CZ25229U1

CZ25229U1 - Arrangement of detector for evaluating probability of occurrence of partial discharges in an encapsulated transformed body

Info

Publication number: CZ25229U1
Application number: CZ201227139U
Authority: CZ
Inventors: Fiala@Pavel; Kaska@Milos; Kocis@Lubomír; Drexler@Petr; Steinbauer@Miloslav
Original assignee: Tes S.R.O.
Priority date: 2011-08-08
Filing date: 2011-08-08
Publication date: 2013-04-15

Description

Uspořádání detektoru pro vyhodnocení pravděpodobnosti výskytu částečných výbojů v tělese zapouzdřeného transformátoruA detector arrangement for evaluating the probability of partial discharges occurring in the encapsulated transformer body

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká uložení a uspořádání detektoru pro vyhodnocení pravděpodobnosti výskytu částečných výbojů, který zasahuje do vnitřního prostoru transformátoru, a který sestává z antény a je připojen na měřicí zařízení.The technical solution relates to the placement and arrangement of a detector for evaluating the probability of occurrence of partial discharges, which extends into the internal space of the transformer, which consists of an antenna and is connected to a measuring device.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Částečné výboje (ČV) jsou nežádoucí jevy vznikající v systémech s dielektriky/izolanty. Jejich výskyt jez makroskopického hlediska stochastický. ČV mohou nastat v elektrických zařízeních s vysokou hodnotou intenzity elektrického pole. V současné době je detekce ČV výrazně využívána v silnoproudé elektrotechnice a jejich měření nebo detekce je často sledovaným parametrem.Partial discharges (CV) are undesirable phenomena occurring in dielectric / insulator systems. Their occurrence is macroscopically stochastic. It can occur in electrical equipment with a high electric field strength. At present, detection of CT is strongly used in heavy-current electrical engineering and their measurement or detection is often a monitored parameter.

ČV je míněn souhrn efektů posuvných, konduktivních proudů, s velmi malou proudovou hustotou. ČV se tvoří na rozhraní nebo uvnitř dielektrika/izolantu nebo na povrchu zařízení nejčastěji mezi elektrodami s dostatečně malým rádiem hrany a vhodné intenzity elektrického pole. ČV se objevuje v kritickém místě dielektrika/izolantu a může zapříčinit vznik postupných defektů a následnou destrukcí izolace. Je známo, že dlouhodobé působení ČV má z dlouhodobého hlediska nežádoucí účinky na stárnutí dielektrika/izolantu a v konečném důsledku destruktivní účinky na izolační systémy. Tím dochází ke zkrácení životnosti zařízení až k jeho destrukci. ČV v izolantu mohou mít následující účinky:By CV is meant the sum of the effects of shifting, conductive currents with very low current density. It is formed at the interface or inside the dielectric / insulator or on the surface of the device, most often between electrodes with a sufficiently small edge radio and an appropriate electric field intensity. It appears at the critical point of the dielectric / insulator and can cause progressive defects and subsequent destruction of the insulation. It has been known that long-term exposure to RV has long-term adverse effects on the aging of the dielectric / insulator and ultimately destructive effects on insulation systems. This shortens the service life of the device to its destruction. WWTP in the insulator can have the following effects:

Elektrochemické účinky vznikají v důsledku působení silného elektrického pole v kritické části dielektrika, vytváří v mikroskopickém měřítku rozklad chemické jak organické tak anorganické části zařízení, což následně vede k rozšiřování vodivého kanálu v izolantu a degradaci izolačního materiálu.Electrochemical effects arise as a result of a strong electric field in a critical part of the dielectric, creating on a microscopic scale the decomposition of the chemical both organic and inorganic parts of the device, which in turn leads to widening of the conductive channel in the insulator and degradation of the insulating material.

Tepelné účinky. Přímým důsledkem ČV může být tepelná nestabilita. Soustavným a opakovaným působením ČV se dielektrikum otepluje a tím klesá hodnota průrazné intenzity elektrického pole a v konečném důsledku k tepelnému průrazu izolantu.Thermal effects. Thermal instability can be a direct consequence of WWTP. The dielectric warms up by the constant and repeated action of the UV and thus the value of the breakdown intensity of the electric field decreases and ultimately to the thermal breakdown of the insulator.

