MOEORW-WHVA45 VLF Hipoti testimissüsteem: disainifilosoofia ja võrdlev analüüs

Elektrisüsteemi töös ja hoolduses on keskpingekaablite isolatsiooniseisundi hindamine{0}}toiteallika töökindluse tagamiseks ülioluline. Kuigi võimsus-vahelduvvoolu pingetaluvuse testimine võib töötingimusi tõeliselt simuleerida, on selle peamiseks piiranguks seadme tohutu nõutav võimsus. Näiteks 10 km pikkune 35 kV XLPE kaabel, mille mahtuvus on ligikaudu 1 µF, võtab 50 Hz katsetamisel laadimisvoolu mitme ampriga või isegi kümneid ampreid. See nõuab suure-võimsusega testtrafot ja pingeregulaatorit, mis muudab seadmed äärmiselt raskeks ja mahukaks ning põhjustab olulisi raskusi{10}}kohapealsel transportimisel ja ühendamisel.

Alalisvoolukindluse testimine on kerge, odav{0}}ja lihtne kasutada ning see oli kunagi tavapärane meetod välikaablite testimisel. Kuna aga arusaam polümeeri-isolatsiooniga kaablite vananemismehhanismidest on süvenenud, on alalisvoolu testimise piirangud muutunud ilmseks: alalisvoolu kõrgepinge kutsub esile ruumilaengu akumuleerumise XLPE- ja EPR-isolatsioonis, soodustab osalist tühjenemist ja elektripuude kasvu, kiirendab isolatsiooni vananemist ja võib isegi põhjustada nähtust, mis ilmneb pärast "testi lühiajalist läbimist".

MOEORW{0}}WHVA45 töötati välja just sellel tehnilisel taustal. Tuginedes disainiloogikale "sageduse vahetamine võimsuse vastu ja funktsioonide integreerimine diagnoosimiseks", pakub see välitesti lahendust, mis tasakaalustab samaväärsuse, ohutuse ja teisaldatavuse.

I. Disaini põhifilosoofia

1.1 "Vahetus sageduse vastu" – läbimurre miniaturiseerimises

MOEORW{0}}WHVA45 disain algab mahtuvuslike koormuste elektrilise käitumise sügavast mõistmisest. Jaotatud mahtuvus juhtme ja toitekaabli metallkilbi vahel põhjustab laadimisvoolu, mis on võrdeline katsesagedusega.Kui sagedust vähendatakse 50 Hz-lt 0,1 Hz-le, langeb laadimisvool ligikaudu 500 korda ja testitava toiteallika nõutav väljundvõimsus väheneb sama teguri võrra.

*(Lühike põhimõte: kondensaatori laadimisvool=2 × π × sagedus × mahtuvus × pinge. Mida madalam on sagedus, seda väiksem on vool.)*

Teoreetiline kasu seisneb vajaliku toitevõimsuse olulises vähenemises: seadmete käitamiseks piisab tavalisest 220 V võrgutoitest, välistades vajaduse kolme-faasilise kõrge-toiteallika ja suurte pingeregulaatorite või reaktorite järele. Inseneri vaatenurgast on suurus ja kaal optimeeritud äärmuseni: MOEORW-WHVA45 on paigutatud Peli 1430 korpusesse (430 mm × 240 mm × 340 mm) ja kaalub vaid 22 kg, mis tagab tõeliselt kaasaskantavuse ühele inimesele ja kohese kohapealse kasutamise. Tõhususe testimise seisukohast on arvukad uuringud ja rahvusvahelised standardid (IEEE 400.2, DL/T 849.4-2004) kinnitanud, et 0,1 Hz siinuspinge vastupidavuse test tagab hea võrdväärsuse 50 Hz võimsuse sagedusega vahelduvvoolu testimisega eelkõige kütte-isolatsiooni, vee isolatsiooni, elektrivälja jaotuse jaotuse tuvastamise osas. puude kasvatamine.

