نظام مراقبة التفريغ الجزئي للمفاتيح الكهربائية: المبادئ والمزايا

• التعريفات الأساسية:: نظام مراقبة التفريغ الجزئي للتفريغ الجزئي عبر الإنترنت للمفاتيح الكهربائية هو جهاز تشخيصي احترافي للكشف المستمر في الوقت الحقيقي لحالة العزل الداخلي للمفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط والعالي. وتتمثل وظيفته الأساسية في التقاط وتحليل إشارات التفريغ الجزئي (PD) بسبب تدهور العزل، من أجل تحقيق الإنذار المبكر وتقييم الحالة لعيوب العزل المحتملة.
• الحاجة إلى المراقبة:: تتميز مجموعة المفاتيح الكهربائية بهيكل داخلي مدمج وهامش عزل صغير، وبمجرد حدوث عطل في العزل، من السهل جدًا أن يتسبب في حدوث دوائر قصر من طور إلى طور أو حتى انفجارات قوسية. وتعد المراقبة عبر الإنترنت تقنية رئيسية لمنع مثل هذه الأعطال الكارثية وضمان سلامة الأفراد والمعدات.
• مبدأ العمل:: يعتمد النظام على كشف الإشارات الفيزيائية المتعددة المصاحبة للتفريغات الجزئية، ولا سيما الفولتية الأرضية العابرة (TEV)، والموجات الكهرومغناطيسية ذات الترددات العالية جداً (UHF)، والانبعاثات الصوتية (AE) بالموجات فوق الصوتية، والتيارات عالية التردد (HFCT). ومن خلال دمج هذه الإشارات وتحليلها، يمكن تحديد وتقييم شدة الشلل الدماغي الجزئي.
• المزايا الأساسية:: تحسين السلامة التشغيلية بشكل كبير، وزيادة موثوقية الإمدادات من خلال الإنذار المبكر، وتمكين التحول من الصيانة المخطط لها إلى الصيانة القائمة على الحالة (CBM) لتحسين تكاليف التشغيل والصيانة، وتوفير بيانات كمية عن الحالة الصحية لإدارة الأصول.
• تكوين النظام:: يتكون نظام الرصد الكامل من أجهزة استشعار أمامية غير غازية، ووحدات جمع البيانات في الموقع، وشبكة اتصالات، وبرنامج رئيسي ذكي للتشخيص في الخلفية.

فهرس هذه المقالة

• 1- ما هو التفريغ الجزئي في المفاتيح الكهربائية؟
• 2- لماذا تعتبر مراقبة الإشعاع المحلي للمفاتيح الكهربائية ضرورية؟
• 3 - مبادئ الرصد: اكتشاف وتحليل إشارات PD
• 4- الفوائد الأساسية للنظام
• 5 - مكونات النظام
• 6 - الأسئلة الشائعة (FAQ)

1- ما هو التفريغ الجزئي في المفاتيح الكهربائية؟

يشير التفريغ الجزئي (PD) في مجموعة المفاتيح الكهربائية إلى تفريغ محدود داخل مجموعة مفاتيح كهربائية ذات جهد متوسط إلى عالي الجهد حيث تكون شدة المجال الكهربائي عالية جدًا في منطقة موضعية من الهيكل العازل (على سبيل المثال، عوازل الأحواض، أطراف الكابلات، الدعامات العازلة لقضبان التوصيل، محولات الجهد/التيار، إلخ)، مما يؤدي إلى حدوث تفريغ ملزم في الوسط العازل في تلك المنطقة لا يؤدي إلى تكوين قناة مخترقة. هذا التفريغ، على الرغم من ضعف طاقته، يمكن أن يسبب ضررًا تراكميًا لا رجعة فيه للمادة العازلة (مثل الكربنة وتكوين التشعبات الكهربائية) على مدى فترة زمنية طويلة، وهو السبب الرئيسي لفشل العزل النهائي في مجموعة المفاتيح الكهربائية، وحدوث دوائر قصر من طور إلى طور أو من أرض إلى أرض.