Chemické účinky vznikají při déle trvajícím elektrickém namáhání ČV. Dochází k chemické reakci, k chemickým změnám složení dielektrika, odehrávající se v produktech pocházejících z použitých materiálů systému za působení vzdušné vlhkosti a tím ke znehodnocení parametrů dielektrika.Chemical effects arise from longer-lasting electrical stress of the CT. There is a chemical reaction, chemical changes in the composition of the dielectric taking place in products originating from the materials used in the system under the influence of atmospheric moisture, and thus the parameters of the dielectric are degraded.

Metody a detekční zařízení určené k zjišťování ČV jsou popisovány v následujících patentech. Jedná se o podobná zařízení využívající podobné metody-radiační, akustickou, avšak v žádném z nich není popsán způsob detekce tzv. radiační, využívající princip elektromagnetické vlny zachycované pomocí senzoru, jehož součástí je modifikovaná anténa s definovaným způsobem uložení ve sledovaném systému.Methods and detection devices intended for detecting CV are described in the following patents. These are similar devices using similar methods - radiation, acoustic, but none of them describes the method of detection of the so-called radiation, using the principle of electromagnetic waves captured by a sensor, which includes a modified antenna with a defined method of placement in the system.

V US patentové přihlášce č. US2009/0177420 AI je popisována detekce, lokalizace a vyhodnocení částečných výbojů. Měření a detekce časového průběhu impulsu podél elektrického zařízení.US Patent Application No. US2009 / 0177420 A1 describes the detection, localization and evaluation of partial discharges. Measurement and detection of pulse time course along electrical equipment.

V US patentu č. 7 161 873 je popsán způsob zjišťování a lokalizace zdroje částečných výbojů v elektrickém zařízení, jenž obsahuje akusticky vodivou kapalinu, a je umístěno v uzavřeném prostoru. Způsob spočívá v umístění akustických senzorů a detektorů a v určení jejich pozice, přičemž každá skupina obsahuje alespoň tři detektory. Způsob je založen na trojúhelníkové metodě a akustickém šíření signálu. Pracuje s kulovou chybou aproximace.U.S. Patent No. 7,161,873 discloses a method for detecting and locating a source of partial discharges in an electrical device that includes an acoustically conductive liquid and is located in a confined space. The method comprises locating and detecting acoustic sensors and detectors, each group comprising at least three detectors. The method is based on the triangular method and acoustic signal propagation. It works with a spherical approximation error.

Z US patentu č. 5 386 193 je známo detekční zařízení částečných výbojů olejem plněných transformátorů, a taktéž metoda používá speciální elektrody a sondy připojené k částem vinutí transformátoru. Nezabývá se radiační metodou.U.S. Pat. No. 5,386,193 discloses a partial discharge detection device for oil-filled transformers, and the method also uses special electrodes and probes connected to the windings of the transformer. It does not deal with the radiation method.

- 1 CZ 25229 Ul- 1 CZ 25229 Ul

Z US patentu č. 6313640 je znám systém a metoda pro diagnostiku a měření částečných výbojů, zabývá se metodikou měření venkovních transformátorů s detekcí aktivity na přívodech transformátoru a analýza signálu.U.S. Pat. No. 6313640 discloses a system and method for diagnosing and measuring partial discharges, dealing with the methodology of measuring outdoor transformers with activity detection at the transformer leads and signal analysis.

V další US patentové přihlášce č. 2002/0024467 je popsán detektor částečných výbojů pro plynem izolované přístroje. Je zde patentováno uložení detektoru a senzoru, jeho konfigurace jako antény, napájení antény.Another US patent application No. 2002/0024467 discloses a partial discharge detector for gas insulated devices. There is patented mounting of detector and sensor, its configuration as antenna, power supply antenna.

Senzor a zařízení pro detekci částečných výbojů je vyjeven v US patentové ohlášce č. 2010/0194403. Tato přihlášky se zabývá zpracováním signálů v pásmu 300 MHz až 3 GHz, zpracování a vyhodnocení naměřených dat a pomocí této analýzy vyhodnocuje stav a působení ČV.A sensor and device for detecting partial discharges is disclosed in US Patent Publication No. 2010/0194403. This application deals with the processing of signals in the band 300 MHz to 3 GHz, processing and evaluation of the measured data and using this analysis evaluates the status and effect of the CT.

Z WO 9844356 A je známa metoda a zařízení pro detekci částečných výbojů v přístrojích s uzavřeným pláštěm a plněných dielektrikem kapalným- olej. Využívá vstup do uzavřeného prostoru výtokovým/plnicím otvorem přístroje.WO 9844356 A discloses a method and apparatus for detecting partial discharges in closed-shell devices filled with a liquid-oil dielectric. It uses the entrance to the enclosure through the outlet / fill opening of the instrument.

