Tendenze di Sviluppo della Tecnologia di Diagnostica e Collaudo dei Cavi Elettrici

[Sommario] I cavi di alimentazione, installati su macchinari o interrati, sono soggetti a guasti inevitabili dopo un uso prolungato, interrompendo la vita dei cittadini e delle imprese. Guasti gravi possono persino causare incendi e vittime.

I cavi di alimentazione, installati su macchinari o interrati, sono soggetti a guasti inevitabili dopo un uso prolungato, interrompendo la vita dei cittadini e delle imprese. Guasti gravi possono persino causare incendi e vittime. I cavi di alimentazione interrati sono altamente nascosti, rendendo difficile l'individuazione dei guasti e la localizzazione accurata, ostacolando la manutenzione dei cavi. Dato il ruolo significativo dei cavi di alimentazione nelle aree urbane e le loro caratteristiche uniche, la tecnologia di test diagnostici per cavi di alimentazione ha attirato una notevole attenzione dagli addetti ai lavori. 1. Panoramica delle tecnologie di test diagnostici per cavi di alimentazione
1.1 Tecnologie di test tradizionali
Il metodo di sovrapposizione in corrente continua, il metodo del componente in corrente continua e il metodo della perdita dielettrica TGδ sono tutti metodi di test tradizionali per cavi di alimentazione comunemente utilizzati. Sebbene il loro valore applicativo non possa essere completamente negato e forniscano un riferimento per la diagnosi dei guasti di alimentazione, queste tecnologie tradizionali sono in definitiva inadatte per il test e la diagnosi di cavi di alimentazione ad altissima tensione, limitando significativamente il loro campo di applicazione.
1.2 Nuove tecnologie di test
① Tecnologia di test dei giunti dei cavi
Un'indagine statistica sui guasti dei cavi di alimentazione in funzione ha rilevato che oltre il 90% dei guasti dei cavi si verifica nei giunti dei cavi. Il sovraccarico e la resistenza di contatto nei cavi di alimentazione in funzione possono causare l'aumento della temperatura dei giunti, portando a un rapido invecchiamento e al guasto. L'utilizzo della tecnologia di test dei giunti dei cavi per misurare la temperatura dei giunti e analizzarla in base ai dati in tempo reale sulla temperatura dei giunti fornisce una comprensione più completa dello stato operativo del cavo di alimentazione, consentendo misure preventive proattive per ridurre la probabilità di guasti.
② Tecnologia di test ad altissima frequenza
Se un cavo di alimentazione subisce una frequenza di impulsi di scarica localizzata elevata, la cattura di quel segnale di scarica localizzata richiede l'aumento della frequenza di campionamento dello strumento di test per ridurre al minimo la contaminazione da rumore esterno. La tecnologia di rilevamento ad altissima frequenza utilizza sensori di scarica parziale a banda larga e metodi di accoppiamento elettromagnetico per rilevare fenomeni di scarica parziale nella gamma di frequenza da 10 kHz a 28 MHz con risultati di rilevamento soddisfacenti.
③ Tecnologia di accoppiamento elettromagnetico
Questa tecnologia collega il segnale di corrente di scarica parziale del filo di terra di un cavo di alimentazione in polietilene reticolato con le due linee menzionate sopra attraverso l'interazione di un circuito di misurazione e una linea di accoppiamento elettromagnetico. Questo amplifica il segnale locale e controlla le interferenze di rumore.
2. Sviluppo e applicazione della tecnologia di test diagnostici per cavi di alimentazione
2.1 Tecnologia di rilevamento online
① Trasformata wavelet: questa tecnologia richiede l'uso di filtri. Alcuni studi hanno proposto due metodi per misurare le distanze di guasto: rilevamento a singola estremità e rilevamento sincrono a doppia estremità. Altri studi hanno utilizzato le trasformate wavelet per la localizzazione delle onde viaggianti a singola estremità, risolvendo il problema della scelta tra la velocità di propagazione delle onde viaggianti e il tempo di arrivo. Un'ampia esperienza pratica ha confermato che l'accuratezza di questa tecnologia di localizzazione delle onde viaggianti a singola estremità soddisfa pienamente gli standard per la localizzazione accurata dei guasti nel sito del guasto. Altri studi hanno esplorato il monitoraggio online dei guasti dei cavi e metodi precisi di misurazione della distanza dei cavi e si sono addentrati nella misurazione della distanza dei guasti dei cavi utilizzando la tecnologia della trasformata wavelet. ② Sistema esperto in tempo reale: questa tecnologia, sviluppata sulla base di servizi remoti di rete, affronta la localizzazione dei guasti dei cavi. La ricerca indica che i sistemi esperti basati sulla protezione a relè possono, attraverso la diagnostica integrata in linguaggio C, identificare il tipo di guasto e il valore RMS della corrente dei cavi di alimentazione, individuando in definitiva la posizione del guasto.