1.2 „Sobib/Ebaõnnestunud“ kuni kvantitatiivse hinnanguni

Veel üks MOEORW-WHVA45 põhiline disainifunktsioon on puhta sinusoidse VLF-i vastupidavuse pingetesti integreerimine dielektrilise kaduteguri (tanδ) mõõtmisega, mis muudab seadmed traditsiooniliselt binaarselt läbitud/tõrjutud tööriistalt kvantitatiivseks isolatsiooniseisundi hindamise süsteemiks.

Tavapärased vastupidavuse pingetestid (olgu see võimsus-sagedus, alalisvoolu või puhta VLF-i vastupidavus) on sisuliselt "kõik-või-mitte midagi": rakendage pinget, oodake rikke või aja-aega ja annavad kahendtulemuse. Selline "sobib/ei õnnestu" tulemus ei saa vastata sellistele küsimustele nagu "kui palju isolatsiooni eluiga on jäänud" või "kui kaugele on vananemine arenenud", pakkudes seega piiratud väärtust prognoositava hoolduse ja hooldusstrateegia väljatöötamiseks.

Dielektrilise kadude tegur (tanδ) on võtmeparameeter, mis peegeldab sisemist energia hajumist isolatsioonimaterjalides. Terve kaabli puhul on tanδ tavaliselt väga madal (umbes 10⁻⁴). Vee puistumise, niiskuse sissetungimise või termilise vananemise edenedes suureneb kao väärtus oluliselt.

Süsteem teostab automaatselt mitmetasandilise gradiendi testi kolmel pingetasemel: 0,5 U₀, 1,0 U₀ ja 1,5 U₀. Järgmised näidisandmed illustreerivad kohtuotsuse loogikat:

Tüüpiliste testitulemuste näide

Otsustuskriteeriumid: kui tanδ väärtused on pingetasemete lõikes stabiilsed ja alla läve (tavaliselt 0,004), on kaabel hinnatud "normaalseks". Kui väärtused suurenevad oluliselt pingega või ületavad läve, on reiting "tähelepanu" või "ebanormaalne".

Pärast testimist väljastab süsteem otse kaabli tervisehinnangu (normaalne / tähelepanu / ebanormaalne) koos soovitatavate hooldustoimingutega, võimaldades operaatoritel teha tehnilisi otsuseid ilma sügavate teoreetiliste teadmisteta dielektriliste kadude kohta.

1.3 Kõik-elektrooniline integratsioon

MOEORW-WHVA45 kasutab täielikult-elektroonilist disaini, mis põhineb kaasaegsel mikrokontrolleri tehnoloogial, digitaalsel sageduste muundamisel ja kiirel-AD hankimisel. Võrreldes vanemat -tüüpi VLF-generaatoritega, mis põhinevad mehaanilisel pingevõimendusel või elektromagnetilisel võnkumisel, ei välista täielikult{6}}elektrooniline lähenemine mitte ainult rikkeriske, nagu mehhaaniline kontakti vananemine ja halb kontakt, vaid saavutab ka kvaliteetse-väljundpinge lainekuju sünteesi.

0,1 Hz sinusoidne väljundpinge on sujuv, sümmeetriline ja madala moonutusega. Kvaliteetse -siinuslaine eeliste hulka kuuluvad: hea lineaarsus, väikesed lainekuju moonutused mahtuvuslikul koormuse korral ja kõrge mõõtmise järjepidevus; ühtlane elektrivälja pinge, mis on lähemal kaabli tegelikule siinuse vahelduvvoolu töötingimustele; ja stabiilne ergutusallikas järgnevaks tanδ mõõtmiseks, tagades suure täpsuse. Lisaks kasutab süsteem suletud-ahela negatiivse tagasiside juhtimist, mille pinge ja voolu diskreetimine toimub otse kõrge-pinge poolel, välistades mahtuvusliku pinge tõusu. Väljund jääb stabiilseks ja juhitavaks nii koormuseta kui{7}}täieliku-koormuse tingimustes, mida ei mõjuta koormusmahtuvuse muutused.

II. Võrdlus teiste toodetega

(Järgmised võrdlused on tehtud valdkonna-inseneri vaatenurgast, keskendudes pigem juurutamise mugavuse, testimise samaväärsuse ja diagnostikavõimaluste vahelisele tasakaalule, mitte kõikehõlmavale teoreetilisele võrdlusele.)