Z US přihlášky vynálezu 2002/024467 AI je znám detektor na snímání částečných výbojů v plynem plněných přístrojích. Nárokuje způsoby snímání signálu, konfigurace snímacího prvkuantény.From US patent application 2002/024467 A1 a detector for detecting partial discharges in gas-filled devices is known. It demands methods of signal acquisition, configuration of antenna element.

V US 7208958 B patentuje popisován návrh antény pro detekci částečných výbojů v komorách elektrických přístrojů. Anténa je aplikována do komory přístrojů přestupem vypouštěcích ventilů. Dielektrikem je olej.In US 7208958 B, an antenna design for detecting partial discharges in chambers of electrical apparatus is described. The antenna is applied to the instrument chamber by transferring the drain valves. The dielectric is oil.

V US 8008926 B patentu zveřejněn způsob lokace částečných výbojů vysokonapěťových přístrojů v UHF pásmu elektromagnetických vln. V nárocích se zaměřuje zejména na vnější způsob snímání signálu uvnitř boxu. Nespecifikuje způsob a typ senzorů na nebo v plášti transformátoru. Pro zvýšení přesnosti používá externích antén pro snímání vnějších rušivých signálů, kteréjsou od získaných signálů senzorů odečteny v procesu vyhodnocení.In the US 8008926 B patent, a method for locating partial discharges of high voltage devices in the UHF band of electromagnetic waves is disclosed. In the claims, it focuses in particular on the external method of sensing the signal inside the box. It does not specify the type and type of sensors on or in the transformer housing. To increase accuracy, it uses external antennas to sense external interference signals that are subtracted from the sensor signals obtained in the evaluation process.

US 6323655 B1 patent se týká metody a zařízení pro detekci částečných výbojů v uzavřených prostorech plněných dielektrikem, olejem. Metoda je založena na vložení snímacího prvku antény výpustním otvorem boxu přístroje naplněného olejem.The US 6323655 B1 patent relates to a method and apparatus for detecting partial discharges in enclosed spaces filled with a dielectric, oil. The method is based on inserting the antenna sensing element through the oil outlet of the instrument box.

US 7183774 B patent se týká metody detekce částečných výbojů v UHF pásmu v elektrických přístrojích a to v systému zpracování získaných signálů a jejich interpretaci, zejména ve zpracování spektra signálů jako diferenční metoda.US 7183774 B patent relates to a method for the detection of partial discharges in the UHF band in electrical apparatus, namely in a system for processing the obtained signals and their interpretation, in particular in signal spectrum processing as a difference method.

EP 0730160 B patent se zaměřuje na měření částečných výbojů v plynném dielektriku pomocí antén. Popisuje návrh tvaru antény a její umístění v plynem plněném prostoru.EP 0730160 B patent focuses on the measurement of partial discharges in gaseous dielectrics using antennas. It describes the design of the antenna shape and its location in the gas-filled space.

V Evropském patentu EP 1222472 B je popisováno monitorování částečných výbojů v transformátoru s izolací částí dielektrikem jak vysokofrekvenční elektromagnetickou vlnou, tak ultrazvukem. Zabývá se metodou vyhodnocení polohy vzniku částečných výbojů a nárokuje návrh na uspořádání senzoru.European patent EP 1222472 B describes the monitoring of partial discharges in a transformer with dielectric isolation of parts by both high-frequency electromagnetic wave and ultrasound. It deals with the method of evaluation of the position of partial discharges and claims the design of sensor arrangement.

EP 1612567 A patent se zabývá návrhem snímacího zařízení pro plynné dielektrikum pro měření elektromagnetických vln.EP 1612567 A patent deals with the design of a sensing device for a gaseous dielectric for measuring electromagnetic waves.

Dosavadní stav techniky neřeší uložení senzoru v části transformátoru pro radiační metodu měření aktivity a jejich pravděpodobný výskyt částečných výbojů uvnitř transformátoru na specifických částech transformátoru. Doposud byly aplikovány pro radiační metodu senzory pouze u výpustí média z transformátoru nebo umístěním senzorů na vnější straně přívodů transformátoru. Tím se dalo velmi omezeně detekovat radiační metodou umístění jádra aktivity částečných výbojů.BACKGROUND OF THE INVENTION The prior art does not address sensor placement in a transformer part for a radiation method of measuring activity and their likely occurrence of partial discharges within the transformer on specific parts of the transformer. So far, sensors have only been applied to the radiation method at media outlets from the transformer or by placing sensors on the outside of the transformer leads. In this way, the location of the core of the partial discharges activity could be detected to a very limited extent by the radiation method.

