استراتژی تعمیرات و نگهداری برای پشتیبانی از امنیت انرژی منطقه ی خلیجی
مهر ۱۶, ۱۳۹۸
تجربیات عملی با آخرین تکنولوژی تجهیزات نظارتی برقگیر (SmartCOUNT) بخش ۱
آبان ۷, ۱۳۹۸

تشخیص تخلیه کرونا به کمک اشعه فرا بنفش در خطوط انتقال قدرت

 

چکیده

تخلیه کرونا یک پدیده شایع در عایق های خارجی خطوط انتقال قدرت است و در صورت عدم شناسایی موثر ممکن است نقص جدی در شبکه ایجاد کند. فناوری تصویربرداری ماوراء بنفش (UV) در سال­های اخیر به طور گسترده ای برای تشخیص تخلیه کرونا در صنعت مورد استفاده قرار گرفته است، اما برخی از عوامل مؤثر کارکرد مشخص نیستند. در این مقاله از رشته­های آلومینیومی که در خطوط انتقال توان رایج است به عنوان الکترود استفاده شد، در حالی که یک تصویرگر ماوراء بنفش SuperB برای تشخیص خطا مورد استفاده قرار گرفت. نرخ شمارش فوتون با فاصله مختلف، میدان الکتریکی، طول رشته های آلومینیومی و اشعه ماوراء بنفش شناسایی شده است. پس از آنالیز رگرسیون چند متغیره (MRA) محاسبه عملکرد بین تعداد فوتون و عوامل مختلف انجام شد.

 

کلمات کلیدی: تخلیه کرونا، خطوط انتقال، تشخیص خطا، عکس برداری فرا بنفش، آنالیز رگرسیون چند متغیره

 

مقدمه

با توسعه ولتاژ فوق فشار قوی (EHV) و ولتاژ فوق فوق فشار قوی (UHV)، مشکل محیطی الکترومغناطیسی ناشی از تخلیه کرونای هادی مورد توجه قرار گرفت [۱-۳]. تخلیه کرونا می­تواند پدیده منفی مانند تداخل رادیویی، سر و صدای شنیداری، تشکیل ازن و واکنش الکتروشیمیایی را ایجاد کند [۴-۶]. تشخیص نقص تخلیه کرونا در سال­های اخیر به بازرسی­های روزانه در خطوط انتقال اضافه شده است [۷].

تخلیه کرونا در خطوط انتقال اغلب در ترمینال ولتاژ بالای amour ، split ، سطح رسانا و انتهای رشته های آلومینیومی شکسته شده ناشی از برخورد صاعقه یا گالوپینگ رسانا اتفاق می­افتد. و تأثیر رشته­های آلومینیومی شکسته­شده بسیار واضح است، نه تنها با اعوجاج میدان الکتریکی در انتهای رشته ها، تخلیه کرونا ایجاد می­شود، بلکه تأثیر بدی بر رفتار مکانیکی هادی نیز می­گذارد ، این نقص باعث آسیب جدی می­شود اگر امنیت انتقال به موقع رفع نشود [۸]. بنابراین یافتن و رفع رشته های آلومینیومی شکسته در مراحل اولیه در گشت خطوط انتقال بسیار مهم است.

تخمین سنتی و ترموگرافی مادون قرمز تأثیر خوبی در تشخیص رشته­های آلومینیومی شکسته­شده نخواهید داشت. برای تخمین، افراد ممکن است اختلال بینایی داشته باشند و تخلیه کرونا تقریباً در شب شدت می­یابد [۹]. در حالی که فناوری گرماسنج مادون قرمز قادر به تشخیص نقص با اثر الکتریکی متوالی است، اما تخلیه کرونا باید جدی باشد، بنابراین تشخیص گرمای کم ناشی از مراحل اولیه­ی تخلیه کرونا قابل تشخیص نمی­باشد [۱۰،۱۱]. بنابراین از فناوری ترموگرافی مادون قرمز به طور گسترده­ای در تشخیص کرونا در فضای باز و در خطوط انتقال استفاده نمی شود. فناوری تصویربرداری ماوراء بنفش قادر به گرفتن فوتون با طول موج خاص سیگنال UV است، و سپس با تصمیم گیری در مورد نقطه تخلیه کرونا، با نور مرئی ترکیب می­شود. و میزان تخلیه براساس میزان شمارش فوتون قضاوت می­شود.