2.1 VLF vs võimsus-Sageduse vahelduvvoolu taluvuse testimine

Toite-sagedus vahelduvvoolu (50/60 Hz) on standardmeetod kaablite tehase- ja tüübitestimiseks ning see simuleerib kõige paremini tegelikke töötingimusi. Kohapealse-rakenduse peamiseks takistuseks on aga seadmete võimsuse nõue. Eespool mainitud 10 km pikkuse, 1 µF XLPE kaabli puhul on 50 Hz testvool suur, mis nõuab suure -võimsusega testtrafot. Tervikkomplekt kaalub tavaliselt sadu kilogramme või isegi mitu tonni ning nõuab spetsiaalset transpordi- ja tõstevarustust. Juurutamine on äärmiselt keeruline ruumi{12}}piiratud või piiratud liiklusega{13}}välja asukohtades.

Vähendades sagedust 0,1 Hz-ni, vajab MOEORW-WHVA45 teoreetiliselt vaid umbes 1/500 võimsus-sagedusvõimsusest. Suurt pingeregulaatorit ega reaktorit pole vaja ning 22 kg kogumass tagab tõelise kaasaskantava kasutuselevõtu. Kuigi testimise kestus on suhteliselt pikem, on sellel tavapäraste kasutuselevõtu ja perioodiliste hoolduskatsete praktiline mõju piiratud.

2.2 VLF vs. DC vastupidavuse testimine

Alalisvoolukindluse testimisseadmed on kerged, odavad ja hõlpsasti kasutatavad ning kunagi olid välikaablite testimise alustalaks. Kuid polümeerse isolatsiooni vananemismehhanismide sügavama mõistmisega on selgunud alalisvoolu testimise puudused: alalisvoolu kõrgepinge põhjustab XLPE- ja EPR-isolatsioonis ruumilaengu akumuleerumist, vallandab osalise tühjenemise ja elektripuu kasvu, kiirendab isolatsiooni vananemist ja võib isegi põhjustada kaabli rikke varsti pärast seda, kui see on uuesti pingestatud, vaatamata alalisvoolu testi läbimisele.

TheMOEORW-WHVA45 ühendab vahelduvvoolu pinge ülimalt-madala sagedusega: see säilitab vahelduvvoolu ergastuse eelised, vähendades samal ajal drastiliselt toiteallika võimsusnõudeid. Vananenud isolatsioonile avaldatav pinge on piisav suurte defektide paljastamiseks, kuid piisavalt kerge, et vältida lisakahjustusi. IEEE 400.2 soovitab selgesõnaliselt VLF-i vahelduvvoolu testimist kui eelistatud meetodit polümeersete kaablite välihooldusdiagnostika jaoks.

2.3 VLF vs seeria resonantstaluvuse testimine

Seeriaresonantstestimine võib teoreetiliselt juhtida suurt mahtuvuslikku koormust suhteliselt väikese toiteallika võimsusega ja tekitada peaaegu -sinusoidse võimsuse-sagedusega kõrgepinge, mistõttu on see ideaalne meetod välikatseteks, mille eesmärk on võimsuse-sagedusekvivalentsus. Kuid inseneripraktikas tuleb seeriaresonantssüsteem täpselt häälestada reaktoriga, mis vastab testitava kaabli mahtuvusele. Üks süsteem ei suuda kergesti katta laia valikut kaabli pikkusi ning kogu komplekt (juhtkarp, ergutustrafo, muutuv reaktor, pingejagur jne) on siiski üsna raske ja keeruline kasutusele võtta.

MOEORW-WHVA45 täis-elektrooniline fikseeritud-sageduslik disain katab ühe instrumendiga testimise nõuded kümnetest meetritest mitme kilomeetrini (maksimaalne koormusmahtuvus 5 µF). Ei ole vaja sobitamist ega häälestamist, pole vaja keerulisi väliseid tarvikuid ja tööprotseduur on oluliselt lihtsustatud.

III. VLF-i testimise üldised piirangud

Igal testimismeetodil on oma rakendusala ja VLF-i testimisel on mõned kõigile sellistele toodetele ühised piirangud.