-2CZ 25229 Ul-2EN 25229 Ul

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Cílem tohoto technického řešení je navrhnout nové uložení a uspořádání detektoru pro vyhodnocení pravděpodobnosti výskytu částečných výbojů s vysokou odolností vůči vnějšímu rušení a vysokou životností při zachování parametrů poměr signál/ šum.The aim of this technical solution is to propose new detector placement and arrangement for evaluation of probability of partial discharges occurrence with high resistance to external disturbance and high lifetime while maintaining the signal / noise ratio parameters.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny uložením a uspořádáním detektoru pro vyhodnocení pravděpodobnosti výskytu částečných výbojů, který zasahuje do vnitřního prostoru transformátoru, který sestává z antény a měřicího zařízení, jehož podstata spočívá v tom, že je tvořen anténou opatřenou reflektorem, která je spojena s konektorem napájení antény, přičemž nejméně jeden detektor je umístěn na plášti a přes nekovové provedení pouzdra průchodky zasahuje dovnitř transformátoru.The above drawbacks are overcome by the placement and arrangement of a partial discharge probability evaluation detector which extends into the internal space of a transformer consisting of an antenna and a measuring device consisting of an antenna provided with a reflector connected to a power connector of the antenna, wherein at least one detector is located on the housing and extends through the non-metallic bushing housing into the transformer.

Pro zajištění dlouhodobé životnosti, stability a funkce zařízení je výhodné, když anténa je uspořádána v pouzdru průchodky, přičemž reflektor spojený s konektorem je uspořádán mezi tímto pouzdrem a kovovým krytem vnějšího překrytí průchodky.To ensure the longevity, stability and operation of the device, it is advantageous if the antenna is arranged in the housing of the grommet, the reflector connected to the connector being arranged between the housing and the metal cover of the outer casing of the grommet.

Výhodná je též konstrukce detektoru, kterou tvoří dva celky, jedním z nich je anténa, trvale zabudovaná do vnitřního prostoru transformátoru uspořádaná v pouzdru průchodky a druhým je měřicí a vyhodnocovací zařízení, které je připojeno na konektor a je tedy oddělitelné a přenosné.It is also advantageous to design a detector consisting of two units, one of which is an antenna permanently built into the transformer interior arranged in the bushing housing and the other is a measuring and evaluation device which is connected to the connector and is therefore detachable and portable.

Detekce je založena na známé metodě tzv. radiační. Nežádoucí jev, částečný výboj, je zdrojem elektromagnetické vlny se širším spektrem frekvencí. Detektor tvoří anténa, jeho pouzdro, průchodka a detekční měřicí zařízení. Navržený celek detektoru je konstrukčně odolný vůči mechanickým vlivům, je jednoduché konstrukce a tudíž snadno realizovatelný s minimálními náklady na jeho výrobu a instalaci na měřené místo s předpokladem minima poruch. Takto navržená konstrukce vykazuje znaky dlouhodobé životnosti, stability a funkce zařízení. Detektor je navržen tak, aby docházelo k minimálnímu rušení v široké frekvenční oblasti, a tím zajišťuje svou vyšší spolehlivost bez použití vnějších aktivních prvků (patent US 8008926 B). Výhodou je snadná kontrola částí konstrukce detektoru v případě údržby, snadný přístup ke konstrukčním částem detektoru vzhledem ke stávajícím způsobům umístění detektorů ve výtokových potrubích zapouzdřených transformátorů.Detection is based on a known method called radiation. The undesirable effect, a partial discharge, is the source of an electromagnetic wave with a wider spectrum of frequencies. The detector consists of an antenna, its housing, grommet and detection measuring equipment. The designed detector assembly is structurally resistant to mechanical influences, is simple in construction and therefore easy to implement with minimal cost of its production and installation on the measured site with the assumption of minimum failures. Designed in this way shows the long-term durability, stability and function of the device. The detector is designed to minimize interference in a wide frequency range, thereby ensuring greater reliability without the use of external active elements (US patent 8008926 B). The advantage is easy inspection of parts of the detector construction in case of maintenance, easy access to the detector parts with respect to existing methods of detectors placement in the outflow pipelines of encapsulated transformers.

