5.1 Thử nghiệm hiện trường sử dụng cảm biến TEV và phân tích dữ liệu
5.1.1 Thử nghiệm hiện trường TEV
TEV được áp dụng cho thử nghiệm thiết bị đóng cắt 3-45kV và trong q trình thử nghiệm, cảm biến TEV được sử dụng bằng cách cho nó tiếp xúc với mặt ngồi của thiết bị được kiểm tra, mà khơng ảnh hưởng đến vận hành bình thường của thiết bị. Do sự hiện diện của tiếng ồn bên ngoài can thiệp vào mơi trường hoạt động của thiết bị đóng cắt, độ ồn cơ bản phải được xác minh trước khi tiến hành thử nghiệm trên thiết bị.
Phát hiện cơ bản TEV: Trước khi bắt đầu thử nghiệm phóng điện cục bộ trong thiết bị
đóng cắt, mức độ ồn cơ bản nên được kiểm tra. Điểm thử nghiệm phải ở ngoài trời và nên được chọn cao hơn 1 mét so với thiết bị đóng cắt, giá trị nền kim loại nên được lấy từ bề mặt của sản phẩm kim loại như cửa kim loại, cổng kim loại, và các thiết bị khơng đóng cắt khác, kiểm tra giá trị cơ bản của các điểm khác nhau tại các vị trí khác nhau của phịng thao tác đóng cắt và cũng có thể kiểm tra tại nơi cần kiểm tra giá trị cơ bản.
Switchgear PD TEV Detection: Khi sử dụng phát hiện TEV, vị trí thử nghiệm là điểm trên
thiết bị điện mà cảm biến tiếp xúc trực tiếp với bề mặt. điểm phát hiện là khác nhau do kiểu loại khác nhau của thiết bị điện, dựa vào cấu hình của các bộ phận nguồn. Trong quy trình thử nghiệm phóng điện cục bộ thiết bị đóng cắt, vị trí của tất cả các thiết bị điện trước tiên cần được xác định, chủ yếu kiểm tra phóng điện cục bộ của thanh cái (các khớp nối, ống bọc thanh cái, sứ đỡ), máy cắt, CT, PT, hộp nối cáp và thiết bị khác, hầu hết các bộ phần nàynằm ở phần giữa và phần dưới của bảng mặt trước của thiết bị đóng cắt và phần trên, giữa và dưới của bảng mặt sau. Chúng ta nên tiến hành việc phát hiện phóng điện cục bộ tại những vị trí này của thiết bị đóng cắt. Điểm thử nghiệm được thể hiện trong hình 5.1. Trong quá trình thử nghiệm, chúng ta nên đảm bảo rằng các tấm kim loại
54
thiết bị đóng cắt và cảm biến tiếp xúc gần nhau, và cảm biến phải gần với cửa quan sát,
cửa thơng gió và các phần khác của bản kim loại mà tín hiệu PD có thể dễ dàng thốt ra
từ đó. Nếu giá trị được phát hiện là lớn, Khuyến cáo nên đo nhiều hơn 3 lần để đảm bảo
kết quả thử nghiệm phù hợp.
Hình 5.1:Lựa chọn điểm thử nghiệm thiết bị đóng cắt (Các điểm xanh là điểm đo TEV) 5.1.2 Phân tích dữ liệu TEV
Bằng cách so sánh dữ liệu phát hiện TEV với thơng tin thích hợp khác, bạn có thể xác định nếu có PD. Kết quả thử nghiệm của thiết bị đóng cắt phải được so sánh với dữ liệu được phát hiện của thiết bị đóng cắt khác cùng loại hoặc so sánh với dữ liệu thử nghiệm trước đó của chính nó để có chiều hướng xử lý. Nếu dữ liệu thử nghiệm có độ lớn lớn hơn các thiết bị đóng cắt khác cùng loại, hoặc hơn các kết quả trước, nó chỉ ra có hoạt động phóng điện trong thiết bị đóng cắt này, và sau đó suy ra có khả năng hư hỏng. Theo một số lượng lớn các thử nghiệm và kinh nghiệm thử nghiệm tại chỗ, chúng tôi đã kết luận các cách diễn giải dữ liệu sau đâu cho nhân viên thử nghiệm sử dụng:
55 Phương
pháp Chu kỳ Tiêu chuẩn Giải thích
Phát hiện EV 1) 6 tháng đến 1 năm 2) Sau khi đi vào hoạt động 3) Sau khi bảo trì 4) Khi cho rằng là cần thiết
1) Giá trị thử nghiệm <10dB, khơng có hư hỏng
2) 10 <giá trị thử nghiệm<20dB,chú ý, rút ngắn chu kỳ thử nghiệm
3) Giá trị thử nghiệm> 20dB, sử dụng phương pháp UHF để thử nghiệm, để xác định loại tín hiệu ban đầu, hoặc sử dụng phát hiện kết hợp âm thanh – điện, để xác định nguồn tín hiệu
4) Giá trị thử nghiệm trong bối cảnh trạng thái ổn định– giá trị cơ bản> 10dB, sử dụng phương pháp UHF để thử nghiệm, để xác định loại tín hiệu ban đầu, hoặc sử dụng phát hiện kết hợp âm thanh – điện, để xác định nguồn tín hiệu
5) Giá trị của thử nghiệm này – thử nghiệm chu kỳ cuối cùng
Giá trị>10dB tự động xác định bởi phần mềm sau khi dữ liệu đưa vào máy tính.