Sageduse hälve piirab täis{0}}spektri kinnitamist.VLF-testimine (tavaliselt 0,1–0,01 Hz) ei saa täielikult asendada 50/60 Hz võimsus{4}}sagedustesti. Sisemise elektrivälja pingejaotuse ja dielektriliste kadude karakteristikud erinevad sõltuvalt sagedusest ning mõned defektid, mis ilmnevad ainult toite{6}}sageduse töötingimustes, võivad 0,1 Hz testi ajal varjata, mis toob kaasa valenegatiivsete tulemuste ohu.

Signaali läbitungimissügavusel on füüsilised piirangud.Suure-läbimõõduga kaablite või paksu-seina isolatsiooni korral nõrgeneb VLF-i elektromagnetlaine signaal levides. Välimine isolatsioon võib sisemisi kihte varjestada ja sügaval isolatsioonis olevad defektid võivad jääda märkamata.

Pinnatingimuste tundlikkus suurendab koha ettevalmistamise koormust.VLF-i testimine on tundlik pinnaniiskuse, saaste jne suhtes. Pinna saasteained võivad põhjustada lekkevoolu suurenemist või osalise tühjenemise häireid, mis mõjutavad katsetulemuste täpsust. Pindade põhjalik puhastamine ei ole alati praktiline valik karmides keskkonnatingimustes.

Testi pikk kestus mõjutab hooldusaknaid.Väga madala testimissageduse tõttu võtab täiskatsetsükli läbimine palju aega (tüüpiline dielektrilise kao test võtab aega umbes 3,5 minutit; pingetaluvuse testid võivad kesta 15–60 minutit). Kiiret tõrkeotsingut või hädaparandust nõudvate stsenaariumide korral võib pikk katsetsükkel pikendada seadme seisakuaega.

Diagnostiline lävi nõuab koolitatud personali.Kuigi seadmed võimaldavad automaatset hindamist, nõuavad tanδ mõõtmine ja tulemuste tõlgendamine siiski teatud tasemel teoreetilist tausta ja valdkonna kogemust. Erinevatel kaablitüüpidel ja erinevatel vananemisstaadiumidel on erinevad dielektriliste kadude omadused ning hindamiskriteeriumide õige rakendamine sõltub ikkagi professionaalsest hinnangust.

IV. Disaini kokkuvõte

MOEORW{0}}WHVA45 disain põhineb kolmel põhimõõtmel:

Füüsiline mõõde – läbimurre sageduse vahetamise kaudu võimsuse vastu.Kasutades ära mahtuvuslike koormuste omadusi ja kasutades sageduse vähendamist võimsusnõuete vähendamise vahendina, väheneb suurus ja kaal dramaatiliselt. See on füüsilise põhiprintsiibi elegantne insenerlik tõlge.

Diagnostiline mõõde – binaarsest läbimisest/mittetamisest kuni kvantitatiivse hindamiseni.Lihtsa tulemuse „sobib/ebaõnnestunud“ üleminek kolme-taseme gradiendi tanδ mõõtmisele tähendab, et testitulemus ei vasta ainult küsimusele, kas see läbib? aga ka "milline on isolatsiooni seisukord?", pakkudes andmepõhist-tuge seisukorra-põhiseks hoolduseks.

Tehniline mõõde – kõik{0}}elektrooniline integratsioon.Kaasaegne jõuelektroonika asendab mehaanilisi lahendusi, pakkudes stabiilset sinusoidset väljundit ja kõrget automatiseeritust. See alandab põlluoperaatorite tehnilist künnist, suurendades samal ajal testimise usaldusväärsust.

Nende kolme mõõtmega toetatud MOEORW-WHVA45 loob tasakaalu kaasaskantavuse, diagnostikavõimaluste ja kasutusmugavuse vahel, mis on kohandatud väljatöötamise vajadustele. See vastab kasutuselevõtu testide ja perioodilise hoolduse põhinõuetele ning pakub ka tehnilist võimalust isolatsiooni seisukorra sügavamaks hindamiseks, pakkudes tööriista, mis on nii praktiline kui ka tulevikku suunatud-toitekaabli seisukorra haldamiseks.