③ Rete causale: una rete causale è composta da nodi: sintomi, cause iniziali, stati e ipotesi. I nodi dei sintomi rappresentano i sintomi dei nodi di stato, come un'azione di protezione che indica un intervento dell'interruttore automatico; le cause iniziali rappresentano la causa iniziale di un guasto del cavo; i nodi di stato rappresentano lo stato di un dominio specifico, come un guasto dell'interruttore automatico; e le ipotesi rappresentano ipotesi diagnostiche per il sistema di ricerca. Alcuni ricercatori hanno ampliato la rete causale, sfruttando il concetto di vincoli temporali sulle informazioni di allarme per costruire una nuova rete causale temporale e hanno sviluppato una tecnologia di diagnosi dei guasti dei cavi di alimentazione basata su questa rete.
2.2 Tecniche di rilevamento offline
① Metodo a impulsi a bassa tensione: un segnale a impulsi a bassa tensione viene immesso nel cavo attraverso un terminale di prova. Uno strumento registra la differenza di tempo (Δt (μs)) tra l'impulso trasmesso e l'impulso riflesso ricevuto nel punto di guasto, quindi calcola la distanza del guasto. Se la velocità di propagazione del segnale in un cavo di alimentazione è v (m/μs), allora la distanza del guasto del cavo l = v × Δt/2.
② Metodo della tensione a impulsi: questo metodo riceve un segnale a impulsi generato da una scarica nel punto di guasto. L'apparecchiatura ad alta tensione viene utilizzata per causare una scarica nel punto di guasto nel cavo, generando un segnale a impulsi. Lo strumento riceve quindi il segnale di scarica dal punto di guasto all'estremità di prova e la distanza dal punto di guasto viene calcolata in base al tempo impiegato per ricevere il segnale. Tuttavia, questo metodo può comportare rischi per la sicurezza perché non isola completamente la connessione elettrica tra la sezione ad alta tensione e il tester.
③ Metodo della corrente a impulsi: questo metodo funziona in modo simile al metodo della tensione a impulsi, ma utilizza un accoppiatore di corrente, isolando completamente la sezione ad alta tensione, garantendo la sicurezza.
④ Metodo a impulsi secondari: questo è un metodo di misurazione della distanza del guasto altamente avanzato. Il principio tecnico consiste nell'applicare alta tensione al cavo difettoso, creando un arco ad alta tensione. Questo crea un cortocircuito a bassa resistenza, che può quindi essere rilevato utilizzando un metodo a impulsi a bassa tensione.
2.3 Tecnologia di localizzazione dei guasti dei cavi di alimentazione
Una volta misurati il percorso e la distanza del cavo difettoso, è possibile determinare la posizione approssimativa del punto di guasto. Tuttavia, per una localizzazione più accurata dei guasti, è necessaria la tecnologia di localizzazione dei guasti. ① Tecnologia di rilevamento acustico: un dispositivo di scarica viene utilizzato per generare vibrazioni nel punto di guasto. Una volta che le vibrazioni raggiungono il suolo, un rilevatore di vibrazioni viene utilizzato per ricevere il segnale acustico dal punto di guasto, consentendo di determinare la posizione specifica del guasto. La tecnologia di rilevamento acustico può essere utilizzata per qualsiasi rilevamento di guasti dei cavi in cui un segnale a impulsi ad alta tensione genera un suono di scarica nel punto di guasto.
② Tecnologia di sincronizzazione acustico-magnetica: la scarica nel punto di guasto genera simultaneamente onde acustiche ed elettromagnetiche, consentendo una precisa localizzazione dei guasti. Un segnale a impulsi ad alta tensione viene applicato al cavo difettoso. Durante la scarica, vengono generati sia un segnale acustico che un segnale di campo magnetico pulsato nel punto di guasto, ma questi segnali si propagano a velocità diverse. La differenza di tempo di propagazione minima viene utilizzata per localizzare il punto di guasto.
③ Tecnologia di rilevamento audio: i tecnici usano le orecchie per identificare l'intensità del segnale acustico e, in definitiva, determinare la posizione del guasto del cavo. Un segnale di corrente audio di 1 kHz o altra frequenza viene applicato tra due fasi del cavo, o tra la guaina metallica e una fase. Questo genera un segnale elettromagnetico audio, che crea un forte campo magnetico direttamente sopra un guasto a circuito aperto o un guasto a cortocircuito metallico nelle vicinanze, localizzando così il punto di guasto.