GIS çevrimiçi durum izleme sistemi elektromanyetik girişimden etkilenir mi?

Bir elektrik şebekesi operatörü veya GIS (Gaz Yalıtımlı Şalt Tesisi) varlık yöneticisiyseniz, kritik ekipmanların güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlamak için muhtemelen çevrimiçi durum izlemeden yararlanmışsınızdır. Yıllardır özel GIS çevrimiçi durum izleme çözümleri sunuyoruz ve bir soru diğerlerinden daha sık ortaya çıkıyor:GIS çevrimiçi durum izleme elektromanyetik girişimden (EMI) etkileniyor mu?Bu geçerli bir endişedir; GIS, EMI'nin her yerde mevcut olduğu ve izleme sistemlerinden gelen verilerin tahmine dayalı bakım için cankurtaran halatı olduğu yüksek voltajlı, yüksek akımlı ortamlarda çalışır. Hadi bunu parçalara ayıralım, gerçek dünyadaki zorluklara dayandıralım ve çözümlerimizin bu sorunu nasıl çözdüğünü açıklayalım.

Öncelikle sahneyi hazırlayalım: GIS kompakttır, verimlidir ve artık trafo merkezlerinde her yerde mevcuttur, ancak kapalı, metal muhafazalı tasarımı EMI'yi ortadan kaldırmaz, onu şekillendirir. Bir kesici her çalıştığında, bir parafudr devreye girdiğinde veya bir arıza akımı kesildiğinde, trafo merkezi boyunca dalgalanan geçici elektromanyetik darbeler (EMP) üretir. Bu darbeler, GIS çevrimiçi durum izlemesini oluşturan bitişik kablolara, sensörlere ve izleme cihazlarına sızabilir veya birleşebilir. Risk yalnızca küçük gürültü değildir; arızanın erken belirtileri (kısmi boşalma gibi) veya bakım kaynaklarının boşa harcanmasına neden olan yanlış uyarılar gözden kaçar.

Geçtiğimiz on yılda, Kuzey Amerika ve Avrupa'da 20'den fazla hizmet sağlayıcı müşteriyle çalıştık ve sahadaki ekiplerimiz EMI ile ilgili izleme sorunlarını ilk elden belgeledi. Temel izleme sistemlerinin (güç kablolarının yanına bağlanan kullanıma hazır sensörler) ilk kurulumlarında, işimizdeki ilk üç yılda düzenli olarak %15-20 hatalı pozitif kısmi deşarj uyarıları vardı. Bir Midwest müşterisi, yakındaki bir transformatör her değiştiğinde SF6 gaz nemi izleme özelliğinin 30 ppm oranında artış gösterdiğini, bunun da operatörleri gerçek zamanlı verilere güvenmek yerine okumaları manuel olarak doğrulamaya zorladığını bildirdi. İşte o zaman öğrendik: EMI teorik bir sorun değil; optimize edilmemiş GIS çevrimiçi durum izleme için günlük operasyonel bir engeldir.

EMI'nin ortak GIS izleme parametreleriyle nasıl etkileşime girdiğini biraz daha detaylandıralım. Birincisi, SF6 gaz kalitesinin izlenmesi: SF6, GIS'in yalıtkan ve ark söndürücü çekirdeğidir, dolayısıyla sızıntılar, ayrışma veya nem kritik erken arıza sinyalleridir. Birinci nesil SF6 sensörlerimiz, trafo merkezi baralarından ortak mod EMI'yi alan analog kablolu bağlantılar kullandı. EMI, voltaj okumalarını bozacak ve gerçek SF6 ayrışma yan ürünlerinin (SO2 veya H2S gibi) elektriksel gürültüden ayırt edilmesini zorlaştıracaktır. Daha sonra bu sensörleri diferansiyel sinyal işleme, korumalı bükümlü çift (STP) kablo ve trafo merkezi geçici frekanslarını (1 kHz–1 MHz, GIS anahtarlama gürültüsünün en yaygın kaynağı) ortadan kaldıracak şekilde ayarlanmış bir bant genişliği filtresiyle yeniden tasarladık. Sonuç? Yanlış SF6 okumaları müşteri testlerinde %89 oranında düştü. Bu gürültü azaltımını entegre eden amaca yönelik bir sistem arıyorsanız, ürünümüzü inceleyin.Sf6 Gaz İzleme SistemiCBS ortamları için özel olarak tasarlanmıştır.

