaalina muutuva sagedusega toiteallika häired, kusjuures PD-signaalid eraldatakse ristumiskoha eristamise teel.

Parim tava: Kaabli kasutuselevõtukspeaaegu{0}}toite-sagedusega vahelduvvoolu vastupidavuse ja PD-testi kombinatsioonon osutunud saidil kõige tõhusamaks{0}}vastuvõtumeetodiks. Soovitatav on pidev hajutatud PD jälgimine kogu vastupidavustesti vältel (eriti 138 kV ja alla selle).

5. Tööstuse suundumused ja tulevikusuunad

5.1 Perioodilisest testimisest võrguseireni

Traditsiooniline PD-testimine tugineb katkestuste ajal peamiselt võrguühenduseta testidele. Tänu sensortehnoloogia ja asjade Interneti edusammudeleonline PD jälgimineon muutumas peavooluks. State Grid Shanghai Electric Power on välja töötanud sisseehitatud-miniatuursed, mitme-parameetriga kombineeritud sensortehnoloogiad, sealhulgas ultraheliga sisseehitatud õli-klapiga- ja integreeritud UHF-i nutikad andurseadmed. GIS-i täis-stsenaariumi kõrge-täpse PD intelligentsed seiresüsteemid on kasutusele võetud ka tegelikes alajaamades.

5.2 Mitme-parameetriga kombineeritud diagnostika

Ühe parameetri{0}}mõõtmised on vastuvõtlikud keskkonnamõjudele, mistõttu on -täpne reaalajas{2}}jälgimine keeruline. Integreerimineakustiline, optiline, elektriline ja magnetiline kombineeritud andurlahustunud gaasi analüüsiga on saamas PD diagnostika peavoolusuund.

5.3 AI-Toitega intelligentne diagnostika

Kaasaegsed PD-testisüsteemid integreeruvaddigitaalne signaalitöötlus ja AI{0}}põhine analüüskahjutu müra ja kriitiliste tühjendusmustrite eristamiseks. Need uuendused parandavad diagnostika täpsust ja toetavad andmepõhiseid{1}}hooldusotsuseid.

5.4 Seeriaresonantsi ja PD testimise sügav integreerimine

IntegreerimineVahelduvvoolu resonantsi testimissüsteemPD-tuvastusega areneb "valikulisest funktsioonist" "standardfunktsiooniks". Mitte--tühjenemise seeria resonantstestisüsteemid mitte ainult ei paranda tuvastamise tundlikkust ja vähendavad taustmüra, vaid võimaldavad ka PD-signaalide kvantitatiivset analüüsi, pakkudes täpsemat alust seadmete seisundi diagnoosimiseks.

6. Järeldus

Osalise tühjenemise testimine onüks tõhusamaid vahendeidHV seadmete isolatsiooni diagnostika, tunnustatud kui"kullastandard"seadmete "tervisekontrolliks". Alates standardi IEC 60270:2025 väljalaskmisest kuni rakenduse sügava integreerimiseniVahelduvvoolu resonantsi testimissüsteemPD tuvastamisega; trafodest ja GIS-ist kõrgpingekaabliteni - PD-testimise tehnoloogiat uuendatakse põhjalikult alatesvõrguühenduseta võrgus, alatesühest-parameetrist mitmeks-parameetriks kombineeritud, ja alatestehisintellekti{0}}toega intelligentse diagnostika käsitsi otsustamine.

Elektrisüsteemi halduritele, trafotootjatele ja energeetikatöövõtjatele, valdadesstandardmeetodid, ettevaatusabinõud ja tüüpilised rakendusjuhtumidPD testimine on HV-seadmete ohutuse tagamiseks ja katastroofiliste rikete ärahoidmiseks hädavajalik.

🔗 Seotud tooted ja lahendused

Ülimadala sagedusega tester (VLF tester) - Ideaalne keskmise-pingekaabli ultra-madala sagedusega vastupidavuse testimiseks

Osalise tühjenemise testimissüsteem - Sidus-HV-seadmete PD-seire ja diagnostika

Trafo testimisseadmed - Põhjalikud trafo testimise lahendused

CT PT analüsaator- Täppisparameetrite testimine voolu- ja pingetrafode jaoks

Isolatsioonitakistuse tester- Kaablite, trafode ja mootorite isolatsioonitakistuse testimine

Impulsspinge generaator- Välguimpulsi ja lülitusimpulsi pinge testimine