브랜드 향상된 부분 방전 모니터링 가스 절연 개폐 장치

• 가스절연개폐장치 (GIS) 고전압 부품을 밀폐된 공간에 집중시킵니다., 사소한 단열 결함이라도 매우 긴 수리 시간으로 인해 치명적인 고장으로 확대될 수 있는 SF₆로 채워진 구획 — 향상된 부분방전 모니터링 선택이 아닌 필수.
• UHF (우에프) (초고주파) 발각 에서 300 MHz–3 000 MHz 대역은 금속 인클로저가 자연적인 전자기 차폐 역할을 하기 때문에 GIS에 선호되는 방법입니다., 이 환경에서 다른 PD 감지 기술이 일치할 수 없는 뛰어난 신호 대 잡음 비율을 제공합니다..
• 최신 GIS PD 모니터링 시스템 5 PC 감도, 4–6개 획득 채널, 그리고 3D PRPD 패턴 분석 코로나를 식별하고 분류할 수 있다, 표면, 무효의, 부동 전위 방전 - 원시 신호를 실행 가능한 유지 관리 결정으로 전환.
• 원활한 SCADA 통합 IEC를 통해 61850, 모드버스, DNP3는 GIS 단열 상태 데이터를 변전소 자동화 계층에 내장합니다., 차량 규모에 따른 상태 기반 유지 관리 지원.

목차

1. GIS가 부분 방전 모니터링에 대해 다른 접근 방식을 요구하는 이유
2. 가스 절연 배전반 내부에서 PD가 발생하는 방식 - 고장 메커니즘
3. UHF가 GIS 부분 방전에 대한 탁월한 감지 방법인 이유
4. 향상된 GIS PD 모니터링 시스템의 핵심 아키텍처
5. 감지 성능을 결정하는 UHF 센서 사양
6. 다중 채널 획득 호스트 - 기술 매개변수
7. PRPD 패턴 분석 - GIS에서 배출 유형 식별
8. 백엔드 소프트웨어 및 SCADA 통합
9. GIS 환경에 대한 설치 및 배포 고려 사항
10. GIS PD 모니터링 시스템을 선택하는 방법 - 선택 기준
11. 자주 묻는 질문 (자주 묻는 질문(FAQ))

1. 왜 GIS는 부분 방전 모니터링에 대한 다른 접근 방식을 요구합니다.

가스 절연 개폐 장치는 단순히 다른 패키지에 들어 있는 변압기나 케이블이 아닙니다. 근본적으로 다른 모니터링 과제를 제시합니다.. 모든 활성 구성 요소 - 부스바, 회로 차단기, 단로기, 현재 변압기, 및 부싱 - 가압된 SF₆ 가스로 채워진 접지된 금속 하우징 내에 둘러싸여 있습니다.. 이 밀폐형 아키텍처로 육안 검사가 필요하지 않습니다., 외부 센서에 대한 직접적인 음향 결합을 방지합니다., 기존의 IEC를 만듭니다. 60270 현장에서는 전기적 PD 측정이 비현실적입니다..

동시에, GIS에서 감지되지 않은 절연 결함의 결과는 불균형적으로 심각합니다.. 교체 부품이 맞춤 제작되고 가스 처리가 제대로 이루어지지 않기 때문에 단일 구획 고장으로 인해 수개월의 수리가 필요할 수 있습니다., 분해, 재시운전 과정이 복잡하고 시간이 많이 소요됨. 전송 전압 GIS의 경우 110 케이 V, 220 케이 V, 또는 500 케이 V, 이로 인한 정전은 전체 지역의 그리드 안정성에 영향을 미칠 수 있습니다.. 제한된 검사 가능성과 높은 실패 결과의 조합이 바로 그 이유입니다. 강화된 온라인 부분방전 모니터링 전 세계적으로 GIS 설치에 대한 표준 요구 사항이 되었습니다..

2. 가스 절연 배전반 내부에서 PD가 발생하는 방식 - 고장 메커니즘

GIS 내부의 부분 방전은 SF₆ 가스 또는 고체 절연 스페이서의 절연 강도를 초과하는 국부적인 전기장 농도에 의해 발생합니다.. 네 가지 근본 원인이 GIS PD 사건의 대다수를 차지합니다..