Daha sonra, kısmi deşarj (PD) izleme - EMI girişiminin en çok vurduğu yer burasıdır çünkü PD'nin kendisi, yüksek voltajlı arka plan gürültüsü içinde gizlenmiş küçük bir elektrik sinyalidir (nanoamp'ler, pikokulomb'lar). Bir keresinde Teksas'ta, sensör trafo merkezinin 50 kA geçici arıza akımını hesaba katmadığı için uzman olmayan PD izleme sisteminin 230 kV GIS bölmesindeki kritik bir dahili PD'yi kaçırdığı bir müşterimize destek vermiştik. Arıza sonuçta 4 saatlik bir kesintiye neden oldu ve bu durum kamu hizmeti kuruluşunun 2 milyon dolarlık gelir kaybına mal oldu. Bu deneyim bizi,Gis için Online Kısmi Deşarj İzleme Sistemiiki katman EMI reddi kullanır: birincisi, PD sinyallerini harici gürültüden izole etmek için doğrudan GIS'in topraklanmış muhafazasına bağlanan metal korumalı yüksek frekanslı akım dönüştürücüler (HFCT'ler). İkincisi, geçici EMI artışlarını filtrelemek için zaman damgalı PD okumalarını trafo merkezi olay günlükleriyle (kesici işlemleri, parafudr aktivasyonları) çapraz referanslayan özel bir algoritmadır. Texas müşterisiyle yapılan takip testlerinde sistem, trafo merkezi anahtarlama olaylarından kaynaklanan sıfır yanlış uyarıyla dahili PD'yi diğer herhangi bir arıza belirtisinden 12 ay önce tespit etti.

Parafudrlar bir diğer kritik GIS bileşenidir ve bunların izlenmesi de (artık akım ve kaçak akım için) EMI'ye karşı savunmasızdır. Bir trafo merkezine yıldırım düştüğünde, parafudr akımı yönlendirerek kaçak akım okumalarını bozabilecek devasa EMI üretir. Müşterilerin, bir fırtına sırasında gerçek değerin 5 katı kadarını okuyabilen genel kaçak akım sensörleri kullandığını ve gereksiz parafudr değişimine yol açtığını gördük. BizimParafudr İzlemeSistem, harici RF gürültüsünü engelleyen, hava koşullarına dayanıklı muhafazalarla eşleştirilmiş, yıldırım frekansı EMI'sini azaltmak için manyetik korumaya sahip Rogowski bobinlerini kullanıyor. Florida'daki bir müşteri, Kategori 2 fırtınası sırasında, parafudr izleme sistemimizin %98 veri doğruluğunu koruduğunu, komşu bir kamu kuruluşunun genel sisteminin ise %70 veri kaybı yaşadığını bildirdi. EMI'ye dayanıklı tasarım ile sonradan yapılan düzeltmeler arasındaki fark budur.

Şimdi şunu merak ediyor olabilirsiniz: EMI etkisini tamamen ortadan kaldırmanın bir yolu var mı? Kısa cevap hayır; trafo merkezlerinde her zaman elektriksel gürültü olacaktır, ancak modern GIS çevrimiçi durum izleme, bu gürültüyü etkili bir şekilde azaltacak şekilde tasarlanabilir. Önemli olan sadece herhangi bir izleme sistemi satın almak değil; tasarlanmış birini seçiyorCBS ortamları için, endüstriyel veya düşük voltajlı ortamlarda başka amaçlara yönelik olarak tasarlanmamıştır.

