Monitorowanie i diagnostyka izolacji przepustu w trybie on-line jest istotnym środkiem oceny stanu izolacji oraz określenia prawdopodobieństwa potencjalnej awarii przepustu.

Przepust XHVBG jest typu o gradacji pojemnościowej, w którym odpowiednio zaprojektowana struktura rozkładu napięcia uzyskiwana jest poprzez układ warstw przewodzących lub półprzewodzących wbudowanych w materiał izolacyjny. Tego rodzaju struktura gradacji pojemnościowej tworzy szereg współosiowych kondensatorów połączonych szeregowo, zapewniających równomierny rozkład napięcia zarówno w kierunku promieniowym, jak i wzdłużnym. W rzeczywistości struktura ta stanowi wewnętrzną izolację przepustu (znaną również jako izolacja główna lub rdzeń pojemnościowy).

W trakcie eksploatacji przepustu rdzeń pojemnościowy może ulec zawilgoceniu lub degradacji w wyniku wad produkcyjnych lub oddziaływania przepięć, przegrzewania, sił mechanicznych itp., co ostatecznie prowadzi do uszkodzenia izolacji. Niezwykle istotne jest wykrycie degradacji przed wystąpieniem uszkodzenia izolacji. Stawia to zadanie terminowej oceny stanu izolacji głównej. W praktyce obejmuje to dwa aspekty.

Po pierwsze, można ocenić, czy materiał izolacyjny jest zawilgocony lub zdegradowany poprzez pomiar rezystancji izolacji oraz współczynnika strat dielektrycznych. Po drugie, można oszacować, czy poszczególne kondensatory połączone szeregowo zostały przebite, poprzez pomiar całkowitej pojemności i porównanie nowo zmierzonej wartości z wartościami wcześniejszymi.

Tradycyjne badania prewencyjne

Tradycyjnie, w celu zapewnienia niezawodności pracy, urządzenia stacyjne, w tym przepusty, są okresowo badane podczas planowanych wyłączeń. W przypadku przepustów mierzy się współczynnik strat dielektrycznych oraz pojemność przepustu mostkiem Scheringa w stanie beznapięciowym. W przypadku przepustów OIP typu pojemnościowego konieczne jest pobranie próbek oleju z wnętrza przepustu i ich analiza. Porównując wyniki pomiarów z danymi fabrycznymi lub wcześniejszymi pomiarami, można ocenić stan izolacji i jej przydatność do dalszej eksploatacji.

Tego typu badania prewencyjne wykonywane są cyklicznie według harmonogramu, co utrudnia szybkie wykrycie ukrytych uszkodzeń izolacji wewnętrznej i ma charakter częściowo „ślepy”. Powoduje to również duże zużycie zasobów ludzkich i materiałowych. W związku z tym nie spełnia to w pełni wymagań bezpiecznej, ekonomicznej i stabilnej pracy systemu elektroenergetycznego.

Dlatego w ramach rozwoju technologicznego dąży się do zastosowania zdalnego monitoringu on-line w celu zapewnienia niezawodnej pracy urządzeń stacyjnych, co pozwala skutecznie uniknąć poważnych strat spowodowanych awariami.

Przepusty XHVBG z czujnikiem monitoringu on-line

Urządzenie monitoringu on-line przepustów XHVBG instalowane jest bezpośrednio w miejscu pracy urządzeń elektroenergetycznych w stacji. Jeden zestaw urządzenia monitorującego wymagany jest dla każdej grupy przepustów (układ trójfazowy), który mierzy prąd dielektryczny przepustu, a następnie oblicza i monitoruje współczynnik strat dielektrycznych, pojemność oraz inne parametry izolacyjne. Wyniki te są cyfrowo przesyłane do systemu nadrzędnego stacji poprzez magistralę komunikacyjną. System nadrzędny może sterować pracą poszczególnych urządzeń monitorujących, odczytywać i przetwarzać dane pomiarowe oraz informacje o stanach nieprawidłowych, zapisywać dane oraz komunikować się z systemem wyższego poziomu, przekazując dane i/lub odbierając polecenia zdalne.

Kluczowe technologie monitoringu on-line przepustów XHVBG

Technologia próbkowania sygnału: Czujnik małego prądu stosowany w systemie monitoringu on-line XHVBG posiada specjalną konstrukcję aktywnego strumienia zerowego oraz strukturę typu „through-core”. Długotrwała eksploatacja wykazuje doskonałe właściwości temperaturowe oraz wysoką kompatybilność elektromagnetyczną. Spełnia wymagania dokładności pomiarowej w warunkach zakłóceń charakterystycznych dla stacji elektroenergetycznych.

Technologia transmisji sygnału cyfrowego: Technologia ta wykorzystuje strukturę pomiarową rozproszoną, dzięki czemu każda jednostka dokonuje pomiaru jednocześnie. Wszystkie przepusty w stacji są mierzone w tym samym czasie, co ułatwia eliminację wpływu zakłóceń zewnętrznych na wyniki pomiarów.

Technologia pomiaru cyfrowego: Urządzenie monitorujące odpowiada za pomiar sygnału prądu dielektrycznego oraz sygnału napięcia z przekładnika napięciowego (PT). Oba systemy akwizycji sygnału rozpoczynają pracę synchronicznie. Sygnały po konwersji A/D są przetwarzane metodą szybkiej transformaty Fouriera (FFT). Na tej podstawie wyznaczane są wektory podstawowe sygnałów względem napięcia zasilania, a następnie obliczane są parametry izolacyjne, takie jak pojemność oraz współczynnik strat dielektrycznych tanδ.

W porównaniu z tradycyjną konserwacją technologia monitoringu on-line przepustów XHVBG posiada wiele zalet:

1. Brak konieczności okresowych wyłączeń i prac konserwacyjnych bez oznak uszkodzeń, co pozwala znacznie ograniczyć nakłady pracy i materiałów.
2. Brak konieczności ręcznych pomiarów na urządzeniach wysokiego napięcia pod napięciem, co zwiększa bezpieczeństwo personelu.
3. Wysoka dokładność pomiaru, doskonała odporność na zakłócenia elektromagnetyczne (EMI) oraz wysoka odporność na trudne warunki środowiskowe.
4. Możliwość wczesnego wykrywania potencjalnych uszkodzeń izolacji, co pozwala skutecznie zapobiegać awariom i zapewnia bezpieczną oraz niezawodną pracę urządzeń.

Jak poprawić stabilność pracy stacji elektroenergetycznej? Jak zwiększyć bezpieczeństwo personelu i efektywność zarządzania utrzymaniem ruchu? Są to kluczowe zagadnienia w budowie inteligentnych sieci elektroenergetycznych oraz główne kierunki rozwoju technologii monitoringu on-line przepustów XHVBG. Utrzymanie oparte na stanie technicznym stopniowo zastępuje utrzymanie oparte na harmonogramie, co jest nieuniknionym trendem rozwoju systemów elektroenergetycznych. Przepusty XHVBG wykorzystujące monitoring on-line zdalny są zgodne z kierunkiem rozwoju nowoczesnych systemów elektroenergetycznych i staną się w przyszłości dominującym rozwiązaniem w wyposażeniu stacji elektroenergetycznych.