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

Che installati su macchinari o interrati sottoterra, i cavi di alimentazione sono inevitabilmente soggetti a guasti nel tempo, interrompendo la vita dei cittadini e delle imprese. Guasti gravi possono persino causare incendi e vittime. I cavi di alimentazione interrati sono estremamente 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 città e le loro caratteristiche uniche, la tecnologia di test diagnostici per cavi di alimentazione ha suscitato notevole attenzione da parte degli addetti ai lavori.
1. Panoramica delle tecnologie di test diagnostici per cavi di alimentazione
1.1 Tecnologie di test tradizionali
Il metodo di sovrapposizione DC, il metodo del componente DC e il metodo di perdita dielettrica TGδ sono tutti metodi di test tradizionali per cavi di alimentazione comunemente utilizzati. Sebbene il loro valore non possa essere completamente negato e forniscano un riferimento per la diagnosi dei guasti, 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 rivelato che oltre il 90% dei guasti dei cavi si verifica nei giunti dei cavi. Nei cavi di alimentazione in funzione, il sovraccarico e la resistenza di contatto possono causare l'aumento della temperatura dei giunti, portando a un rapido invecchiamento e al guasto. L'utilizzo della tecnologia di ispezione dei giunti dei cavi per monitorare la temperatura dei giunti e analizzare i dati della temperatura dei giunti in tempo reale consente agli operatori di ottenere una comprensione più completa delle condizioni operative del cavo di alimentazione e di attuare in modo proattivo misure protettive per ridurre la probabilità di guasto.
② Tecnologia di ispezione ad altissima frequenza
Se il cavo di alimentazione subisce solo un'elevata frequenza di impulsi di scarica localizzata, la cattura del segnale di scarica localizzata richiede l'aumento della frequenza di campionamento dello strumento di ispezione per ridurre al minimo le interferenze del rumore esterno. La tecnologia di ispezione ad altissima frequenza utilizza un sensore di scarica parziale a banda larga e l'accoppiamento elettromagnetico per rilevare la scarica parziale nell'intervallo di frequenza da 10 kHz a 28 MHz, ottenendo risultati 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 alle due linee sopra menzionate attraverso l'azione combinata di un circuito di misurazione e una linea di accoppiamento elettromagnetico. Questo amplifica il segnale localizzato e riduce al minimo le interferenze del 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 eseguire 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 dei servizi remoti di rete, affronta la misurazione della distanza dei guasti dei cavi. Alcuni studi hanno dimostrato che i sistemi esperti basati sulla protezione a relè possono utilizzare il linguaggio C per l'integrazione diagnostica per determinare il tipo di guasto e il valore RMS della corrente dei cavi di alimentazione, localizzando infine con precisione il punto di guasto. ③ Rete causale: i nodi, inclusi i sintomi, le cause iniziali, gli stati e le ipotesi, costituiscono una rete causale. I nodi dei sintomi rappresentano i sintomi dei nodi di stato, come un'azione protettiva che è un sintomo di 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 componente specifico all'interno del dominio, come la sfida di un interruttore automatico; e le ipotesi rappresentano ipotesi diagnostiche per il sistema di ricerca. Alcuni ricercatori hanno ampliato la rete causale, utilizzando il concetto di vincoli temporali sulle informazioni di allarme per costruire una nuova rete causale temporale e hanno proposto una tecnica 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 il terminale di prova. Lo strumento registra la differenza di tempo (Δt) tra l'impulso trasmesso e l'impulso riflesso ricevuto nel punto di guasto, quindi viene calcolata la distanza del guasto. Se la velocità di propagazione del segnale nel 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 il segnale a impulsi generato dalla scarica nel punto di guasto. L'apparecchiatura ad alta tensione viene utilizzata per scaricare un cavo difettoso, generando un segnale a impulsi. Lo strumento riceve quindi il segnale di scarica dal guasto all'estremità di prova, calcolando la distanza dal guasto in base al tempo impiegato per ricevere il segnale. Tuttavia, questo metodo può comportare rischi per la sicurezza perché manca un completo isolamento elettrico 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 essenzialmente la sicurezza.

④ Metodo a impulsi secondari: questo è un metodo di localizzazione dei guasti altamente avanzato. Il principio tecnico consiste nell'applicare un'alta tensione al cavo difettoso, creando un arco ad alta tensione. Questo trasforma il guasto in 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 misurato il percorso e la distanza del cavo difettoso, è possibile determinare la posizione approssimativa del guasto. Tuttavia, per una localizzazione più precisa 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 pickup 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.