Da li elektromagnetne smetnje utiču na online praćenje stanja GIS-a?

Ako ste operater električne mreže ili GIS (Gas Insulated Switchgear) upravitelj sredstava, vjerovatno ste se oslanjali na praćenje stanja na mreži kako bi kritična oprema radila pouzdano. Godinama isporučujemo specijalizirana GIS rješenja za praćenje stanja na mreži, a jedno pitanje se postavlja češće od bilo kojeg drugog:Da li elektromagnetne smetnje (EMI) utiču na praćenje stanja GIS-a?To je opravdana zabrinutost—GIS radi u visokonaponskim, jakim strujnim okruženjima gdje je EMI sveprisutan, a podaci iz sistema za praćenje su spas za prediktivno održavanje. Hajde da ovo raskinemo, utemeljimo na izazovima iz stvarnog svijeta i objasnimo kako naša rješenja rješavaju ovaj problem.

Prvo, postavimo scenu: GIS je kompaktan, efikasan i sada sveprisutan u podstanicama, ali njegov zatvoreni, metalom zatvoren dizajn ne eliminiše EMI – on ga oblikuje. Svaki put kada prekidač radi, aktivira se odvodnik prenapona ili se struja kvara prekine, on generiše prolazne elektromagnetne impulse (EMP) koji prolaze kroz podstanicu. Ovi impulsi mogu procuriti ili se spojiti na susjedne kablove, senzore i uređaje za praćenje koji čine GIS online praćenje stanja. Rizik nije samo manja buka; propušteni su prvi znaci kvara (kao što je djelomično pražnjenje) ili lažna upozorenja koja troše resurse za održavanje.

Tokom protekle decenije, radili smo sa 20+ klijenata komunalnih preduzeća širom Severne Amerike i Evrope, a naši timovi na licu mesta dokumentovali su probleme praćenja EMI iz prve ruke. Rane instalacije osnovnih sistema za praćenje (gotovi senzori ožičeni uz kablove za napajanje) redovno su imali 15-20% lažno pozitivnih upozorenja o djelomičnom pražnjenju u prve tri godine poslovanja. Jedan klijent sa srednjeg zapada prijavio je da je njihov nadzor vlažnosti SF6 gasa rastao za 30 ppm svaki put kada bi se obližnji transformator uključio, primoravajući operatere da ručno potvrđuju očitanja umjesto da vjeruju podacima u stvarnom vremenu. Tada smo naučili: EMI nije teoretski problem – to je svakodnevna operativna prepreka za neoptimizirano praćenje stanja GIS-a na mreži.

Hajde da budemo konkretniji o tome kako EMI stupa u interakciju sa uobičajenim GIS parametrima za praćenje. Prvo, praćenje kvaliteta gasa SF6: SF6 je izolaciona jezgra GIS-a koja gasi luk, tako da su curenje, raspadanje ili vlaga kritični signali ranog kvara. Naši SF6 senzori prve generacije koristili su analogne žičane veze koje su primale EMI uobičajenog načina rada sa sabirnica podstanice. EMI bi izobličio očitanja napona, što bi otežavalo razlikovanje stvarnih nusproizvoda raspadanja SF6 (poput SO2 ili H2S) od električnog šuma. Kasnije smo redizajnirali ove senzore sa diferencijalnom obradom signala, oklopljenim upredenim parom (STP) kablom i filterom širine pojasa podešenim da eliminiše prolazne frekvencije trafostanice (1 kHz–1 MHz, najčešći izvor buke GIS komutacije). Rezultat? Lažna očitavanja SF6 su opala za 89% u testiranju klijenata. Ako tražite namjenski izgrađen sistem koji integrira ovo smanjenje buke, provjerite našSistem za nadzor Sf6 gasadizajniran isključivo za GIS okruženja.

Zatim, nadgledanje parcijalnog pražnjenja (PD)—tu je EMI smetnje najjače, jer je sam PD sićušni električni signal (nanoamperi, pikokuloni) skriven u visokonaponskoj pozadinskoj buci. Jednom smo podržali klijenta u Teksasu gde je njihov nespecijalizovani sistem za praćenje PD propustio kritični unutrašnji PD u 230 kV GIS odeljku jer senzor nije uračunao prolazne struje kvara od 50 kA u trafostanici. Greška je na kraju izazvala 4-satni prekid rada, što je komunalno preduzeće koštalo 2 miliona dolara izgubljenog prihoda. To iskustvo nas je nagnalo da izgradimo našeOnline sistem za praćenje djelomičnog pražnjenja za Giskoji koristi dva sloja odbijanja EMI: prvo, visokofrekventne strujne pretvarače (HFCT) sa metalnom zaštitom koja se spaja direktno na uzemljeno kućište GIS-a da izoluje PD signale od spoljašnje buke. Drugo, vlasnički algoritam koji unakrsne reference vremenski označena PD očitavanja sa zapisnicima događaja u trafostanici (operacije prekidača, aktivacije odvodnika prenapona) za filtriranje prolaznih EMI skokova. U naknadnom testiranju sa tim klijentom iz Teksasa, sistem je detektovao interni PD 12 meseci pre bilo kog drugog znaka kvara, sa nula lažnih upozorenja od događaja prebacivanja trafostanice.