تصویربرداری ماوراء بنفش مورد بررسی قرار گرفت و برای شناسایی پدیده تخلیه کرونا توسط ایجاد حادثه در سریعترین زمان انجام شد. این تجهیز که می­تواند نقطه تخلیه با درجه حرارت پایین در مرحله اولیه تخلیه را پیدا کند، در حال حاضر یکی از اصلی ترین روش­های تشخیص تخلیه کرونا در جهان است [۱۲]. از دهه ۱۹۸۰، EPRI سعی در استفاده از تصویرگر ماوراء بنفش برای آزمایش تخلیه در خطوط انتقال داشت [۱۳-۱۵]، و دستاوردهای خوبی کسب نمود. در چین نیز عملکرد در شرایط واقعی نیز تثبیت شده است.

مراجع [۱۶ ، ۱۷] تحقیق در مورد عملکرد تخلیه کرونای عایق در ولتاژ مختلف اعمال شده، به کمک تصویرگر UV برای اندازه گیری دبی استفاده شده است. در مرجع [۱۸] چندین فاکتور تأثیر در تصویربرداری ماوراء بنفش مورد بررسی قرار گرفت، مانند میزان شمارش فوتون، تشخیص فاصله و ظرفیت تخلیه. مراجع [۱۹ ، ۲۰] در مورد اصل تصویر برداری UV بحث کرده­اند و سپس از تصویرگر ماوراء بنفش SuperB برای تشخیص کرونای تجهیزات برقی در خطوط انتقال استفاده شده است. در مرجع [۲۱] از تصویرگر UV برای تصمیم گیری ولتاژ شروع کرونای هادی در شرایط خشک یا بارانی استفاده شد. در این مقاله از نوع UV تصویر گر SuperB که توسط شرکت Ofil طراحی شده است، برای تشخیص تخلیه کرونا در بالای رشته­های آلومینیومی شکسته استفاده شد. و میدان الکتریکی، طول رشته، فاصله ردیابی و سطح بدست آمده مورد بررسی قرار گرفت. سپس MRA برای محاسبه عملکرد بین تعداد فوتون و فاکتورها انتخاب شد.

 

معرفی آزمایش

سیستم تست

این آزمایش در یک سالن محافظت شده به ابعاد ۶۶ در ۳۰ در ۱۸ متر و مدل آزمایش ۴*LGJ300/4 ، فضای بسته و باند شده در ۴۵ سانتی متر، و ارتفاع ۸/۶ متر انجام شد، تصویر مدل در شکل ۱ قابل مشاهده می­باشد.

و درجه حرارت رطوبت نسبی تقریباً بین ۴/۸ و ۸/۱۰ درجه سانتیگراد بود. تصویر UV با نوع DayCor SuperB در شکل ۲ نشان داده شده است. و منبع ۵۰ هرتز با حداکثر ۱۰۰۰ کیلوولت و ۱۰۰۰ کیلوولت آمپر در شکل ۳ نشان داده شده است و نمودار شماتیک سیستم اندازه گیری در شکل ۴ آورده شده است .

اطلاعات رشته ­های آلمینیومی شکسته شده

رشته­های شکسته شده­ی آلمینیومی که در شکل ۵ قابل مشاهده است، در یکی از رسانا­های LGJ300/4 ولی با طول­های مختلف تنظیم شده است (شکل ۶ را ببینید).

و طول رشته، فاصله تشخیص، ولتاژ اعمال شده، میزان افزایش اشعه ماوراء بنفش در جدول ۱ نشان داده شده است. میدان الکتریکی سطح رسانا (نه در بالای رشته) توسط ANSOFT برای ولتاژ کاربردی برابر با ۷/۱۰ کیلوولت بر سانتیمتر ، ۶/۱۳ کیلوولت بر سانتیمتر ، ۴/۱۶ کیلوولت بر سانتیمتر و ۱۹٫۳ کیلوولت بر سانتیمتر و به ترتیب محاسبه می­شود.

محتوی عامل اثر
۱۰       ۸       ۶       ۴      ۲ طول رشته به سانتی­متر
        ۲۷۰   ۲۳۰   ۱۹۰   ۱۵۰ ولتاژ قابل پذیرش به کیلوولت
         ۱۳     ۱۱      ۹       ۷ فاصله تشخیص به متر
        ۱۲۰   ۱۰۰   ۸۰      ۶۰ بهره UV

 

نتایج و تحلیل

با استفاده از ضریب نفوذ متفاوت بر روی رشته ها، پدیده کرونا توسط تصویرگر UV تشخیص داده شد. محدودیت به دلیل طول کاغذ، یکی از آن­ها در شکل ۷ نشان داده شده است.

