ระบบตรวจสอบสภาพออนไลน์ GIS ได้รับผลกระทบจากสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าหรือไม่?

หากคุณเป็นผู้ดำเนินการโครงข่ายไฟฟ้าหรือผู้จัดการสินทรัพย์ GIS (สวิตช์ฉนวนแก๊ส) คุณอาจพึ่งพาการตรวจสอบสภาพออนไลน์เพื่อให้อุปกรณ์สำคัญทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ เป็นเวลาหลายปีมาแล้วที่เราได้จัดหาโซลูชันการตรวจสอบสภาพ GIS แบบออนไลน์โดยเฉพาะ และคำถามหนึ่งก็เกิดขึ้นบ่อยกว่าคำถามอื่นๆ:การตรวจสอบสภาพออนไลน์ของ GIS ได้รับผลกระทบจากการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) หรือไม่ข้อกังวลที่ถูกต้องคือ GIS ทำงานในสภาพแวดล้อมไฟฟ้าแรงสูงและกระแสสูงซึ่งมี EMI อยู่ทั่วไปทุกหนทุกแห่ง และข้อมูลจากระบบการตรวจสอบเป็นเส้นชีวิตสำหรับการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ มาดูรายละเอียดนี้ ทำความเข้าใจกับความท้าทายในโลกแห่งความเป็นจริง และอธิบายว่าโซลูชันของเราจัดการกับปัญหานี้อย่างไร

ก่อนอื่น มากำหนดฉากกันก่อน: GIS มีขนาดกะทัดรัด มีประสิทธิภาพ และปัจจุบันแพร่หลายในสถานีย่อย แต่การออกแบบที่ปิดล้อมด้วยโลหะไม่ได้กำจัด EMI—แต่จะสร้างรูปร่างขึ้นมา ทุกครั้งที่เบรกเกอร์ทำงาน อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากทำงาน หรือกระแสไฟฟ้าลัดถูกตัดออก มันจะสร้างพัลส์แม่เหล็กไฟฟ้าชั่วคราว (EMP) ที่กระเพื่อมผ่านสถานีย่อย พัลส์เหล่านี้อาจรั่วหรือเชื่อมต่อกับสายเคเบิล เซ็นเซอร์ และอุปกรณ์ตรวจสอบที่อยู่ติดกัน ซึ่งประกอบเป็นการตรวจสอบสภาพออนไลน์ของ GIS ความเสี่ยงไม่ใช่แค่เสียงรบกวนเล็กน้อยเท่านั้น พลาดสัญญาณเริ่มต้นของความล้มเหลว (เช่น การคายประจุบางส่วน) หรือการแจ้งเตือนที่ผิดพลาดซึ่งทำให้สิ้นเปลืองทรัพยากรในการบำรุงรักษา

ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา เราได้ทำงานร่วมกับลูกค้าสาธารณูปโภคมากกว่า 20 รายทั่วอเมริกาเหนือและยุโรป และทีมงานในสถานที่ของเราได้บันทึกปัญหาการตรวจสอบที่เกี่ยวข้องกับ EMI โดยตรง การติดตั้งระบบตรวจสอบขั้นพื้นฐานในช่วงแรกๆ (เซ็นเซอร์ที่มีจำหน่ายทั่วไปแบบต่อเข้ากับสายไฟ) มักมีการแจ้งเตือนการปล่อยประจุบางส่วนที่เป็นผลบวกลวง 15–20% ในช่วงสามปีแรกในการดำเนินธุรกิจ ลูกค้าชาวมิดเวสต์รายหนึ่งรายงานว่าการตรวจติดตามความชื้นของก๊าซ SF6 เพิ่มขึ้น 30 ppm ทุกครั้งที่มีการเปลี่ยนหม้อแปลงในบริเวณใกล้เคียง ทำให้ผู้ปฏิบัติงานต้องตรวจสอบการอ่านด้วยตนเอง แทนที่จะเชื่อถือข้อมูลแบบเรียลไทม์ นั่นคือตอนที่เราได้เรียนรู้ว่า EMI ไม่ใช่ปัญหาทางทฤษฎี แต่เป็นอุปสรรคในการดำเนินงานรายวันสำหรับการตรวจสอบสภาพออนไลน์ของ GIS ที่ไม่ได้รับการปรับปรุง