Mỗi trạm nên sử dụng cùng thiết bị thử nghiệm cho tất cả thiết bị đóng cắt trong suốt q trình thử nghiệm. Phát hiện phóng điện cục bộ và thử nghiệm tại chỗ có thể được thực hiện khi có tình huống bất thường trong khi thu thập dữ liệu thử nghiệm để đưa ra đánh giá toàn diện.
1) Thiết bị điện mới nên được thử nghiệm sau khi đưa vào hoạt đọng được 1 tuần.
2) Giá trị tương đối: Sự khác biệt về số giữa giá trị của thiết bị được thử nghiệm và giá trị môi trường (kim loại).
3) Một giải pháp giám sát trực tuyến lâu dài hơn có thể được thực hiện khi có bất thường trong hệ thống.
Chú ý nên được đính kèm rằng phát hiện TEV chỉ được thử nghiệm tín hiệu thơng qua cảm biến sự ghép tụ , mà chỉ đơn giản là có thể hiện thị biên độ của phóng điện, khơng phân tích thêm
56
về loại tín hiệu được cung cấp; Có thể tiến hành phát hiện UHF đối với tín hiệu bất thường, phân tích và xác định kiểu loại tín hiệu.
Phương pháp so sánh ngang
Kỹ thuật phân tích ngang được áp dụng để so sánh và phân tích kết quả thử nghiệm tương tự của thiết bị đóng cắt trong nhà, và nó được sử dụng để tìm thiết bị đóng cắt có xác suất lỗi cao hơn.
Thiết bị đóng cắt trong nhà thường cho thấy sự sắp xếp hình ngang theo số thứ tự. Vì phần lớn các thiết bị đóng cắt trong nhà là từ cùng một nhà sản xuất, tuổi thọ vận hành cũng không quá khác biệt, môi trường hoạt động và môi trường điện từ về cơ bản là giống nhau, Có thể coi đó là thiết bị đóng cắt đang hoạt động bình thường, mức cách điện của thiết bị đóng cắt khơng nên khác biệt đáng kể. Vì thế, bằng cách tính mức trung bình chung của cùng một kết quả thử nghiệm được thực hiện nhiều lần, và đo lường mức độ sai lệch so với mức trung bình chung của từng thiết bị đóng cắt, nó có thể được xác định liệu có khuyết tật cách điện bên trong hay khơng.
Vì có rất ít sự khác biệt giữa các kết quả đo của từng thiết bị đóng cắt đang hoạt động trong các trường hợp bình thường, về cơ bản, đường cong cupon phân tích ngang dao động trong trung bình tổng thể, đường cong cupon kết quả không nên quá nổi bật. Tuy nhiên, Khi kết quả thử nghiệm lệch đáng kể so với trung bình tổng thể, xác suất cao hơn về khuyết tật có thể được xem xét trong thiết bị đóng cắt này.
Phương pháp so sánh xu hướng (Phương pháp so sánh dọc)
Phân tích xu hướng giả định rằng một mức cách điện của thiết bị đóng cắt nhất định khơng làm giảm đột ngột; việc thử nghiệm thiết bị đóng cắt một cách liên tục không nên thể một bước nhảy lớn về độ lớn. Đó là lượng thay đổi vẫn ổn định và dao động lên xuống xung
57
quanh mức trung bình. Vì thế, bằng cách phân tích mức độ thay đổi độ lệch so với mức trung bình trong dữ liệu phát hiện phóng điện cục bộ để xác định xem có khuyết tật cách điện và mức độ nghiêm trọng của thiệt bị đóng cắt hay khơng. Phân tích xu hướng dựa trên dữ liệu thu thập liên tục, lượng dữ liệu càng lớn, khoảng thời gian càng ngắn, kết quả càng chính xác.
