La descarga parcial es una "señal temprana" de degradación del aislamiento en equipos eléctricos de alto voltaje, pero la señal que genera es extremadamente débil y tiene una amplia banda de frecuencia, que se extiende desde varios kilohercios hasta varios gigahercios. Si el rango de frecuencia no se selecciona correctamente, se perderá la señal de descarga real o la interferencia de comunicación en el sitio y el ruido del convertidor de frecuencia se informarán como descarga parcial. El equipo técnico de Wuhan UHV Power Technology Co., Ltd. señaló que la selección del rango de frecuencia es esencialmente un punto de equilibrio entre "sensibilidad" y "capacidad antiinterferencia", y este punto de equilibrio depende del tipo de equipo probado y del entorno electromagnético del sitio.
Cinco bandas de frecuencia convencionales, cada una con su propio "campo de batalla"
En la actualidad, las principales bandas de frecuencia de detección de descargas parciales de la industria se dividen aproximadamente en cinco categorías, cada una con límites aplicables claros.
El rango de baja frecuencia (10kHz~1MHz) es el método tradicional de corriente de pulso. Este método está avalado por normas como IEC 60270 y GB/T 7354-2018. Mide directamente la carga de los pulsos de descarga a través de condensadores de acoplamiento y puede proporcionar resultados cuantitativos en unidades picoku (pC).
El método de corriente de alta frecuencia (HFCT, 3MHz~30MHz) eleva la ventana de frecuencia en un orden de magnitud. El sensor se sujeta al cable de tierra o a la capa protectora del cable del dispositivo, junto con la corriente de alta frecuencia inducida por el pulso de descarga en el circuito de tierra. Esta banda de frecuencia evita el ruido de frecuencia industrial y la mayoría de las interferencias de baja frecuencia, mientras que la energía de los pulsos de descarga sigue siendo considerable dentro de este rango. Según los datos técnicos de la industria, la atenuación de la señal del método de corriente de alta frecuencia en cables de polietileno reticulado es de sólo 0,5 dB/100 m, lo que puede admitir la detección de segmentos de cable de larga distancia. HFCT es el método principal para la inspección en vivo y el monitoreo en línea de equipos como cables, transformadores y reactores.
El método de voltaje de tierra transitorio (TEV, 3MHz-80MHz) está diseñado para equipos cerrados de metal. Cuando se produce una descarga dentro del tablero, los rápidos pulsos de corriente causarán cambios de potencial transitorios en las uniones, bridas y conexiones a tierra del gabinete. Los sensores TEV pueden capturar esta señal en la superficie del gabinete. Sus características son la ausencia de necesidad de conexiones eléctricas, su funcionamiento sencillo y su idoneidad para una inspección rápida de los cuadros. Sin embargo, la intensidad de la señal TEV se ve muy afectada por la estructura del gabinete y el estado de acoplamiento del sensor, y no es apropiado comparar directamente las lecturas en diferentes gabinetes horizontalmente.
El método de frecuencia ultraalta (UHF, 300MHz~3GHz) es actualmente la solución antiinterferencias más sólida. El tiempo de subida del pulso de descarga es extremadamente corto y la energía espectral correspondiente todavía está concentrada en la banda de frecuencia ultraalta. La banda de frecuencia UHF está lejos de la frecuencia eléctrica, la radiodifusión y la mayor parte del ruido industrial, tiene una relación señal-ruido extremadamente alta y puede capturar señales de descarga extremadamente débiles. El equipo GIS es el principal campo de batalla de UHF: la cavidad metálica coaxial en sí misma es una guía de ondas electromagnéticas natural, donde las señales UHF se propagan con una atenuación mínima y la carcasa también puede proteger contra interferencias externas. La detección de descarga interna de transformadores sumergidos en aceite también es aplicable a UHF. Sin embargo, cabe señalar que UHF proporciona principalmente amplitudes relativas y, para obtener resultados cuantitativos a nivel de pC, la calibración aún debe realizarse junto con el método estándar de corriente de pulso.