2- لماذا تعتبر مراقبة الإشعاع المحلي للمفاتيح الكهربائية ضرورية؟

تُعد مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط والعالي عقدة رئيسية في نظام الطاقة، وبمجرد حدوث عطل في العزل داخلها، غالبًا ما تكون العواقب كارثية، خاصة في:

• خطر الانفجار القوسي:: يمكن للدوائر القصيرة الطور إلى الطور الناجمة عن انهيار العازل أن تولد أقواسًا عالية الطاقة تبخر المعدن على الفور وتولد موجات ضغط هائلة، مما قد يتسبب في انفجار أبواب المفاتيح الكهربائية، مما يؤدي إلى “انفجار قوسي” يمكن أن يكون مدمرًا للأفراد والمعدات المجاورة.
• تعتيم:: باعتبارها مركز توزيع الطاقة والتحكم فيها، يمكن أن يؤدي تعطل مجموعة مفاتيح كهربائية واحدة إلى انقطاع التيار الكهربائي عن مغذٍ كامل أو حتى عن منطقة بأكملها.
• ارتفاع تكاليف الصيانة:: تؤدي أعطال القوس الكهربائي عادةً إلى تدمير كامل للمكونات الداخلية لمجموعة المفاتيح الكهربائية (قواطع الدائرة، قضبان التوصيل، المحولات، إلخ)، والتي يمكن أن يكون إصلاحها أو استبدالها مكلفًا للغاية.

التفريغات الجزئية هي الأكثر أهمية وقابلة للقياس من بين جميع الأعطال الخطيرة المذكورة أعلاه قبل حدوثها.إشارة السلائف. ولذلك، فإن التقاطها وتحليلها من خلال أنظمة المراقبة على الخط يعتبر حاليًا الوسيلة التقنية الأكثر فعالية لمنع الحوادث الخبيثة في المفاتيح الكهربائية.

3 - مبادئ الرصد: اكتشاف وتحليل إشارات PD

تعتمد أنظمة مراقبة التفريغ الجزئي للتفريغ الجزئي عبر الإنترنت على الكشف المتكامل للإشارات المادية المتعددة المصاحبة لأحداث التفريغ الجزئي. وتشمل مبادئ تكنولوجيا المراقبة السائدة ما يلي:

3.1 طريقة الجهد الأرضي العابر (TEV)

مبدأ العمل:: عندما يحدث تفريغ كهربائي عابر داخل خزانة مجموعة المفاتيح الكهربائية، فإن نبضة التيار الناتجة عن التفريغ تستحث نبضة جهد عابر ضعيف في الخزانة المعدنية المحيطة، والتي تنتشر على طول سطح الخزانة إلى الأرض، أي “الجهد العابر إلى الأرض”. يمكن أن تقترن إشارات الجهد هذه عن طريق توصيل مستشعر TEV سعوي بالحاوية المعدنية لخزانة المفاتيح الكهربائية.
الخصائص:: تعتبر طريقة TEV حساسة بشكل خاص لإشارات PD من داخل مجموعة المفاتيح الكهربائية وهي وسيلة فعالة لتحديد وجود نشاط التفريغ داخل الخزانة.

3.2 طريقة التردد فوق العالي (UHF)

مبدأ العمل:: يعمل مصدر PD بمثابة هوائي مصغر، يشع موجات كهرومغناطيسية ذات نطاق ترددي واسع للغاية (عادة ما يتراوح بين 300 ميغاهيرتز و3 جيغاهيرتز) في المنطقة المحيطة. يمكن استقبال هذه الإشارات ذات التردد فوق العالي عن طريق تركيب مستشعرات هوائي UHF في فتحات المفاتيح الكهربائية أو نوافذ العرض أو نوافذ الوسائط المفتوحة خصيصًا.
الخصائص:: يتفادى التردد العالي لإشارة التردد فوق العالي بفعالية التداخل منخفض التردد من الإكليل والبث الإذاعي ويتميز بنسبة إشارة إلى ضوضاء عالية للغاية. وترتبط خصائص إشارته بقوة بنوع PD، مما يجعله أداة قوية لتشخيص نوع الخلل.