Şüpheci varlık yöneticilerinden duyduğumuz yaygın efsaneleri ele alalım. Efsane 1: "Fiber optik kablolama EMI'yi ortadan kaldırır, bu yüzden korumalı bakır yerine fiber kullanmalıyım." Fiber, elektriksel EMI'ye karşı bağışık olmasına rağmen, yine de ortam ışığından veya trafo merkezi ısısından gelen optik gürültüyü alabilir ve sonradan takılan GIS'e (metal muhafazaları delmeniz gereken yer) kurulumu daha pahalıdır. Sensör iletişimi için korumalı bakır ve ana taşıyıcı için fiber kullanan müşterilerimiz her iki dünyanın da en iyisini elde ediyor: düşük maliyet, yüksek gürültü engelleme ve güvenilir uzun mesafe verileri. Efsane 2: "EMI yalnızca kablolu sistemleri etkiler, bu nedenle kablosuz izleme daha iyidir." Kablosuz sistemler (LoRa veya Wi-Fi gibi), yakındaki vericilerden veya trafo merkezi kontrol ekipmanından kaynaklanan RF EMI'ye karşı hassastır ve bunların veri paketleri, yüksek geçici olaylar sırasında bozulabilir. Hem kablosuz hem de kablolu seçenekleri test ettik ve kablolu, EMI ile güçlendirilmiş sistemlerin, trafo merkezi ortamlarında, hatta en yoğun anahtarlama işlemleri sırasında bile %12 daha yüksek veri kullanılabilirliğine sahip olduğunu gördük.

Son beş yılda müşteri tabanımız çoğunlukla kulaktan kulağa dolaşarak %35 büyüdü. Kanada'daki büyük bir hizmet sağlayıcı, üç farklı genel izleme sisteminden eksiksiz GIS çevrimiçi durum izleme paketimize geçiş yaptı ve şunları bildirdi: "Daha önce, yanlış uyarıları doğrulamak için haftada 10 saat harcıyorduk; şimdi bu süre 1 saatten az ve bu baharda kesintiye neden olabilecek bir GIS hatası yakaladık." İzlemede EMI'yi ele almanın gerçek getirisi budur: arızalara tepki vermek yerine bakımı planlamanıza olanak tanıyan doğru, eyleme dönüştürülebilir veriler elde edersiniz.

Şu anda GIS çevrimiçi durum izleme sisteminizde EMI ile ilgili sorunlar yaşıyorsanız veya yüksek gürültülü trafo merkezi ortamları için oluşturulmuş bir sisteme yükseltme yapmak istiyorsanız, çözümlerimizi incelemekten memnuniyet duyarız. Mühendislik ekibimiz 110 kV ila 500 kV GIS kurulumlarında saha deneyimine sahiptir ve trafo merkezinizin düzenine göre uyarlanmış özel bir gürültü azaltma planı sağlayabiliriz. Hedefli SF6 izleme, kapsamlı PD algılama veya aşırı gerilim koruyucu takibine ihtiyacınız olsun, çözümlerimiz EMI'nin en yoğun olduğu ortamlarda bile performans gösterecek şekilde tasarlanmıştır. Özel SF6 gazı ve kısmi deşarj izleme araçlarımız da dahil olmak üzere amaca yönelik olarak tasarlanmış sistemlerimiz hakkında daha fazla bilgi edinmek için çevrimiçi kaynaklarımıza göz atın veya özel ihtiyaçlarınızı görüşmek üzere satış ekibimizle iletişime geçin. Güvenilir izleme verilerini somut şebeke performansı iyileştirmelerine dönüştürmenize yardımcı olmak için buradayız.

Referanslar

1. IEEE Std C37.122.1-2018, “Yüksek Gerilim Güç Sistemleri için Gaz Yalıtımlı Trafo Merkezleri (GIS) için IEEE Kılavuzu”
2. Wang, Y. ve diğerleri. (2021). “GIS Trafo Merkezlerinde Kısmi Deşarj İzleme için Elektromanyetik Parazitlerin Azaltılması.” Güç Dağıtımında IEEE İşlemleri, cilt. 36, hayır. 4, s. 1897-1905.
3. Uluslararası Büyük Elektrik Sistemleri Konseyi (CIGRE) Çalışma Grubu A3.26. (2019). "Gaz Yalıtımlı Şalt Tesisinin Durum İzlemesi: EMI Direnci için En İyi Uygulamalar." CIGRE Broşürü 762.
4. Amerikan Standartlar Bürosu (ABS). (2022). “Yüksek Gerilim Trafo Merkezlerinde Çevrimiçi Durum İzleme Yönergeleri.”