Odvodnici prenapona su još jedna kritična komponenta GIS-a, a njihovo praćenje (za zaostalu struju i struju curenja) je također osjetljivo na EMI. Kada udar groma pogodi trafostanicu, odvodnik prenapona skreće struju, stvarajući masivan EMI koji može izobličiti očitavanja struje curenja. Vidjeli smo da klijenti koriste generičke senzore struje curenja koji bi očitali 5x stvarnu vrijednost tokom oluje, što je dovelo do nepotrebnih zamjena odvodnika prenapona. NašNadgledanje odvodnika prenaponasistem koristi Rogowski kalemove sa magnetnom zaštitom za smanjenje EMI frekvencije munje, uparen sa kućištem otpornim na vremenske prilike koje blokira eksterni RF šum. Jedan klijent na Floridi je prijavio da je tokom oluje kategorije 2, naš sistem za nadzor odvodnika prenapona održao 98% tačnosti podataka, dok je generički sistem susjednog preduzeća imao 70% gubitka podataka. To je razlika između dizajna otpornog na EMI i naknadnih popravki.

Sada, možda se pitate: postoji li način da se u potpunosti eliminiše uticaj EMI? Kratak odgovor je ne – trafostanice će uvijek imati električnu buku, ali moderni GIS online nadzor stanja može se projektirati kako bi se on efikasno ublažio. Ključ nije samo kupovina bilo kakvog sistema za praćenje; to je odabir jednog dizajniranogza GIS okruženja, nije preinačen iz industrijskih ili niskonaponskih postavki.

Hajde da se pozabavimo uobičajenim mitovima koje čujemo od skeptičnih menadžera imovine. Mit 1: „Optički kablovi eliminišu EMI, tako da bi trebalo da koristim vlakna umesto zaštićenog bakra.” Iako je vlakno otporno na električne EMI, ono i dalje može pokupiti optičku buku od ambijentalnog svjetla ili topline podstanice, a skuplje je instalirati u naknadno opremljen GIS (gdje morate bušiti kroz metalna kućišta). Naši klijenti koji imaju mješoviti oklopljeni bakar za senzorsku komunikaciju i vlakna za backhaul dobijaju najbolje od oba svijeta: niske cijene, visoko odbijanje buke i pouzdane podatke na dugim razdaljinama. Mit 2: “EMI utiče samo na žičane sisteme, tako da je bežični nadzor bolji.” Bežični sistemi (poput LoRa ili Wi-Fi) su podložni RF EMI od obližnjih predajnika ili opreme za kontrolu trafostanice, a njihovi paketi podataka mogu biti oštećeni tokom događaja sa visokim prolaznim procesima. Testirali smo i bežične i žičane opcije i otkrili da žičani, EMI ojačani sistemi imaju 12% veću dostupnost podataka u okruženjima podstanica, čak i tokom vršnih operacija prebacivanja.

U proteklih pet godina, naša baza klijenata je porasla za 35% – uglavnom od usta do usta. Jedna velika kompanija u Kanadi prešla je sa tri različita generička sistema za praćenje na naš kompletan paket za praćenje stanja GIS-a na mreži i izvijestila: “Prije smo provodili 10 sati tjedno provjeravajući lažna upozorenja; sada je manje od 1 sat i uhvatili smo kvar GIS-a koji bi prouzročio prekid ovog proljeća.” To je prava isplata rješavanja EMI-ja u praćenju: dobijate tačne podatke koji se mogu primijeniti koji vam omogućavaju da planirate održavanje, a ne reagirate na kvarove.

Ako trenutno imate problema u vezi sa elektromagnetskim zračenjem s vašim GIS online nadzorom stanja, ili želite da nadogradite na sistem napravljen za okruženja podstanica sa visokom bukom, rado ćemo proći kroz naša rješenja. Naš inženjerski tim ima iskustvo na licu mjesta sa GIS instalacijama od 110 kV do 500 kV, a mi možemo pružiti prilagođeni plan za smanjenje buke prilagođen rasporedu vaše trafostanice. Bilo da vam je potreban ciljani nadzor SF6, sveobuhvatna detekcija PD-a ili praćenje odvodnika prenapona, naša rješenja su dizajnirana da rade čak iu okruženjima s najtežim elektromagnetskim zračenjem. Da biste saznali više o našim namjenski izgrađenim sistemima, uključujući naše specijalizirane alate za praćenje plina SF6 i djelomičnog pražnjenja, pregledajte naše online resurse ili se obratite našem prodajnom timu kako biste razgovarali o vašim specifičnim potrebama. Ovdje smo da vam pomognemo da pouzdane podatke praćenja pretvorite u opipljiva poboljšanja performansi mreže.

Reference

1. IEEE Std C37.122.1-2018, “IEEE Vodič za gasno izolovane podstanice (GIS) za visokonaponske energetske sisteme”
2. Wang, Y., et al. (2021). “Ublažavanje elektromagnetnih smetnji za praćenje djelomičnog pražnjenja u GIS podstanicama.” IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 36, br. 4, str. 1897-1905.
3. Radna grupa Međunarodnog vijeća za velike električne sisteme (CIGRE) A3.26. (2019). „Nadgledanje stanja gasno izolovanih rasklopnih uređaja: najbolje prakse za otpornost na elektromagnetnu zračenje.” CIGRE brošura 762.
4. Američki biro za standarde (ABS). (2022). “Smjernice za online praćenje stanja u visokonaponskim trafostanicama.”