3.3 AE - الانبعاث الصوتي

مبدأ العمل:: يولد الإطلاق السريع للطاقة أثناء عملية التفريغ الكهروضغطي موجات إجهاد ميكانيكية في النطاق فوق الصوتي. ومن خلال توصيل أجهزة استشعار صوتية عالية الحساسية (عادة ما تكون من السيراميك الكهرضغطية) بعلبة المفاتيح الكهربائية، يمكن “سماع” الصوت الناتج عن عملية التفريغ الكهروضغطي مباشرة.
الخصائص:: تتميز طريقة AE بالاتجاهية الجيدة، ويتيح التحليل المشترك للإشارات من أجهزة استشعار AE المتعددة تحديد الموقع المكاني ثلاثي الأبعاد لمصدر PD داخل الخزانة، وهي طريقة فعالة لتحديد موقع الأجزاء المعيبة بدقة.

3.4 طريقة محول التيار عالي التردد (HFCT)

مبدأ العمل:: يستخدم في المقام الأول لرصد PD عند أطراف الكابلات الواردة والصادرة، عندما يحدث PD عند أطراف الكابل، يتدفق التيار النبضي عبر السلك الأرضي للكابل إلى الأرض. يمكن قياس إشارات التيار عالية التردد هذه بشكل غير تدخلي عن طريق تشبيك مستشعر HFCT مفتوح الطرف بسلك الأرض.
الخصائص:: وسيلة متخصصة وفعالة لتشخيص العيوب في عزل إنهاء الكابلات.

معالجة البيانات والتشخيصات الذكية

يتم إرسال الإشارات المجمعة إلى النظام الخلفي للتحليل. يتم تحليل الإشارات من خلالرسم خرائط التفريغ الجزئي المحلول الطوري (PRPD)وتخطيط تسلسل النبضات (PRPS)بالإضافة إلى تحليلات مثل الاختلافات الزمنية للإشارات، فإن النظام قادر على تصفية تداخل الضوضاء تلقائيًا، وتحديد نوع PD، وتقييم شدة الإنذارات واتجاهها.

4- الفوائد الأساسية للنظام

1. تحسين السلامة التشغيلية بشكل كبير:: من خلال توفير الإنذار المبكر بفشل العزل في بدايته، يمكن تجنب حوادث السلامة الشخصية والمعدات الشرسة مثل انفجارات القوس الكهربائي بشكل فعال.
2. تحسين موثوقية إمدادات الطاقة بشكل كبير:: يقلل التحول من الإصلاح التفاعلي إلى الصيانة الوقائية الاستباقية من حالات الانقطاع غير المخطط لها بسبب الأعطال المفاجئة في المفاتيح الكهربائية ويحسن بشكل مباشر مؤشرات موثوقية الإمداد (SAIDI/SAIFI).
3. تحسين استراتيجية التشغيل والصيانة والتكاليف:: تحقيق “إصلاح دقيق للحالة”، وتجنب الاختبارات الوقائية والتفكيك الوقائي غير الضروري والمفرط، وتقليل تكاليف التشغيل والصيانة طوال العمر الافتراضي.
4. توفير بيانات الحالة الكمية:: إنشاء ملفات صحية رقمية لأصول المفاتيح الكهربائية بحيث يتم دعم تقييم الحالة وتصنيف المخاطر وقرارات الاستبدال ببيانات موضوعية وكمية.
5. تركيب وتشغيل غير تدخلي:: يتم تركيب جميع أجهزة الاستشعار خارجيًا دون الحاجة إلى فتح أبواب الخزانة أو فصل الطاقة عن المعدات، مما يجعل عملية التركيب آمنة وسهلة.

