変圧器の部分放電オンライン監視とは？部分放電の原理と検出方法の詳細

• ローカリゼーションの定義部分放電は、変圧器の絶縁システムの局所的な領域で発生する放電現象であり、絶縁媒体全体では発生しない。絶縁劣化の初期兆候であり、放置すると絶縁破壊まで進行する。
• オンライン・モニタリング方式変圧器部分放電オンライン監視システムは、センサーの変圧器本体の設置により、24時間体制で超音波、高周波電流、超高周波電磁波信号により発生する局所放電を捕捉し、非侵入型のリアルタイム監視を実現します。
• マルチセンサーフュージョン単一のセンサーでは、ローカル・エミッション信号の一部の周波数帯域しか捉えることができないため、最新のローカル・エミッション・モニタリング・システムでは、一般的に超音波＋高周波電流＋超高周波の3-in-oneセンサーを組み合わせて使用し、より広い範囲の検出周波数帯域をカバーしている。
• 診断マッピングPD信号を3次元PRPD(Phase Resolved Partial Discharge Profile)とPRPS(Phase Resolved Pulse Sequence Profile)に変換し、プロファイルの特徴から放電の種類と重症度を特定します。
• ノンストップ・インストールセンサーの非侵入型取り付け - 超音波センサーは変圧器タンクの外側に、高周波電流センサーはアース線に取り付けられるため、停電の心配がありません。

1.部分放電のメカニズム

変圧器の絶縁システムは、絶縁油、絶縁紙、絶縁段ボールなどさまざまな材料で構成されている。製造工程で微小な空隙や不純物が残ることがあり、絶縁材料は徐々に老朽化し、運転中に欠陥が生じる。これらの欠陥部分の電界強度が局部絶縁破壊電界強度を超えると、部分放電が発生する。

部分放電のエネルギーは完全絶縁破壊のエネルギーに比べればはるかに小さいが、各放電は絶縁材料に小さな不可逆的損傷を引き起こす。長期間にわたって蓄積されたこれらの小さな損傷は徐々に拡大し、最終的には絶縁システムの完全な故障につながります。このプロセスは数ヶ月から数年続く可能性があり、オンライン・モニタリングのための早期警告の窓がたくさん残されています。

2.3つのコア検出方法

3.局所リリースモニタリングのワークフロー

3.1 信号の取得

センサーは、トランス内部で発生する局所放電信号を連続的に受信します。システムは多チャンネル同時取り込みをサポートし（通常4または6チャンネル）、高速取り込みカードは、完全なPDパルス波形を確実に取り込むために、高いサンプリングレートで信号をデジタル化します。

3.2 信号分離とフィルタリング

変電所環境には、携帯電話信号、トランシーバー、スイッチング操作による過渡電流など、大量の電磁干渉が存在し、センサーに応答を発生させる可能性があります。このシステムは、デジタル・フィルタリングとパターン認識アルゴリズムによって、実際の局所放電信号を環境干渉から分離します。

3.3 グラフの生成と診断

分離されたPD信号は、位相、振幅、繰り返し周波数の3次元でカウントされ、3次元のPRPDマップが生成される。異なる種類の放電（内部放電、表面放電、コロナ放電、浮遊放電）は、PRPDマップ上で異なる特徴分布を持ち、診断アルゴリズムはそれに応じて放電の種類を決定する。

3.4 トレンド追跡とアラート

このシステムは、流出振幅、流出頻度、流出タイプのトレンド変化を継続的に追跡し、指標が設定されたしきい値を超えたとき、またはトレンドが異常に加速したときに、O&M担当者に通知するアラートを自動的にプッシュする。

4.局所的モニタリングの価値

部分放電は、変圧器の絶縁障害を最も早く検出できる信号です。油クロマトグラフィが故障の化学生成物を、温度モニタリングが故障の熱影響を検知するのに対し、局所放電モニタリングは放電現象そのものを直接検知します。

絶縁の問題が主なリスクである変圧器（例えば、古い変圧器、頻繁な過電圧ショックを受ける変圧器）の場合、局所放電モニタリングは最も敏感な早期警告を提供する。放電は、アセチレンがオイルクロマトグラフィーで検出されるまでにかなり深刻になることがあり、局所放電モニタリングは放電の初期段階で信号を捕らえることができます。

5.よくある質問

5.1 Q. 局所排気ガスモニタリングと油クロマトグラフィーモニタリングのどちらが重要ですか？

A: この 2 つは異なる断層を対象としており、互換性はありません。局所放電は放電現象を直接見ますが、オイルクロマトグラフィは故障によって生成されたガス生成物を見ます。絶縁不良による放電故障の場合、局所放電の方が早く発見できます。理想的なソリューションは、両方を併用することです。

5.2 Q. 地元の無線モニタリングでは、誤報が多いのですか？

A: 初期のローカル無線モニタリングシステムは、主に複雑な電磁環境と現場での多くの干渉信号が原因で、誤報率が高いという問題を抱えていました。デジタル・フィルタリングとパターン認識技術の発展により、最新のシステムの干渉抑制能力は大幅に向上しました。マルチセンサー・クロスバリデーションも誤報率の低減に役立っています。

5.3 Q. 3つのテストは同時に行わなければならないのか？

A: 必ずしもそうではありません。超音波＋高周波電流の2センサーの組み合わせは、すでにほとんどのシナリオのニーズを満たすことができます。UHF方式はより強力な干渉防止能力を持ちますが、設置がより複雑になり、通常、重要な変圧器や特に複雑な電磁環境を持つ現場に使用されます。センサーの組み合わせは、変圧器の実際のニーズと現場の状況に応じて選択できます。

5.4 Q: 局所放電センサーの設置には変圧器の停止が必要ですか？

A: 超音波センサーと高周波電流センサーは停電がなくても取り付け可能です。超音波センサーはタンク壁面に直接取り付け、高周波電流センサーはアース線に取り付けることができます。追加の高周波内蔵センサーは変圧器の製造時に予め取り付けるか、停電メンテナンス時に取り付ける必要があります。

5.5 Q: 放流マップの見方は？また、どのような放流なのでしょうか？

A: PRPD図の横軸は工業周波数の位相、縦軸は放電振幅、色は放電の周波数を表す。内部放電は通常、位相の第1象限と第3象限に現れ、表面に沿った放電はより広く分布し、コロナ放電は電圧ピーク付近に集中する。診断ソフトウェアは自動的に放電の種類を表示し、O&M担当者はプロットの形態から経験的に判断することもできます。

6.選考に関する推奨事項

6.1 220kV以上の主変圧器には、超音波＋高周波電流＋UHFのスリー・イン・ワン・プログラムを装備することが推奨される。

6.2 一般的な配電用変圧器には、コストが安く設置が簡単な超音波シングルセンサーソリューションが利用できる。

6.3 単に複数のセンサーデータを並べて表示するのではなく、マルチセンサーフュージョン診断機能を備えたシステムを選択する。

免責事項：本記事の内容は、技術的な意見交換や参考のためのものであり、いかなる形の調達確約や契約提案を構成するものではありません。製品の技術パラメータ、構成、価格については、実際の契約および技術合意が優先するものとする。本記事に含まれる技術データおよび事例は、公開情報および技術慣行によるものであり、予告なく更新される場合があります。

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