Je online monitorovanie stavu GIS ovplyvnené elektromagnetickým rušením?
Zanechajte správu
Ak ste prevádzkovateľom elektrickej siete alebo správcom aktív GIS (Gas Insulated Switchgear), pravdepodobne ste sa opreli o online monitorovanie stavu, aby ste udržali kritické zariadenia v spoľahlivom chode. Už roky dodávame špecializované online riešenia na monitorovanie stavu GIS a jedna otázka sa objavuje častejšie ako ktorákoľvek iná:Je online monitorovanie stavu GIS ovplyvnené elektromagnetickým rušením (EMI)?Je to opodstatnená obava – GIS funguje vo vysokonapäťových a vysokoprúdových prostrediach, kde je EMI všadeprítomné a údaje z monitorovacích systémov sú záchranným lanom pre prediktívnu údržbu. Poďme si to rozobrať, uzemniť v reálnych výzvach a vysvetliť, ako naše riešenia riešia tento problém.
Po prvé, poďme pripraviť scénu: GIS je kompaktný, efektívny a teraz všadeprítomný v rozvodniach, ale jeho uzavretý, kovovo uzavretý dizajn neeliminuje EMI – formuje ho. Zakaždým, keď sa istič uvedie do činnosti, aktivuje sa zvodič prepätia alebo sa vypne poruchový prúd, generuje prechodné elektromagnetické impulzy (EMP), ktoré sa vlnia cez rozvodňu. Tieto impulzy môžu unikať alebo sa spájať so susednými káblami, senzormi a monitorovacími zariadeniami, ktoré tvoria online monitorovanie stavu GIS. Rizikom nie je len malý hluk; ide o vynechanie skorých príznakov zlyhania (ako čiastočné vybitie) alebo falošné upozornenia, ktoré plytvajú zdrojmi údržby.
Za posledné desaťročie sme spolupracovali s viac ako 20 klientmi v Severnej Amerike a Európe a naše tímy na mieste zdokumentovali problémy súvisiace s monitorovaním EMI z prvej ruky. Skoré inštalácie základných monitorovacích systémov (bežné snímače pripojené k napájacím káblom) mali pravidelne 15 – 20 % falošne pozitívnych upozornení na čiastočné vybitie počas prvých troch rokov našej činnosti. Jeden klient zo Stredozápadu oznámil zvýšenie monitorovania vlhkosti plynu SF6 o 30 ppm pri každom prepnutí blízkeho transformátora, čo prinútilo operátorov manuálne overiť namerané hodnoty namiesto toho, aby dôverovali údajom v reálnom čase. Vtedy sme sa dozvedeli: EMI nie je teoretický problém – je to každodenná prevádzková prekážka pre neoptimalizované online monitorovanie stavu GIS.
Poďme konkrétne k tomu, ako EMI interaguje s bežnými parametrami monitorovania GIS. Po prvé, monitorovanie kvality plynu SF6: SF6 je izolačným jadrom GIS na zhášanie oblúka, takže úniky, rozklad alebo vlhkosť sú kritickými signálmi skorého zlyhania. Naše snímače SF6 prvej generácie využívali analógové káblové pripojenia, ktoré zachytávali EMI v bežnom režime z prípojníc rozvodne. EMI by skresľovalo hodnoty napätia, čím by bolo ťažké rozlíšiť skutočné vedľajšie produkty rozkladu SF6 (ako SO2 alebo H2S) od elektrického šumu. Neskôr sme tieto senzory prepracovali s diferenciálnym spracovaním signálu, káblom s tienenou krútenou dvojlinkou (STP) a filtrom šírky pásma vyladeným tak, aby eliminovali prechodové frekvencie rozvodne (1 kHz – 1 MHz, najbežnejší zdroj šumu spínania GIS). Výsledok? Falošné hodnoty SF6 klesli pri testovaní klientov o 89 %. Ak hľadáte účelový systém, ktorý integruje toto zníženie hluku, pozrite si našeSystém monitorovania plynu Sf6navrhnuté výhradne pre prostredia GIS.
Ďalej monitorovanie čiastočného výboja (PD) – to je miesto, kde rušenie EMI zasiahne najťažšie, pretože samotný PD je malý elektrický signál (nanoampéry, pikokulomby) skrytý vo vysokonapäťovom šume pozadia. Raz sme podporili klienta v Texase, kde ich nešpecializovaný monitorovací systém PD vynechal kritickú internú PD v 230 kV GIS šachte, pretože senzor nebral do úvahy 50 kA poruchové prúdy rozvodne. Porucha nakoniec spôsobila 4-hodinový výpadok, ktorý stál elektráreň 2 milióny dolárov na stratených príjmoch. Táto skúsenosť nás prinútila vybudovať našeOnline systém na monitorovanie čiastočného vybitia pre Gisktorý využíva dve vrstvy potlačenia EMI: po prvé, vysokofrekvenčné prúdové prevodníky (HFCT) s kovovým tienením, ktoré sa pripája priamo k uzemnenému krytu GIS na izoláciu signálov PD od vonkajšieho šumu. Po druhé, proprietárny algoritmus, ktorý krížovo odkazuje na časovo označené hodnoty PD s protokolmi udalostí rozvodne (operácie ističov, aktivácie zvodičov prepätia), aby sa odfiltrovali prechodné špičky EMI. Pri následnom testovaní s týmto texaským klientom systém detegoval interné PD 12 mesiacov pred akýmkoľvek ďalším príznakom zlyhania, s nulovými falošnými výstrahami z udalostí spínania rozvodne.
Zvodiče prepätia sú ďalším kritickým komponentom GIS a ich monitorovanie (pre zvyškový prúd a zvodový prúd) je tiež citlivé na EMI. Keď úder blesku zasiahne rozvodňu, zvodič prepätia odkloní prúd a generuje masívne EMI, ktoré môže skresliť hodnoty zvodového prúdu. Videli sme, že klienti používajú generické snímače zvodového prúdu, ktoré počas búrky čítajú 5-násobok skutočnej hodnoty, čo vedie k zbytočným výmenám zvodičov prepätia. nášMonitorovanie prepäťovej ochranysystém využíva Rogowského cievky s magnetickým tienením na zoslabenie EMI s frekvenciou blesku, spárované s krytmi odolnými voči poveternostným vplyvom, ktoré blokujú vonkajší RF šum. Jeden klient na Floride uviedol, že počas búrky kategórie 2 si náš systém monitorovania zvodičov prepätia zachoval presnosť údajov 98%, zatiaľ čo všeobecný systém susednej siete mal stratu údajov 70%. To je rozdiel medzi dizajnom odolným voči EMI a dodatočnými opravami.
Teraz by vás mohlo zaujímať: existuje spôsob, ako úplne eliminovať vplyv EMI? Krátka odpoveď je nie – rozvodne budú mať vždy elektrický šum, ale moderné online monitorovanie stavu GIS môže byť navrhnuté tak, aby ho účinne zmiernilo. Kľúčom nie je len nákup akéhokoľvek monitorovacieho systému; je to výber jedného navrhnutéhopre prostredia GIS, ktoré nie sú opätovne použité z priemyselných alebo nízkonapäťových nastavení.
Poďme sa venovať bežným mýtom, ktoré počúvame od skeptických správcov aktív. Mýtus 1: "Optická kabeláž eliminuje EMI, takže by som mal namiesto tienenej medi použiť vlákno." Aj keď vlákno je odolné voči elektrickému EMI, stále dokáže zachytiť optický šum z okolitého svetla alebo tepla z rozvodne a jeho inštalácia v dodatočne namontovanom GIS (kde musíte vŕtať cez kovové kryty) je nákladnejšia. Naši klienti, ktorí majú zmiešanú tienenú meď pre komunikáciu so senzormi a vlákno pre backhaul, získajú to najlepšie z oboch svetov: nízke náklady, vysoké potlačenie šumu a spoľahlivé údaje na dlhé vzdialenosti. Mýtus 2: "EMI ovplyvňuje iba káblové systémy, takže bezdrôtové monitorovanie je lepšie." Bezdrôtové systémy (ako LoRa alebo Wi-Fi) sú citlivé na RF EMI z blízkych vysielačov alebo riadiacich zariadení rozvodne a ich dátové pakety môžu byť poškodené počas vysoko prechodných udalostí. Testovali sme bezdrôtové aj káblové možnosti a zistili sme, že káblové, EMI-odolné systémy majú o 12 % vyššiu dostupnosť dát v prostrediach rozvodní, a to aj počas špičkových prepínacích operácií.
Za posledných päť rokov sa naša klientská základňa rozrástla o 35 % – väčšinou z ústneho podania. Jedna veľká spoločnosť v Kanade prešla z troch rôznych všeobecných monitorovacích systémov na náš kompletný online balík na monitorovanie stavu GIS a oznámila: „Predtým sme trávili 10 hodín týždenne overovaním falošných výstrah, teraz je to menej ako 1 hodina a na jar sme zachytili chybu GIS, ktorá by spôsobila výpadok.“ To je skutočná odplata za riešenie EMI pri monitorovaní: získate presné a použiteľné údaje, ktoré vám umožnia plánovať údržbu, nie reagovať na poruchy.
Ak sa v súčasnosti stretávate s problémami súvisiacimi s EMI pri online monitorovaní stavu GIS alebo chcete prejsť na systém vytvorený pre prostredie rozvodní s vysokou hlučnosťou, radi vám prejdeme naše riešenia. Náš inžiniersky tím má skúsenosti na mieste s 110 kV až 500 kV GIS inštaláciami a môžeme poskytnúť vlastný plán na zníženie hluku prispôsobený rozmiestneniu vašej rozvodne. Či už potrebujete cielené monitorovanie SF6, komplexnú detekciu PD alebo sledovanie zvodičov prepätia, naše riešenia sú navrhnuté tak, aby fungovali aj v tých najnáročnejších prostrediach. Ak sa chcete dozvedieť viac o našich účelových systémoch, vrátane našich špecializovaných nástrojov na monitorovanie plynu SF6 a čiastočného vypúšťania, prezrite si naše online zdroje alebo kontaktujte náš predajný tím, aby sme prediskutovali vaše špecifické potreby. Sme tu, aby sme vám pomohli premeniť spoľahlivé monitorovacie údaje na konkrétne zlepšenia výkonu siete.
Referencie
- IEEE Std C37.122.1-2018, „Sprievodca IEEE pre plynom izolované rozvodne (GIS) pre vysokonapäťové energetické systémy“
- Wang, Y., a kol. (2021). "Zmiernenie elektromagnetického rušenia pre monitorovanie čiastočného vybitia v rozvodniach GIS." IEEE Transactions on Power Delivery, zv. 36, č. 4, str. 1897-1905.
- Pracovná skupina Medzinárodnej rady pre veľké elektrické systémy (CIGRE) A3.26. (2019). "Monitorovanie stavu plynom izolovaného rozvádzača: Najlepšie postupy pre odolnosť proti EMI." Brožúra CIGRE 762.
- Americký úrad pre štandardy (ABS). (2022). "Pokyny pre online monitorovanie stavu vo vysokonapäťových rozvodniach."