5 - مكونات النظام

يتكون نظام مراقبة الخط المحلي النموذجي للمفاتيح الكهربائية من المكونات التالية:

• مستشعرات الواجهة الأمامية:: أجهزة استشعار TEV، وأجهزة استشعار التردد فوق العالي، وأجهزة استشعار التردد فوق العالي، وأجهزة استشعار الترددات فوق العالية، وأجهزة استشعار الترددات العالية جداً المهيأة حسب الحاجة.
• وحدة الحصول على البيانات (DAU):: يتم تثبيتها بالقرب من خزانة المفاتيح الكهربائية، وهي مسؤولة عن الاستحواذ المتزامن والرقمنة والمعالجة الأولية للإشارات متعددة القنوات.
• شبكة الاتصالات:: تجميع البيانات ونقلها من وحدة التجميع إلى محطة الرصد الرئيسية عن طريق الألياف الضوئية أو اللاسلكية.
• برنامج التشخيص الرئيسي:: يتم نشره على الخوادم أو في السحابة، ويوفر تصور البيانات والتشخيص الذكي وإدارة الإنذارات وتحليل الاتجاهات وإنشاء التقارير.

6 - الأسئلة الشائعة (FAQ)

1 - ما هو الفرق بين الرصد على الخط واختبار التفريغ المحلي التقليدي خارج الخط؟

الاختبار غير المتصل بالإنترنت هو “فحص مادي ثابت” يتم إجراؤه في ظل انقطاع التيار الكهربائي وإمدادات الطاقة الخارجية، مع بيانات دقيقة ولكنها لا تعكس ظروف التشغيل الحقيقية. أما الفحص غير المتصل بالإنترنت فهو “فحص كهربائي ديناميكي” تحت الجهد والحمل الفعلي، والذي يمكن أن يلتقط إشارات تدهور العزل الحقيقية المتعلقة بدرجة الحرارة والرطوبة والحمل.

2 - كيف يميز النظام بين إشارات PD الحقيقية وتداخل الضوضاء في الميدان؟

هذه هي التقنية الأساسية للنظام. وهي تُستخدم بشكل أساسي لقمع ورفض الضوضاء من مصادر مثل الإكليل والراديو والتلامس الضعيف وما إلى ذلك بشكل فعال من خلال 1) دمج تقنيات استشعار متعددة (على سبيل المثال، إشارات التردد فوق العالي وإشارات الترددات فوق العالية والترددات المتناهية الصغر في نفس الوقت)؛ 2) مزامنة الإشارة مع طور جهد الترددات المتناهية الصغر (تخطيط PRPD)؛ 3) توصيف أشكال موجات النبض؛ و4) خوارزميات ذكية (على سبيل المثال، تحليل التجميع، والتعرف على الذكاء الاصطناعي).

3 - هل يستطيع النظام تحديد المكوّن المعيّن الذي يعاني من عطل ما؟

يمكن. يمكن تحقيق توطين أعلى دقة من خلال التحليل المشترك متعدد أجهزة الاستشعار. على سبيل المثال، يمكن لمقارنة سعة إشارات التردد فوق العالي في مواقع مختلفة على الخزانة أن تحدد موقع المنطقة مبدئياً؛ ويمكن توجيه اتجاه هوائي التردد فوق العالي إلى حجرات محددة؛ وتتيح مجموعة من أجهزة استشعار التعريض الكهرومغناطيسي تحديداً مكانياً ثلاثي الأبعاد أكثر دقة.

4- كم عدد أجهزة الاستشعار التي يجب تركيبها على جانب واحد من مجموعة المفاتيح الكهربائية؟

وهذا يعتمد على هيكل وأهمية خزانة المفاتيح الكهربائية. والتكوين النموذجي هو: 1-2 جهاز استشعار TEV على سطح الخزانة للفحص الشامل، وجهاز استشعار واحد بالتردد فوق العالي في حجرة قاطع الدائرة أو حجرة عمود التوصيل للتشخيص عالي الدقة، وجهاز استشعار HFCT على الأسلاك الأرضية في أطراف الكابلات الواردة والصادرة.