5.2 Thử nghiệm hiện trường cảm biến siêu âm AE và phân tích dữ liệu
Khi tín hiệu phóng điện cục bộ phát ra bên trong thiết bị điện, rung động và âm thanh sẽ được tạo ra. Phương pháp đo siêu âm AE đo tín hiệu phóng điện cục bộ bằng cách đặt cảm biến siêu âm ở vỏ ngoài của buồng thiết bị. Đặc điểm của phương pháp này là khơng có bất kỳ tiếp xúc nào giữa cảm biến và mạch điện của thiết bị điện, khơng có tiếng ổn từ các khía cạnh về điện, những dễ bị tiếng ồn xung quanh hoặc rung động cơ học của thiết bị khi sử dụng ngồi hiện trường. Do độ suy giảm của tín hiệu siêu âm trong vật liệu cách điện của thiết bị điện thông thường là lớn và phạm vi phát hiện của phương pháp thử nghiệm siêu âm bị hạn chế, nhưng có lợi thế là xác định chính xác tín hiệu bất thường được tạo ra. Cảm biến siêu âm được chia thành 2 loại; một là cảm biến siêu âm loại tiếp xúc để thu thập dữ liệu từ các thiết bị điện cao thế được bao kín hồn tồn, chẳng hạn như GIS, máy biến áp và loại khác là một cảm biến siêu âm không tiếp xúc được sử dụng thu thập dữ liệu từ các thiết bị điện cao áp mở hoặc nửa kín chẳng hạn như thiết bị đóng cắt, cáp, đường dây truyền tải, vv.
5.2.1 Thử nghiệm hiện trường siêu âm
Cảm biến siêu âm tiếp xúc là để thu thập dữ liệu từ các tín hiệu rung động vỏ kim loại mà tín hiệu siêu âm được tạo ra do phóng điện cục bộ và được tạo ra trong vỏ kim loại của thiết bị được thử nghiệm, cần áp dụng các phương pháp sau:
58
• Cảm biến nên được gắn trực tiếp vào bề mặt ngoài của thiết bị và đảm bảo rằng
về mặt tiếp xúc mịn khơng có tạp chất hoặc bụi bẩn;
• Phủ một lớp mỡ chân không dày 1mm lên bề mặt cảm biến, đảm bảo lớp mỡ bôi
trơn không chưa bọt khí; siêu âm tiếp xúc giảm nhanh chóng trong khơng khí. Bất kỳ khe hở khơng khí nhỏ nào giữa cảm biến và bề mặt gắn có thể khiến tín hiệu diêu âm không được đo hiệu quả. Các cảm biến với với chỗ dựa nối tiếp phải được đảm bảo được gắn vào vỏ của thiết bị mà không u cầu ngoại lực.
• Vì sóng siêu âm suy giảm nhanh, do đó khi tiến hành thử nghiệm siêu âm phóng
điện cục bộ, khoảng cách giữa 2 điểm thử nghiệm khơng vượt q 1m/3.28ft. Đói với việc thử nghiệm GIS, ví dụ, q trình thử nghiệm phải bao gồm tất cả các buồng khí, như trong hình 5.2.1.
• Khi tiến hành thử nghiệm siêu âm phóng điện cục bộ, họ nên tập trung vào cả
hai đầu của thiết bị phát hiện được lắp đặt, để phát hiện các khuyết tật tiềm ẩn được tạo ra trong quá trình lắp đặt.
Figure 5.2.1 Điểm đo điển hình của Phát hiện phóng điện cục bộ siêu âm GISAE
Đối với ứng dụng của hiện tượng phóng điện cục bộ cách điện khơng khí, Phổ là rất thấp, thường chỉ hàng trăm kHz. Ở thời điểm này, cảm biến siêu âm khơng tiếp xúc chắc chắn là cách có độ nhạy nhất để phát hiện hoạt động phóng điện cục bộ. Để làm cho siêu âm không tiếp xúc làm việc bình thường, phải có một đường dẫn khơng bị cản trở để khơng
59
khí lưu chuyển giữa nguồn điện và cảm biến. Đối với hoạt động phóng điện cục bộ cách
điện cứng, do mối quan hệ ghép kép giữa sự suy giảm của chính mơi trường cách điện và khơng khí – rắn, làm cho tín hiệu siêu âm bị kích thích bởi phóng điện cục bộ khó truyền sang thiết bị điện cao áp bên ngồi, vì vậy các cảm biến khơng tiếp xúc có một thời gian khó nắm bắt hoạt động phóng điện cục bộ trong môi trường cách điện bên trong, chẳng hạn như đầu cáp, sứ, và sứ xuyên. Tuy nhiên, đối với sự rão và phóng điện bề mặt xảy ra do lớp cách điện bên ngoài, độ nhạy của cảm biến không tiếp xúc thực hiện là khá tốt.