Detektory jsou umístěny na bocích zapouzdření nebo opláštění transformátoru jak je patrné z obr. 1. Jako výhodné se jeví použití tří detektorů, které lze umístit minimálně na jednu stěnu nádoby transformátoru. Výhodnější je umístit detektory po více stěnách nádoby transformátoru, v případě válcové konstrukce nádoby po obvodu válce, s ohledem na kvalitnější získání informace o vzniku částečného výboje, jeho výskytu na částech konstrukce transformátoru.The detectors are located on the sides of the encapsulation or sheath of the transformer as shown in FIG. 1. It seems advantageous to use three detectors which can be placed on at least one wall of the transformer vessel. It is preferable to place the detectors on multiple walls of the transformer vessel, in the case of a cylindrical vessel structure along the circumference of the cylinder, with a view to obtaining better information about the occurrence of a partial discharge and its occurrence on parts of the transformer structure.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Předkládané technické řešení bude blíže osvětleno pomocí výkresů, kde na obr. 1 je znázorněno umístění detektorů na plášti nebo zapouzdření transformátoru, obr. 2 je znázorněno jedno z příkladných provedení a umístění detektoru v průchodce, obr. 3 je znázorněno jedno z příkladných provedení samotného detektoru.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows the location of the detectors on the housing or the encapsulation of the transformer; FIG. 2 shows one of the exemplary embodiments and the location of the detector in the grommet; FIG. 3 shows one example of the detector itself. .

Příklady provedení technického řešeníExamples of technical solution

Technické řešení detektoru bude vysvětleno na jednotlivých příkladech jeho provedení. Je nasnadě, že níže uvedené popisy jsou ilustrativním vyjádřením aplikace principů tohoto technického řešení.The technical solution of the detector will be explained on individual examples of its implementation. It is to be understood that the descriptions below are illustrative of the application of the principles of the present invention.

Detektor se chápe jako zařízení pro detekování stavu přítomnosti částečných výbojů, senzor jako zařízení pro vyhodnocení parametrů částečných výbojů. V tomto případě detektor má i druhou funkci a to senzoru pro vyhodnocení pravděpodobnosti výskytu částečných výbojů, který zasahuje do vnitřního prostoru transformátoru, a sestává z antény a měřicího zařízení.The detector is understood as a device for detecting the presence of partial discharges, a sensor as a device for evaluating the parameters of partial discharges. In this case, the detector also has a second function, namely a sensor for evaluating the probability of occurrence of partial discharges, which extends into the internal space of the transformer, and consists of an antenna and a measuring device.

Umístění 3 detektorů 5 ve vnitřním prostoru 10 transformátoru spolu s jejich spojovacím vedením 13 napojeným na měřicí zařízení 12 je znázorněno na obr. 1. Detektory 5 jsou umístěny naThe location of 3 detectors 5 in the transformer interior 10 together with their connection lines 13 connected to the measuring device 12 is shown in Fig. 1.