5 - هل يمكن تعديل هذا النظام على مجموعة المفاتيح الكهربائية العاملة بالفعل؟

بالكامل. جميع أجهزة الاستشعار في النظام ذات تصميم غير تدخلي ويمكن تركيبها مباشرة على الجزء الخارجي من خزانة المفاتيح الكهربائية في أثناء التشغيل، ولا تتطلب عملية التركيب بأكملها انقطاع التيار الكهربائي، وهي آمنة وسريعة.

6 - ما الذي ينبغي القيام به عندما يصدر النظام إنذاراً؟

سيصدر النظام مستويات مختلفة من الإنذارات (على سبيل المثال “انتباه”، “خطير”) وفقًا لخطورة مشكلة PD. بعد تلقي الإنذار، يجب على موظفي التشغيل والصيانة أن يجمعوا أولاً نوع العيب ومعلومات الموقع التي يقدمها برنامج التشخيص، ثم يمكنهم استخدام مفتش PD المحمول لإجراء مراجعة في الموقع، وبناءً على نتائج الحكم الشامل، صياغة الخطوة التالية من خطة الصيانة أو خطة فحص انقطاع التيار الكهربائي.

لماذا تختار حل مراقبة الانبعاثات المحلية للمفاتيح الكهربائية من Inotera؟

INNOTD (Fuzhou) Sales Co. مكرسة لتوفير تقنية مراقبة على مستوى عالمي عبر الإنترنت لأصول الطاقة الحرجة.

• التكامل والتكامل متعدد التقنيات والتكامل بين التقنيات المتعددة:: نظامنا قادر على نقلTev, uhf, uhf, AE, HFCTيتم دمج مجموعة متنوعة من تقنيات الرصد بسلاسة تحت منصة واحدة لتحقيق التشخيص المتقاطع والتشخيص الاندماجي للمعلومات متعددة الأبعاد، مما يحسن بشكل كبير من دقة التشخيص وموثوقيته.
• خوارزميات التشخيص الذكية المتقدمة:: يحتوي النظام على نظام مدمج يعتمد على مكتبة عينات ضخمة منمحرك التعرّف الذكي على خرائط PRPDوخوارزميات إخماد الضوضاء التي يمكنها تحديد أنواع العيوب تلقائيًا وتحويل البيانات الخام المعقدة إلى استنتاجات تشخيصية واضحة وقابلة للتنفيذ.
• أجهزة موثوقة للغاية من الدرجة الصناعية:: جميع أجهزة الاستشعار ووحدات الاستحواذ لدينا مصممة للبيئات الكهرومغناطيسية القوية في المحطات الفرعية، وقد اجتازت اختبارات التوافق الكهرومغناطيسي EMC الأكثر صرامة، ولديها قدرة ممتازة على التكيف البيئي لضمان التشغيل المستقر على المدى الطويل.
• خدمة المعالجة الكاملة الاحترافيةتوفر لك Inotera خدمات احترافية شاملة بدءًا من المسح الأولي للموقع وتصميم تحسين نقاط القياس إلى تركيب النظام وتشغيله والتدريب الفني والتحليل المستمر للبيانات والدعم التشخيصي.

إن اختيار Inotera هو اختيار واقي أمان لحالة العزل في جميع الأحوال الجوية وذكي للغاية لأصول مجموعة المفاتيح الكهربائية الخاصة بك.

محتوى هذه المقالة هو مجرد علم تقني عام ولا يمثل أداء ومواصفات أي منتج محدد لشركتنا. للحصول على معلومات مفصلة عن المنتج والحلول وعروض الأسعار، يرجى التأكد من الاتصال بنا للحصول على...].

اتصل بنا اليوم للحصول على حل مراقبة التفريغ الجزئي عبر الإنترنت مصمم خصيصًا لمجموعة المفاتيح الكهربائية الخاصة بك.