자유 금속 입자 - 제조 과정에서 남겨지거나 접점의 기계적 마모로 인해 생성된 작은 전도성 조각은 GIS에서 PD의 가장 일반적인 원인입니다.. 이러한 입자는 정전기력에 의해 이동할 수 있습니다., 스페이서 표면에 정착, 또는 고자기장 지역에 갇히게 됩니다., 코로나 또는 표면 방전 생성. 스페이서 표면의 오염, 습기 때문인지, 먼지, 아니면 잔여물을 처리하거나, 표면 플래시오버 전압을 줄이고 고체-가스 경계면을 따라 방전 추적을 시작합니다.. 보이드 또는 박리 주조 수지 스페이서 내에서 항복 전압이 주변 고체보다 낮은 가스 포켓을 생성합니다., 반복적인 내부 방전으로 이어짐. 떠다니는 금속 부품 — 방패, 전극, 또는 전기 연결이 끊어진 볼트 - 용량성 결합을 통해 불확정 전위를 획득하고 인접한 접지 또는 전원 공급 구조물에 대해 고에너지 방전을 유도합니다..

이러한 각 메커니즘은 적절하게 설계된 UHF 모니터링 시스템이 감지할 수 있는 고유한 전자기 신호를 생성합니다., 나누다, 시간이 지남에 따라 추적.

3. UHF가 GIS 부분 방전에 대한 탁월한 감지 방법인 이유

여러 가지 PD 감지 방법이 존재합니다 - 전기적 (IEC 60270), 음향 방출, 일시적인 접지 전압 (테브), 및 UHF — 그러나 GIS 운영의 물리학은 압도적으로 선호됩니다. UHF 접근 방식 영구적인 온라인 모니터링을 위해.

GIS 구획 내부에서 부분 방전 펄스가 발생하는 경우, 넓은 주파수 스펙트럼에 걸쳐 전자기 에너지를 방출합니다.. GIS의 금속 인클로저는 도파관 역할을 합니다., UHF 신호를 허용 300 MHz–3 000 메가 헤르츠 상대적으로 낮은 감쇠로 버스 덕트를 따라 효율적으로 전파되는 범위. 결정적으로, 동일한 금속 인클로저가 외부 전자기 간섭으로부터 UHF 센서를 보호합니다 - 라디오 방송, 과도 스위칭, 가공선의 코로나 — 변전소 환경에서 저주파 감지 방법을 압도하는 것. 이러한 자연스러운 차폐 효과는 UHF 감지에 GIS 내에서 다른 어떤 방법도 복제할 수 없는 고유한 신호 대 잡음 이점을 제공합니다..

비교하여, TEV 센서는 외부 인클로저 표면의 과도 전압을 측정합니다.. 휴대용 즉석 검사에 유용하지만, TEV는 내부 결함에 대한 민감도가 낮습니다., PD 유형을 안정적으로 구별할 수 없습니다., 외부 소음에 더 취약하고. 음향 센서는 금속으로 둘러싸인 가스 볼륨 내부의 다중 반사 및 감쇠 경로로 인해 어려움을 겪습니다.. IEC 60270 전기적 방법, 실험실 환경에서는 매우 정확하지만, 운영 중인 GIS에 개조하기에는 비현실적인 커플링 커패시터가 필요합니다.. 연속용, GIS 모니터링 설치, UHF는 확실한 기술적 선택입니다.

4. 향상된 GIS PD 모니터링 시스템의 핵심 아키텍처

완전한 GIS PD 모니터링 설치는 세 개의 레이어로 구성됩니다.: 현장 센서, 중앙 집중식 수집 및 처리 호스트, 및 백엔드 진단 소프트웨어. 아키텍처는 각 계층이 특정 기능을 수행하고 다음 계층과 원활하게 통신하도록 설계되었습니다..

UHF 센서 GIS의 전략적 지점(일반적으로 스페이서 조인트)에 설치됩니다., 케이블 종단, PD가 발생할 가능성이 가장 높은 부싱 인터페이스. 각 센서는 방전 이벤트로 인해 생성된 전자기 복사를 캡처하고 동축 케이블을 통해 신호를 모니터링 호스트로 전송합니다.. 이 인수 호스트, 2U 랙 마운트 엔클로저에 보관됨, 여러 센서의 신호를 동시에 수신, 고속 디지털화 및 신호 조절을 수행합니다. (복조, 소음 감소, 확대), 방전 크기를 포함한 주요 PD 매개변수를 계산합니다., 위상각, 및 반복률. 그런 다음 호스트는 처리된 데이터를 이더넷을 통해 호스트로 전송합니다. 백엔드 소프트웨어 플랫폼, 실시간 시각화를 제공하는, PRPD 패턴 분석, 알람 관리, 과거 동향, 변전소 SCADA 시스템과의 통합.

5. 감지 성능을 결정하는 UHF 센서 사양

센서는 감지 체인에서 첫 번째이자 가장 중요한 링크입니다.. 사양에 따라 시스템이 초기 PD를 감지할 수 있는지 아니면 고급 오류만 감지할 수 있는지 직접 결정됩니다.. 아래 표에는 GIS 애플리케이션용으로 특별히 설계된 고성능 UHF 센서의 주요 매개변수가 자세히 나와 있습니다..

매개 변수	사양	중요한 이유
모니터링 주파수 대역	300 – 3 000 메가 헤르츠	GIS PD 신호가 금속 인클로저 내부에서 가장 효율적으로 전파되는 전체 UHF 범위를 포괄합니다.
민감	5 PC	매우 작은 초기 방전이 손상 수준으로 확대되기 전에 감지합니다.
임피던스 매칭	50 오	표준 RF 임피던스는 반사 손실을 최소화하면서 센서에서 동축 케이블로 최대 전력 전송을 보장합니다.
VSWR (전압 정재파 비율)	≤ 2	낮은 정재파 비율로 효율적인 신호 전송 확인; VSWR이 높을수록 신호 저하 및 측정 오류가 발생합니다.
지향성	전방향	모든 방향에서 동일한 감도로 인해 설치 중 정확한 각도 정렬이 필요하지 않습니다.
출력 인터페이스	N형 RF 커넥터	업계 표준 커넥터는 신뢰성을 제공합니다., 낮은 접촉 저항으로 반복 가능한 연결
동축 케이블 길이	기준 10 m (맞춤형)	GIS와 모니터링 캐비닛 사이의 일반적인 거리를 수용합니다.; 대규모 설치에 사용 가능한 맞춤형 길이
작동 온도	-40 °C ~ +85 ℃	북극 변전소부터 사막 환경까지 극한 기후에서의 배포를 지원합니다. 50 ℃
습도 허용 오차	≤ 95 % 상대습도	습도가 지속적으로 높은 열대 및 해안 지역에 적합

의 조합 5 PC 감도 및 VSWR ≤ 2 특히 중요하다. 감도는 시스템이 감지할 수 있는 가장 작은 방전을 결정합니다.; VSWR은 케이블을 따라 다시 반사되지 않고 실제로 획득 호스트에 도달하는 신호의 양을 결정합니다.. 명시된 감도는 높지만 VSWR이 낮은 시스템은 전송 중에 감지된 신호의 상당 부분을 잃게 됩니다., 민감도 이점을 효과적으로 무효화.

6. 다중 채널 획득 호스트 - 기술 매개변수

획득 호스트는 시스템의 처리 코어입니다., 디지털화를 담당하는, 조절, 연결된 모든 센서의 신호를 분석합니다.. 아래 표는 모니터링 호스트 유닛의 핵심 사양을 나타냅니다..

매개 변수	사양
모니터링 빈도	300 – 3 000 메가 헤르츠
채널 수	4 또는 6 (선택 가능)
통신 인터페이스	RJ45 이더넷 + RS-485
지원되는 프로토콜	모드버스 RTU / TCP, IEC 61850, DNP3
전원공급장치	교류 90 – 240 V, 50/60 헤르쯔
울로 둘러싼 땅	2U 랙 마운트 (483 mm × 89 mm × 300 밀리미터)
캐비닛 보호 등급	IP54 등급
신호 처리	복조, 격리, 소음 감소, 확대, 고속 획득, 다주기 주기 측정
진단 출력	최대 방전 크기, 평균 방전 크기, 방전 빈도, 3D PRPD 패턴, 추세 통계

사이의 선택 4 그리고 6 채널은 GIS 구성에 따라 다릅니다.. 3개의 구획이 있는 단일 베이 GIS는 4채널 호스트로 완전히 덮을 수 있습니다., 확장된 버스 섹션이나 이중 버스 배열은 6채널 장치의 추가 용량을 통해 이점을 얻을 수 있습니다.. 모듈식 채널 아키텍처는 시스템이 처음에는 더 적은 수의 센서로 배포되고 나중에 호스트 하드웨어를 교체하지 않고도 확장될 수 있음을 의미합니다..

7. PRPD 패턴 분석 - GIS에서 배출 유형 식별

부분 방전이 발생하는지 감지하는 것은 첫 번째 단계일 뿐입니다.. 진정한 진단 가치는 식별에 있습니다. 어떤 유형 방전의 그것은, 각 유형은 서로 다른 결함 메커니즘을 의미하기 때문입니다., 다른 심각도 궤적, 그리고 다른 유지보수 응답.

위상 분해 부분 방전 (PRPD) 분석은 감지된 각 PD 펄스를 3차원 좌표계에 매핑하여 이를 달성합니다.: 수직축의 방전 크기, 수평축의 전력-주파수 사이클의 위상각, 색상이나 높이로 표시되는 펄스 밀도. 수백 회 이상의 전원 주기, 각 배출 유형은 특징적인 패턴을 형성합니다..

자유 입자로 인한 코로나 일반적으로 한 극성의 전압 피크 근처에 집중됩니다., 상대적으로 낮고 균일한 크기. 스페이서의 표면 방전 넓은 위상 범위에 걸쳐 퍼지는 비대칭 패턴을 생성합니다., 오염이 심해지면서 규모도 커지고. 내부 공극 방전 스페이서 재료 내에서 두 반주기 모두에서 대칭 패턴을 생성합니다., 인가된 전압에 따라 거의 변하지 않는 비교적 안정적인 크기. 부동 전위 방전 조밀하게 생성, 플로팅 구성 요소의 용량 결합이 부하 또는 온도에 따라 변경됨에 따라 위상 위치가 이동하는 대규모 클러스터.

모니터링 소프트웨어는 측정된 PRPD 패턴을 알려진 GIS 방출 특성의 전문가 데이터베이스와 비교합니다.. 일치하는 항목이 발견되면, 시스템은 예상되는 방전 유형과 권장 조치를 보고합니다. 예를 들어, “구획 B3에서 유리 금속 입자가 검출되었습니다.; 다음 계획된 정전 시 검사를 권장합니다.” — 복잡한 전자기 측정을 명확한 유지 관리 지침으로 변환.

8. 백엔드 소프트웨어 및 SCADA 통합

백엔드 소프트웨어 플랫폼은 변전소 제어실 컴퓨터 또는 다중 사이트 배포를 위한 중앙 집중식 서버에서 실행됩니다.. 4가지 핵심 기능을 제공합니다.: 3D PRPD 시각화를 통한 실시간 모니터링, 과거 데이터 조회 및 추세 분석, 구성 가능한 임계값을 통한 다단계 경보 관리, 유지 관리 계획 및 규정 준수를 위한 자동화된 보고서 생성.

변전소 자동화 계층으로의 통합용, 모니터링 호스트가 지원합니다 IEC 61850, 모드버스 RTU/TCP, 그리고 DNP3 기본적으로 — 외부 프로토콜 변환기가 필요하지 않습니다.. 주요 데이터 포인트 - 실시간 PD 크기, 경보 상태 플래그, 및 진단 분류 코드 - SCADA 시스템으로 전송됩니다., 배차 담당자에게 버스 전압과 같은 기존 측정과 함께 GIS 절연 상태에 대한 즉각적인 가시성을 제공합니다., 부하 전류, SF₆ 가스 압력. 이 통합을 통해 상태 기반 유지 관리 함대 규모로: 고정된 달력 일정에 따라 모든 GIS 구획을 검사하는 대신, 유지보수 직원은 모니터링 시스템이 활성 PD 또는 발전 PD를 식별한 특정 구획으로 이동됩니다..

9. GIS 환경에 대한 설치 및 배포 고려 사항

GIS PD 모니터링 시스템은 GIS 중단 없이 운영 장비에 개조 설치하도록 설계되었습니다.. UHF 센서는 GIS 인클로저의 지정된 액세스 지점(일반적으로 스페이서 플랜지)에 장착됩니다., 검사 해치, 또는 GIS 제조사가 제공하는 전용 센서 포트. 동축 케이블은 센서에서 모니터링 캐비닛까지 연결됩니다., 독립형 IP54 등급 인클로저 또는 기존 중계실 내의 패널일 수 있습니다..

안정적인 성능을 위해서는 몇 가지 설치 방법이 중요합니다.. 동축 케이블은 신호 품질을 저하시키는 임피던스 불연속성을 방지하기 위해 최소 굴곡 반경을 유지해야 합니다.. 케이블 경로는 전자기 결합을 최소화하기 위해 고전압 부스바 또는 전원 케이블과 평행하게 연결되지 않아야 합니다.. 모든 장비 접지 연결을 확인해야 합니다., 접지 상태가 좋지 않으면 PD 신호를 흉내내는 잡음이 발생할 수 있습니다.. 물리적 설치 후, 기본 측정은 일반 서비스에서 GIS와 함께 기록되어야 합니다. 이 기준은 향후 모든 측정을 비교하는 기준이 됩니다..

3~4개의 센서가 있는 단일 GIS 베이를 포함하는 일반적인 설치, 하나의 인수 호스트, 백엔드 소프트웨어는 커미셔닝을 포함하여 1~2주 내에 완료될 수 있습니다., 구경 측정, 및 운영자 교육.

10. GIS PD 모니터링 시스템을 선택하는 방법 - 선택 기준

시장에는 휴대용 즉석 검사 장비부터 완전한 연속 모니터링 플랫폼까지 다양한 제품이 포함됩니다.. 다음 기준은 구매자가 특정 GIS 자산에 적합한 솔루션을 찾는 데 도움이 됩니다..

감도 및 VSWR

센서 감도를 다음과 같이 지정합니다. 5 PC 이상 및 VSWR ≤ 2. 이 두 매개변수가 함께 실제 감지 기능을 결정합니다.. 명시된 감도는 우수하지만 VSWR은 다음과 같은 센서입니다. 3 이상의 신호는 획득 호스트에 도달하기 전에 신호의 상당 부분을 잃습니다..

주파수 범위

전체 300-3 000 MHz UHF 대역을 커버해야 합니다.. 일부 저비용 시스템은 좁은 하위 대역에서만 작동합니다., 해당 창 외부의 주파수에서 나타나는 PD 서명을 놓칠 수 있습니다..

채널 수 및 확장성

선택 가능한 시스템을 선택하세요 4- 또는 호스트 장치를 교체하지 않고도 센서와 채널을 추가할 수 있는 6채널 기능 및 모듈형 아키텍처. 이는 GIS 설치가 증가함에 따라 초기 투자를 보호합니다..

진단 인텔리전스

시스템은 전문가 데이터베이스와 자동 패턴 매칭을 통해 3D PRPD 패턴 디스플레이를 제공해야 합니다.. 방전 유형 분류 없이 원시 신호 진폭만 보고하는 시스템은 감지는 제공하지만 진단은 제공하지 않으며, 진단은 효과적인 유지 관리 결정을 내리는 것입니다..

프로토콜 호환성

변전소에 이미 배포된 통신 프로토콜에 대한 기본 지원 - IEC 61850, 모드버스 RTU/TCP, 또는 DNP3 - 외부 컨버터 추가에 따른 비용 및 신뢰성 위험 방지.

환경 등급

센서는 현장의 전체 온도 및 습도 범위에 대해 평가되어야 합니다.. 극한 기후의 실외 GIS 변전소용, 센서 작동 확인 -40 °C ~ +85 °C 및 최소 IP54의 캐비닛 보호.

공급업체 실적

유사한 GIS 구성 및 전압 등급으로 참조 설치 요청. 다양한 분야에서 검증된 설치 기반을 갖춘 공급업체 110 케이 V, 220 케이 V, 그리고 500 kV GIS는 시스템 신뢰성과 기술 지원 능력에 대한 더 큰 확신을 제공합니다..

11. 자주 묻는 질문 (자주 묻는 질문(FAQ))

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부인 성명: 이 문서에 제공된 정보는 일반 교육 및 참고 목적으로만 제공됩니다.. 핀노 (www.fjinno.net) 어떠한 보증도 하지 않습니다, 명시적이든 묵시적이든, 완전성에 관해서, 정밀, 또는 특정 프로젝트나 설치에 대한 콘텐츠의 적용 가능성. 여기에 언급된 기술 사양은 일반적인 값을 나타내며 GIS 유형에 따라 다를 수 있습니다., 센서 배치, 및 현장 환경. 엔지니어링 결정은 항상 IEC를 포함한 해당 표준에 따라 자격을 갖춘 전문가가 수행한 현장별 평가를 기반으로 해야 합니다. 62478, IEC 61850, 및 지역 그리드 코드. 타사 제조업체의 제품 이름은 해당 소유자의 상표이며 정보 참조용으로만 언급됩니다.. FJINNO는 이 정보의 사용 또는 의존으로 인해 발생하는 손실이나 손해에 대해 책임을 지지 않습니다..

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