-3CZ 25229 Ul plášti 2 transformátoru a zasahují do vnitřního prostoru 10 transformátoru. Uspořádání detektoru 5 v pouzdře 7 průchodky 11 je znázorněno na obr. 2. Detektor 5 v tomto uspořádání tvoří známé konstrukční řešení a to jako modifikovaná anténa 5a, například Vivaldi anténa nebo kónická anténa opatřená vždy zadním reflektorem 4. Navržené pouzdro 7, je určeno pro krytí detektoru 5 umístěného do prostoru kapalného dielektrika a řeší vhodný přenos signálu z vnitřního prostoru 10 transformátoru na detektor 5, který může být realizovaný například modifikovanou anténou 5a s ohledem na vysokou míru bezpečnosti transformátoru a měřicího zařízení 13. Zamezení vnějšího rušení a odrazům na rozhraní průchodu modifikované antény 5a, např. Vivaldi anténa do vnitřního prostoru 10 transformátoru je dosaženo prostřednictvím těchto prvků, kterými jsou zadní reflektor 4 modifikované antény 5a a kovový kryt 9 vnějšího krytí průchodky li. Jsou to právě zadní reflektor 4 (modifikované antény 5a) a kovový kryt 9, které mění vyzařovací charakteristiku zadních laloků použitých typů antén 5a, které jsou použity jako vstupní prvek detektorů 5 a minimalizuje se příjem signálů z oblasti mimo snímaný prostor. Vhodného přechodu elektromagnetické vlny z monitorovaného prostoru je dosaženo návrhem materiálu pouzdra 7 detektoru průchodky 11, který má relativní permitivitu blízkou relativní permitivitě dielektrika/izolantu transformátoru, návrhem uchycení pouzdra 7 průchodky 11 a návrhem samotného detektoru 5.The transformer housing 2 and extends into the interior of the transformer. The arrangement of the detector 5 in the housing 7 of the grommet 11 is shown in Fig. 2. The detector 5 in this arrangement constitutes a known constructional solution as a modified antenna 5a, for example a Vivaldi antenna or a conical antenna provided with a rear reflector 4. Covering the detector 5 placed in the liquid dielectric space and solving a suitable transmission of the signal from the internal space 10 of the transformer to the detector 5, which can be realized for example by a modified antenna 5a with respect to the high safety of the transformer and the measuring device. a modified antenna 5a, e.g. a Vivaldi antenna into the interior of the transformer 10 is achieved by these elements, which are the rear reflector 4 of the modified antenna 5a and the metal cover 9 of the outer cover of the grommet 11. It is the rear reflector 4 (modified antennas 5a) and the metal housing 9, which change the radiation characteristics of the rear lobes of the used types of antennas 5a, which are used as an input element of the detectors 5 and minimize reception of signals from outside the sensing area. A suitable transition of the electromagnetic wave from the monitored space is achieved by designing the housing 7 of the bushing detector 11 having a relative permittivity close to that of the transformer dielectric / insulator, designing the bushing 7 of the bushing 11 and designing the detector 5 itself.

Příkladem provedení detektoru 5 je aplikace modifikované antény 5a (např. Vivaldi anténa) v pouzdře 7 průchodky 11. Takovýto detektor 5 spolu s modifikovanou anténou 5a je znázorněn na obr. 2 a obr. 3. kde je znázorněno provedení samotné modifikované antény 5a. Modifikovaná anténa 5a (např. Vivaldi anténa) má velmi jednoduchou konstrukci. Je možné její provedení na běžném materiálu pro výroby plošných spojů v elektrotechnice. S výhodou byl navržen optimální tvar vodivých ploch a ten byl galvanicky postříbřen a lakem stabilizován. Byl přidán prvek zadního reflektoru 4 a ten je vhodný k zlepšení vlastností charakteristiky širokopásmové antény. Modifikovaná anténa 5a pro detekci ČV je vhodná pro detekci a lokalizaci ČV, s výhodou navržena pro frekvenční pásmo 0,3 až 3,6 GHz. V tomto pásmu se projevují elektromagnetické projevy jevů ČV v kapalném dielektriku a dielektriku/izolantu zapouzdřeného transformátoru. Měřicí zařízení 12 je vhodné na vstupu signálu detektoru 5 modifikované antény 5a opatřit nízkošumovým širokopásmovým zesilovačem pro pásmo 0.3 až 3.6 GHz. Tím se zvýší zisk modifikované antény 5a a dojde k celkovému zisku vyššímu než 70 dB, který je potřebný k rozlišení efektů ČV i v nej komplikovanějších částech konstrukce zapouzdřeného transformátoru. Dále je lokalizace a typ poruchy vlivem ČV rozeznáván podle algoritmu známého z patentu US patentu č. 7 161 873, ale aplikovaný pro elektromagnetickou vlnu z pásma 0,3 až 3,6 GHz.An example of an embodiment of the detector 5 is the application of a modified antenna 5a (e.g., a Vivaldi antenna) in the housing 7 of the grommet 11. Such a detector 5 together with the modified antenna 5a is shown in Figs. 2 and 3. Modified antenna 5a (eg Vivaldi antenna) has a very simple construction. It is possible to make it on common material for production of printed circuits in electrical engineering. Advantageously, an optimum shape of the conductive surfaces has been designed and this has been galvanized and stabilized with lacquer. A rear reflector element 4 has been added and is suitable for improving the characteristics of the broadband antenna characteristic. The modified RV detection antenna 5a is suitable for detecting and locating the RV, preferably designed for a frequency band of 0.3 to 3.6 GHz. In this band, electromagnetic manifestations of RV phenomena in liquid dielectric and dielectric / insulator of encapsulated transformer are manifested. The measuring device 12 is preferably provided with a low-noise broadband amplifier for the 0.3 to 3.6 GHz band at the signal input of the detector 5 of the modified antenna 5a. This will increase the gain of the modified antenna 5a and result in an overall gain of more than 70 dB, which is needed to distinguish the effects of the CT even in the most complicated parts of the encapsulated transformer design. Further, the localization and type of failure due to CT is recognized by the algorithm known from U.S. Patent No. 7,161,873, but applied to an electromagnetic wave from the 0.3 to 3.6 GHz band.

Jiným příkladným provedením vynálezu je detektor 5 provedený jako modifikovaná anténa 5a kónického typu na její povrch je nanesena vrstva polo vodivého materiálu na bázi uhlíku o tloušťce od 0,1 pm po 2000 pm z polovodivého materiálu na bázi uhlíku. Měrná vodivost vrstvy je vyjádřena rezistivitou pz intervalu 10-5000 *10'⁸ Om. Tloušťkou vrstvy a volbou jejího měrného elektrického odporu lze nastavit optimální směrovou charakteristiku a s kombinací zadního reflektoru její další vlastnosti vhodné pro detekci a lokalizaci ČV vnitřního prostoru zapouzdřeného transformátoru.Another exemplary embodiment of the invention is a detector 5 configured as a conical type modified antenna 5a on its surface a layer of semi-conductive carbon-based material having a thickness of 0.1 µm to 2000 µm is deposited from a semiconductive carbon-based material. The specific conductivity of the layer is expressed by the resistivity p in the interval 10-5000 * 10 ' ⁸ Om. The thickness of the layer and the choice of its specific electrical resistance can be set to optimum directional characteristics and, with the combination of the rear reflector, its other properties suitable for detecting and locating the CV inside the enclosed transformer.

Nejméně dva detektory 5 jsou umístěny způsobem, aby byly uspořádány v místě 3 umístění na povrchu pláště 2 transformátoru zasahovaly dovnitř transformátoru a to přes nekovové provedení pouzdra 7 průchodky UF A toto umístění bylo v co největší geometrické vzdálenosti bez ohledu na geometrii nádoby nebo plášť 2 transformátoru. S vyšším počtem aplikovaných detektorů 5 a jejich vhodného umístění roste přesnost lokalizace ČV a spolehlivost jejich detekce, identifikace místa jejich výskytu. Na identifikaci detailního místa a stav poruchy (počátek, pokročilý, před destrukcí dielektrika) je použit adaptivní algoritmus známý z patentů US patentu č. 5 386 193 a US patentové přihlášce ě. 2010/0194403.At least two detectors 5 are positioned in such a way that they are arranged at a location 3 on the surface of the transformer housing 2 extending into the transformer despite the non-metallic design of the UF bushing 7 And this position was at the greatest geometric distance regardless of the vessel geometry or transformer housing 2 . With higher number of applied detectors 5 and their suitable placement, the accuracy of the localization of the CT and the reliability of their detection, identification of the place of their occurrence increases. An adaptive algorithm known from U.S. Pat. Nos. 5,386,193 and US Patent Application No. 5 are used to identify the detailed site and state of failure (origin, advanced, prior to dielectric destruction). 2010/0194403.

Funkce zařízení je následující. Detekce a lokalizace jevu ČV v zapouzdřeném transformátoru s kapalným dielektrikem/izolantem probíhá pomocí zařízení popsaného v předkládaném vynálezu následovně. V libovolném místě vnitřního prostoru 1Ό transformátoru se díky zvýšení intenzity elektrického pole a lokálnímu překročení mezní elektrické pevnosti dielektrika/izolantu dojde k výraznému nárůstu elektrické proudové hustoty a tím se vytvoří elektromagnetická vlna charakteristická jistým frekvenčním a fázovým spektrem. Toto spektrum je pro jednotlivé typy dielek-4CZ 25229 Ul trik/izolantů a konstrukční část probíhajícího ČV charakteristický. Pro případ zapouzdřených transformátorů s kapalným dielektrikem/izolantem je vhodné sledovat elektromagnetickou vlnu v pásmu 0,3 až 3,6 GHz. Pro toto frekvenční spektrum a citlivost signálu k šumu na detekčním prvku- anténě 70 dB bylo navrženo uložení minimálně dvou modifikovaných antén 5a, které zasahují do vnitřního prostoru 10 zapouzdření transformátoru. Elektromagnetická vlna se šíří všemi směry, podle vlastností dielektrika/izolantu použitých konstrukčních prvků transformátoru s příslušnou rychlostí. Dorazí k detektorům 5 v našem případě modifikovaným anténám 5a umístěných v plášti 2 transformátoru. Modifikovaná anténa 5a transformuje dopadající elektromagnetickou vlnu na postupnou elektromagnetickou vlnu a ta je pomocí elektrického vedení přivedena io na vstup měřicího zařízení 12. Zde je na vstupu umístěn nízkošumový širokopásmový zesilovač s maximálním zesílením nastaveným pro frekvenční pásmo od 0,3 do 3,6 GHz. Provede zesílení signálu tak, aby byla úroveň minimálního požadovaného signálu k šumu 70 dB. Signály se v měřicí jednotce pomocí známých algoritmů porovnávají a z časových posunů počátků aktivity ČV se nalezne pravděpodobné místo jevu ČV. Provede se analýza signálu ve frekvenční a fázové oblasti a z výsledků se doplní informace charakterizující místo aktivity ČV. Toto je pomocí programu zaznamenáváno a dlouhodobě monitorováno. Data jsou uchovávána nebo předávána z monitorovací- měřicího zařízení 12.The function of the device is as follows. Detection and localization of the CV phenomenon in a liquid dielectric / insulator encapsulated transformer proceeds as follows using the apparatus described in the present invention. At any point in the interior of the 1Ό transformer, due to the increase in the electric field strength and the local exceedance of the dielectric / insulator electrical strength, the electric current density increases significantly, creating an electromagnetic wave characterized by a certain frequency and phase spectrum. This spectrum is characteristic for the individual types of tiles - 4CZ 25229 Ul trick / insulators and the structural part of the ongoing CT. For encapsulated liquid dielectric / insulator transformers, it is advisable to monitor the electromagnetic wave in the 0.3 to 3.6 GHz band. For this frequency spectrum and the signal-to-noise sensitivity of the 70 dB detection element, it has been proposed to accommodate at least two modified antennas 5a that extend into the internal space 10 of the transformer enclosure. The electromagnetic wave propagates in all directions, depending on the dielectric / insulator properties of the transformer components used at the appropriate speed. They arrive at the detectors 5 in our case modified antennas 5a located in the transformer housing 2. The modified antenna 5a transforms the incident electromagnetic wave into a progressive electromagnetic wave, which is also fed via the power line to the input of the measuring device 12. Here, a low-noise broadband amplifier with a maximum gain set for the frequency range from 0.3 to 3.6 GHz is located. It amplifies the signal so that the minimum signal required for noise is 70 dB. The signals are compared in the measuring unit using known algorithms and from the time shifts of the beginning of the activity of the CT it is possible to find the probable place of the effect of the CT. An analysis of the signal in the frequency and phase domain is performed and information describing the location of the activity of the CT is added from the results. This is recorded by the program and monitored in the long term. The data is stored or transmitted from the monitoring-measuring device 12.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Detektor je aplikován na transformátory sledovaných zařízení, jakými jsou jaderné elektrárny, elektrárny na tuhá nebo plynná paliva, distribuční sítě. Detektor a jeho umístění zvyšují míru kvality a bezpečnosti dodávky elektrické energie a zvyšují bezpečnost chodu jaderné elektrárny.The detector is applied to transformers of monitored equipment such as nuclear power plants, solid or gaseous fuel power plants, distribution networks. The detector and its location increase the quality and safety of the power supply and increase the safety of the operation of the nuclear power plant.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

Arrangement of a detector (5) for evaluating the probability of occurrence of partial discharges in a housing of an encapsulated transformer which extends into the internal space (10) of the transformer,

25 and which consists of an antenna (5a) and is connected to a measuring device (12), characterized in that it has an antenna (5a) provided with a reflector (4) which is connected to the power supply connector (6) of the antenna (5a); at least one detector (5) is located on the transformer housing (2) and extends through the non-metallic design of the bushing (7) of the bushing (11) inside the transformer.

A detector arrangement (5) according to claim 1, characterized in that the antenna (5a) comprises

A conical or Vivaldi antenna, which is arranged in the housing (7) of the grommet (11), the reflector (4) connected to the connector (6) being arranged between the housing (7) and the metal cover (9) of the outer overlap of the grommet (11). .

Detector arrangement (5) according to claim 2, characterized in that the detector (5) consists of two units, conical or Vivaldi antennas (5a) permanently integrated into the internal space (10) of the transformer and the measuring and evaluation device. (12) which is separable and portable.