Cảm biến siêu âm không tiếp xúc được sử dụng để phát hiện tín hiệu dao động trong khơng khí, đó là tín hiệu siêu âm được phát ra bởi phóng điện cục bộ khi truyền qua khơng khí. Cảm biến này được thực hiện bằng các phương pháp sau:
Cảm biến nên gần với mặt ngồi của thiết bị (khơng q gần để đảm bảo lỗ khơng khí giữa cảm biến và thiết bị).Căn chỉnh hướng của đầu dò cảm biến về phía nghi ngờ có trục trặc của thiết bị; để thử nghiệm thiết bị đóng cắt, ví dụ, q trình thử nghiệm phải bao gồm tất cả các buồng khí, như trong hình 5.2.2.
Trong suốt quá trình thử nghiệm cảm biến phải cố định, tránh mọi ảnh hưởng
có thể có của kết quả kiểm tra do cảm biến bị xóa trộn;
Cảm biến siêu âm không tiếp xúc phải giữ khoảng cách an tồn thích hợp với các
bộ phận mang điện áp cao của thiết bị.
60
Hình 5.2.2 Điểm đo điển hình của phát hiện phóng điện cục bộ siêu âm thiết bị đóng (phần màu đỏ)
Phụ tùng tùy chọn:
Ăng ten siêu âm AE với con trỏ laze: Cảm biến siêu âm tập trung sử dụng đĩa parabol để
thu thập tín hiệu siêu âm trong khơng khí, có thể phát hiện hiệu quả hoạt động của phóng điện cục bộ từ một khoảng cách an toàn.
Đầu dị siêu âm tập trung có con trỏ laze có độ chính xác cao, để nó có thể có được sự liên kết tốt hơn với các thiết bị điện áp cao ở xa, và xác định vị trí các tín hiệu phóng điện cục bộ. Ăng ten này là trong suốt, cho phép người dùng quan sát thiết bị đang thử nghiệm mà không bị cản trở.
Micro siêu âm mở rộng AE: Đối với thử nghiệm siêu âm bị trí ngồi tầm với hoặc cạnh, góc
và các bộ phận khác khó thử nghiệm nằm trên thiết bị đóng cắt. Chú ý đảm bảo khoảng cách an toàn khi sử dụng.
61
5.2.2 Phân tích dữ liệu siêu âm
Khi tiến hành thử nghiệm siêu âm, chúng ta nên chú ý đến các tín hiệu siêu âm thực sự được tạo ra bởi sự phóng điện cục bộ cho các âm thanh nứt đặc trưng (tiếng gió rít) mà có thể nghe thấy khi sử dụng tai nghe. Khi ghi dữ liệu thử nghiệm, độ ổn định tối đa siêu âm trong thử nghiệm này cần được xem xét kỹ hơn. Và tương ứng với tín hiệu âm thanh, biên độ và phổ đặc trưng khác của việc phát hiện để xác định xem có phóng điện cục bộ hay khơng và nó có thể là loại gì. Căn cứ vào rất nhiều thí nghiệm được tiến hành bởi PMDT và kinh nghiệm thử nghiệm có được tại chỗ, chúng tơi đã kết luận các tiêu chí kiểm tra sau đây cho nhân viên sử dụng:
62 Phương
pháp Chu kỳ Tiêu chuẩn Giải thích
Thử nghiệm siêu âm
1) 6 tháng đến 1 năm 2) sau khi đi vào hoạt động 3) Sau khi bão dưỡng 4)Khi cảm thấy cần thiết
1) Phóng điện điện cực nổi; Phổ đặc trưng của khuyết tật kiểu này có những đặc điểm sau:
Trong chế độ phát hiện biên độ, tín hiệu RMS và PEAK là lớn. Có một phổ tần số rõ ràng x1 và x2, và phổ tần số x2 là lớn hơn phổ tần số x1;
Trong chế độ phát hiện pha, tín hiệu có tác động rõ ràng của tập hợp pha, hiển thị như 2 cụm trong một chu kỳ tần số, đó là,
Đặc tính "bimodal";
Trong chế độ phát hiện dạng sóng, tín hiệu hiển thị dưới dạng tín hiệu xung thông thường và 2 cụm xuất hiện trong một chu kỳ tần số với biên độ đáng kể.
2) Phát hiện corona; Phổ đặc trưng của khuyết tật loại
Khi thử nghiệm, sử dụng cùng thiết bị thử nghiệm. Có thể tiến hành thử nghiệm và phát hiện phóng điện cục bộ UHF khi có trường hợp bất thường, thu thập dữ liệu thử nghiệm để đánh giá toàn diện.
1) Thiết bị mới nên được thử nghiệm sau khi đưa vào vận hành được một tuần. 2) Một giải pháp giám sát trực tuyến lâu dài hơn có thể được thực hiện khi có