El método ultrasónico (AE, 20 kHz ~ 300 kHz) toma otro camino: mide ondas sonoras en lugar de señales eléctricas. Las ondas de vibración mecánica generadas por la descarga son recibidas por sensores piezoeléctricos en la superficie del equipo y no se ven afectadas por interferencias electromagnéticas. El posicionamiento de descarga superficial de aparamenta y GIS, la investigación de fuentes de sonido anormales en bushings de transformadores y las ondas ultrasónicas son herramientas efectivas. Su debilidad es que la atenuación de la propagación de la señal dentro del dispositivo es relativamente grande y su sensibilidad a la descarga interna profunda no es tan buena como la de UHF.
El primer paso en la selección: primero mirar el equipo, luego mirar el entorno.
Una vez determinadas las características técnicas de cada banda de frecuencia, la lógica de selección queda clara. Los técnicos de Wuhan UHV enfatizan repetidamente un principio al analizar sistemas de detección de descargas parciales: el rango de respuesta de frecuencia debe coincidir con las características de la señal del equipo probado, y el error causado por la falta de coincidencia de frecuencia es a menudo más grave que el problema de precisión del instrumento en sí.
A nivel práctico, UHF es el método preferido para la detección de descargas internas de GIS y aparamenta encapsulada en metal, combinado con verificación de posicionamiento ultrasónico; La evaluación del estado de aislamiento de cables y devanados de transformadores y la señal de corriente de alta frecuencia de HFCT pueden reflejar mejor las características de descarga en el circuito de puesta a tierra; La combinación de TEV y ondas ultrasónicas es la más eficiente para la inspección diaria de aparamenta. Ambas son inspecciones no invasivas que no requieren cortes de energía ni desmontaje de equipos. Si el objetivo es obtener un valor pC cuantitativo que cumpla con el estándar IEC 60270, como pruebas de fábrica o pruebas de tipo, entonces es necesario volver al método estándar de corriente de pulso en el rango de baja frecuencia.
El entorno electromagnético del lugar es otro factor decisivo. En lugares con densas fuentes de interferencia, como subestaciones y plantas industriales, los instrumentos de baja frecuencia se ven fácilmente abrumados por las señales de convertidores de frecuencia, rectificadores y estaciones base de comunicaciones.
Rango de frecuencia ajustable: un indicador de selección subestimado
Vale la pena señalar que la frecuencia de medición de algunosprobadores de descargas parcialesNo es un valor fijo, pero se puede ajustar dentro de un rango determinado. Este diseño ajustable tiene un gran valor en el uso práctico: cuando hay interferencias graves en el sitio, la banda de paso se puede ajustar, sacrificando algo de energía de la señal a cambio de una relación señal-ruido más alta; En entornos de laboratorio con interferencia mínima, se puede utilizar un ancho de banda amplio para obtener formas de onda de pulso de descarga más completas.
Al seleccionar, si solo observa el parámetro general de "rango de frecuencia 10 kHz ~ 1 MHz", es fácil pasar por alto la adaptabilidad en el sitio que brinda la capacidad de ajuste de frecuencia. Para unidades de operación y mantenimiento que necesitan cambiar entre múltiples entornos, el rango de frecuencia ajustable es más práctico que la propia "banda ancha".
El rango de frecuencia es el primer umbral para seleccionar unprobador de descargas parcialesy también el lugar más fácil de pisar. Omitir este paso para comparar la sensibilidad, el número de canales o la funcionalidad de análisis a menudo da como resultado la compra de un dispositivo con parámetros atractivos pero que en realidad no se pueden utilizar. Primero, determine en qué banda de frecuencia está "hablando" el dispositivo probado y luego elija un instrumento que pueda entender esa banda de frecuencia. La dirección de selección no estará equivocada.