ما در شکل ۷ متوجه شده­ایم که با افزایش ولتاژ اعمال شده ، سرعت شمارش فوتون افزایش می­یابد، مانند ولتاژ اعمال شده ۱۵۰ کیلوولت (با میدان الکتریکی سطح رسانا ۷/۷ کیلوولت بر سانتی متر) در حالی که شمارش فوتون ۷۶۲۰ است. و با ولتاژ ۲۷۰ کیلوولت (با میدان الکتریکی سطح رسانا ۳/۱۹ کیلوولت بر سانتیمتر) تعداد شمارش فوتون به ۲۲۶۶۰ افزایش می یابد.

شکل ۷ تخلیه کرونا در بالای رشته شکسته­شده با ولتاژ مختلف اعمال شده (طول رشته ۱۰ سانتی متر ، فاصله تشخیص ۹ متر ، بهره UV 100 است).

 

تأثیر ولتاژ (میدان الکتریکی)

با ولتاژ کاربردی ۱۵۰ کیلوولت ، ۱۹۰ کیلوولت ، ۲۳۰ کیلوولت و ۲۷۰ کیلو ولت، میدان الکتریکی ۷/۱۰ کیلوولت بر سانتیمتر، ۶/۱۳ کیلوولت بر سانتیمت ، ۴/۱۶ کیلوولت بر سانتیمتر ، ۳/۱۹ کیلوولت بر سانتیمتر به ترتیب می­باشد، یک قسمت از نتیجه آزمایش در شکل ۸ نشان داده شده است.

تأثیر فاصله تشخیص

با فاصله متفاوت تشخیص ۷ متر، ۹ متر، ۱۱ متر، ۱۳ متر ، نتایج تا حدی در شکل ۹ نشان داده شده است.

نفوذ بهره­ی UV

با افزایش UV در آزمایش ، نتایج تا حدی در شکل ۱۰ نشان داده شده است. با این حال ، مشخصه UV بیشتر مربوط به ماژول پردازش سیگنال طراح تصویرگر UV است ، بنابراین ممکن است متفاوت از سایر تصاویر UV باشد.

تاثیر طول رشته

با طول متفاوت رشته بکار رفته بر روی سیم، نتایج تا حدی در شکل ۱۱ نشان داده شده است.

تحلیل رگرسیون چندمتغیره

MRA از تجزیه و تحلیل رگرسیون یک بعد ساخته شده است و برای بررسی ارتباط بین متغیر وابسته و چندین متغیر مستقل استفاده شده است. MRA به عنوان یک روش ریاضی مؤثر برای حل مشکل مهندسی عملی در نظر گرفته شده است.

معادله پیش بینی رگرسیون چندمتغیره در مورد میزان شمارش فوتون:

در معادله ، میدان الکتریکی باE ، کیلوولت بر سانتیمتر تنظیم شده است. فاصله تشخیص به صورت L ، بر حسب متر تعیین شد. میزان اشعه ماوراء بنفش به عنوان K تعیین شد. طول رشته به شکل s و بر حسب cm تعيين شد. و چند آزمون ضروری از جمله آزمون R ، F و T در معادله (۲) ، (۳) و (۴) نشان داده شد.


نتایج MRA و آزمون در جدول ۲ نمایش داده شد.

نتیجه آزمایش خوب است، بنابراین معادله رگرسیون در مورد شمارش فوتون عبارت است از:

نتیجه ­گیری

در این کار، رشته های آلومینیومی شکسته شده برای مدل آزمایش گرفته شد تا در مورد تشخیص تخلیه کرونا از تصویرگرهای ماوراء بنفش تحقیق کند. فاصله ردیابی تشخیص، میدان الکتریکی، طول رشته­ها و افزایش اشعه ماوراء بنفش مورد بررسی قرار گرفت در حالی که از MRA برای جمع بندی معادله رگرسیون در مورد میزان شمارش فوتون استفاده شد. این نتیجه گیری­ها به گسترش فناوری تصویربرداری UV در گشت های خطوط انتقال عملی تخلیه کرونا کمک شایانی می­کند.

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *