Phóng điện cục bộ là "tín hiệu sớm" về sự suy giảm cách điện trong thiết bị điện cao áp, nhưng tín hiệu mà nó tạo ra cực kỳ yếu và có dải tần rộng - kéo dài từ vài kilohertz đến vài gigahertz. Nếu dải tần số không được chọn chính xác, tín hiệu phóng điện thực sẽ bị bỏ qua hoặc nhiễu giao tiếp tại chỗ và nhiễu bộ biến tần sẽ được báo cáo là phóng điện một phần. Đội ngũ kỹ thuật của Công ty TNHH Công nghệ Điện UHV Vũ Hán đã chỉ ra rằng việc lựa chọn dải tần về cơ bản là điểm cân bằng giữa “độ nhạy” và “khả năng chống nhiễu”, và điểm cân bằng này phụ thuộc vào loại thiết bị được thử nghiệm và môi trường điện từ tại chỗ.
Năm dải tần chính, mỗi dải tần có "chiến trường" riêng
Hiện tại, các dải tần số phát hiện phóng điện cục bộ phổ biến trong ngành được chia thành năm loại, mỗi loại có ranh giới áp dụng rõ ràng.
Dải tần số thấp (10kHz ~ 1 MHz) là phương pháp dòng xung truyền thống. Phương pháp này được chứng nhận bởi các tiêu chuẩn như IEC 60270 và GB/T 7354-2018. Nó trực tiếp đo điện tích của các xung phóng điện thông qua các tụ điện ghép nối và có thể cung cấp kết quả định lượng theo đơn vị picoku (pC).
Phương pháp dòng điện tần số cao (HFCT, 3 MHz~30 MHz) tăng cửa sổ tần số lên một bậc độ lớn. Cảm biến được kẹp trên dây nối đất hoặc lớp bảo vệ cáp của thiết bị, ghép với dòng điện tần số cao sinh ra bởi xung phóng điện trong mạch nối đất. Dải tần số này tránh được nhiễu tần số nguồn và hầu hết nhiễu tần số thấp, trong khi năng lượng của các xung phóng điện vẫn còn đáng kể trong dải tần này. Theo dữ liệu kỹ thuật của ngành, độ suy giảm tín hiệu của phương pháp dòng điện tần số cao trong cáp polyetylen liên kết ngang chỉ là 0,5dB/100m, có thể hỗ trợ phát hiện các đoạn cáp ở khoảng cách xa. HFCT là phương pháp chính để kiểm tra trực tiếp và giám sát trực tuyến các thiết bị như dây cáp, máy biến áp và lò phản ứng.
Phương pháp điện áp đất nhất thời (TEV, 3 MHz-80 MHz) được thiết kế cho thiết bị có vỏ bọc bằng kim loại. Khi xảy ra phóng điện bên trong thiết bị đóng cắt, các xung dòng điện nhanh sẽ gây ra những thay đổi điện thế nhất thời tại các mối nối, mặt bích và kết nối đất của tủ. Cảm biến TEV có thể thu được tín hiệu này trên bề mặt tủ. Đặc điểm của nó là không cần kết nối điện, vận hành đơn giản và thích hợp để kiểm tra nhanh thiết bị đóng cắt. Tuy nhiên, cường độ tín hiệu TEV bị ảnh hưởng lớn bởi cấu trúc tủ và trạng thái ghép nối cảm biến và việc so sánh trực tiếp số đọc trên các tủ khác nhau theo chiều ngang là không phù hợp.
Phương pháp tần số siêu cao (UHF, 300 MHz~3GHz) hiện là giải pháp chống nhiễu mạnh mẽ nhất hiện nay. Thời gian tăng của xung phóng điện cực kỳ ngắn và năng lượng quang phổ tương ứng vẫn tập trung ở dải tần số siêu cao. Dải tần UHF cách xa tần số nguồn, sóng vô tuyến và hầu hết tiếng ồn công nghiệp, có tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm cực cao và có thể thu được tín hiệu phóng điện cực yếu. Thiết bị GIS là chiến trường chính của UHF - bản thân khoang kim loại đồng trục là một ống dẫn sóng điện từ tự nhiên, trong đó tín hiệu UHF truyền với độ suy giảm tối thiểu và vỏ cũng có thể che chắn nhiễu từ bên ngoài. Việc phát hiện phóng điện bên trong của máy biến áp ngâm trong dầu cũng có thể áp dụng cho UHF. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng UHF cung cấp hầu hết các biên độ tương đối và để thu được kết quả định lượng ở mức pC, việc hiệu chuẩn vẫn cần được thực hiện kết hợp với phương pháp dòng xung tiêu chuẩn.
Phương pháp siêu âm (AE, 20kHz~300kHz) đi theo một con đường khác - đo sóng âm thay vì tín hiệu điện. Các sóng rung cơ học sinh ra do phóng điện được các cảm biến áp điện trên bề mặt thiết bị tiếp nhận và hoàn toàn không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ. Định vị phóng điện bề mặt của thiết bị đóng cắt và GIS, điều tra các nguồn âm thanh bất thường trong ống lót máy biến áp và sóng siêu âm đều là những công cụ hiệu quả. Điểm yếu của nó là độ suy giảm truyền tín hiệu bên trong thiết bị tương đối lớn và độ nhạy với sự phóng điện sâu bên trong không tốt bằng UHF.
Bước đầu tiên trong việc lựa chọn: đầu tiên nhìn vào thiết bị, sau đó nhìn vào môi trường
Khi các đặc tính kỹ thuật của từng dải tần được xác định, logic lựa chọn sẽ trở nên rõ ràng. Các kỹ thuật viên của UHV Vũ Hán liên tục nhấn mạnh một nguyên tắc khi phân tích hệ thống phát hiện phóng điện cục bộ: dải đáp ứng tần số phải phù hợp với đặc tính tín hiệu của thiết bị được thử nghiệm và lỗi do không khớp tần số thường nghiêm trọng hơn vấn đề về độ chính xác của chính thiết bị.
Ở cấp độ thực tế, UHF là phương pháp được ưu tiên để phát hiện phóng điện bên trong của GIS và thiết bị đóng cắt có vỏ bọc bằng kim loại, kết hợp với xác minh định vị siêu âm; Việc đánh giá trạng thái cách điện của cáp và cuộn dây máy biến áp cũng như tín hiệu dòng điện tần số cao của HFCT có thể phản ánh tốt nhất các đặc tính phóng điện trong mạch nối đất; Sự kết hợp giữa TEV và sóng siêu âm là hiệu quả nhất để kiểm tra thiết bị đóng cắt hàng ngày. Cả hai đều là phương pháp kiểm tra không xâm lấn, không yêu cầu mất điện hoặc tháo gỡ thiết bị. Nếu mục tiêu là đạt được giá trị pC định lượng tuân thủ tiêu chuẩn IEC 60270, chẳng hạn như thử nghiệm tại nhà máy hoặc thử nghiệm điển hình, thì cần phải quay lại phương pháp dòng xung tiêu chuẩn ở dải tần số thấp.
Môi trường điện từ tại chỗ là một yếu tố quyết định khác. Ở những nơi có nguồn nhiễu dày đặc như trạm biến áp và nhà máy công nghiệp, các thiết bị tần số thấp dễ bị choáng ngợp bởi tín hiệu từ các bộ biến tần, bộ chỉnh lưu và trạm gốc truyền thông.
Dải tần có thể điều chỉnh: chỉ báo lựa chọn bị đánh giá thấp
Điều đáng chú ý là tần số đo của một sốmáy thử phóng điện cục bộkhông phải là một giá trị cố định mà có thể được điều chỉnh trong một phạm vi nhất định. Thiết kế có thể điều chỉnh này có giá trị lớn trong sử dụng thực tế - khi có nhiễu nghiêm trọng tại chỗ, băng thông có thể được thắt chặt, hy sinh một số năng lượng tín hiệu để đổi lấy tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cao hơn; Trong môi trường phòng thí nghiệm có nhiễu tối thiểu, băng thông rộng có thể được sử dụng để thu được dạng sóng xung phóng điện hoàn chỉnh hơn.
Khi lựa chọn, nếu chỉ nhìn vào thông số chung là "dải tần số 10kHz ~ 1 MHz", thì rất dễ bỏ qua khả năng thích ứng tại chỗ do khả năng điều chỉnh tần số mang lại. Đối với các đơn vị vận hành và bảo trì cần chuyển đổi giữa nhiều môi trường, dải tần có thể điều chỉnh sẽ thực tế hơn bản thân "băng rộng".
Dải tần số là ngưỡng đầu tiên để chọnmáy thử phóng điện cục bộvà cũng là nơi dễ bước lên nhất. Bỏ qua bước này để so sánh độ nhạy, số kênh hay chức năng phân tích thường dẫn đến việc mua phải một thiết bị có thông số đẹp nhưng thực tế lại không sử dụng được. Trước tiên, hãy xác định xem thiết bị được kiểm tra đang "nói" ở dải tần nào, sau đó chọn một thiết bị có thể hiểu được dải tần đó. Hướng lựa chọn sẽ không sai.