เรามาเจาะจงว่า EMI โต้ตอบกับพารามิเตอร์การตรวจสอบ GIS ทั่วไปอย่างไร ประการแรก การตรวจสอบคุณภาพก๊าซ SF6: SF6 เป็นแกนฉนวนและดับอาร์คของ GIS ดังนั้นการรั่วไหล การสลายตัว หรือความชื้นจึงเป็นสัญญาณความล้มเหลวที่สำคัญตั้งแต่เนิ่นๆ เซ็นเซอร์ SF6 รุ่นแรกของเราใช้การเชื่อมต่อแบบมีสายแบบอะนาล็อกที่รับ EMI โหมดทั่วไปจากบัสบาร์ของสถานีย่อย EMI จะบิดเบือนการอ่านแรงดันไฟฟ้า ทำให้ยากต่อการแยกแยะผลพลอยได้จากการสลายตัวของ SF6 (เช่น SO2 หรือ H2S) จากสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า ต่อมาเราได้ออกแบบเซ็นเซอร์เหล่านี้ใหม่ด้วยการประมวลผลสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียล สายเคเบิลคู่ตีเกลียวหุ้มฉนวน (STP) และตัวกรองแบนด์วิธที่ปรับแต่งเพื่อกำจัดความถี่ชั่วคราวของสถานีย่อย (1 kHz–1 MHz ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนการเปลี่ยน GIS ที่พบบ่อยที่สุด) ผลลัพธ์? การอ่านค่า SF6 ที่เป็นเท็จลดลง 89% ในการทดสอบไคลเอนต์ หากคุณกำลังมองหาระบบที่สร้างขึ้นตามจุดประสงค์ซึ่งรวมเอาการลดเสียงรบกวนนี้เข้าไว้ด้วยกัน ลองดูของเราระบบตรวจสอบก๊าซ Sf6ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับสภาพแวดล้อม GIS

ต่อไป การตรวจสอบการคายประจุบางส่วน (PD) ซึ่งเป็นจุดที่การรบกวนของ EMI กระทบหนักที่สุด เนื่องจาก PD เองเป็นสัญญาณไฟฟ้าขนาดเล็ก (นาโนแอมป์ พิโคคูลอมบ์) ที่ซ่อนอยู่ในสัญญาณรบกวนพื้นหลังไฟฟ้าแรงสูง ครั้งหนึ่งเราเคยให้การสนับสนุนลูกค้าในเท็กซัสซึ่งระบบการตรวจสอบ PD ที่ไม่เชี่ยวชาญเฉพาะของพวกเขาพลาด PD ภายในที่สำคัญในช่อง GIS 230 kV เนื่องจากเซ็นเซอร์ไม่ได้คำนึงถึงกระแสไฟชั่วขณะที่มีข้อผิดพลาด 50 kA ของสถานีย่อย ในที่สุดข้อผิดพลาดดังกล่าวทำให้เกิดการไฟฟ้าดับเป็นเวลา 4 ชั่วโมง ส่งผลให้ค่าสาธารณูปโภคสูญเสียรายได้ 2 ล้านเหรียญสหรัฐ ประสบการณ์นั้นผลักดันให้เราสร้างของเราระบบตรวจสอบการปล่อยประจุบางส่วนออนไลน์สำหรับ Gisซึ่งใช้การปฏิเสธ EMI สองชั้น: ประการแรก ทรานสดิวเซอร์กระแสความถี่สูง (HFCT) พร้อมเกราะป้องกันโลหะที่ติดโดยตรงกับกล่องหุ้มที่มีการต่อสายดินของ GIS เพื่อแยกสัญญาณ PD ออกจากสัญญาณรบกวนภายนอก ประการที่สอง อัลกอริธึมที่เป็นกรรมสิทธิ์ซึ่งอ้างอิงโยงการอ่านค่า PD ที่ประทับเวลาด้วยบันทึกเหตุการณ์ของสถานีย่อย (การทำงานของเบรกเกอร์ การเปิดใช้งานตัวป้องกันไฟกระชาก) เพื่อกรองเดือย EMI ชั่วคราวออก ในการทดสอบติดตามผลกับไคลเอนต์เท็กซัสนั้น ระบบตรวจพบ PD ภายใน 12 เดือนก่อนที่จะมีสัญญาณของความล้มเหลวอื่น ๆ โดยไม่มีการแจ้งเตือนที่ผิดพลาดจากเหตุการณ์การเปลี่ยนสถานีย่อย

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากเป็นองค์ประกอบ GIS ที่สำคัญอีกประการหนึ่ง และการตรวจสอบ (สำหรับกระแสตกค้างและกระแสรั่วไหล) ก็มีความเสี่ยงต่อ EMI เช่นกัน เมื่อเกิดฟ้าผ่ากระทบสถานีย่อย อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากจะเบี่ยงเบนกระแส ทำให้เกิด EMI ขนาดใหญ่ที่สามารถบิดเบือนการอ่านค่ากระแสรั่วไหลได้ เราเคยเห็นลูกค้าใช้เซ็นเซอร์วัดกระแสไฟรั่วทั่วไปที่จะอ่านค่าจริงได้ 5 เท่าในระหว่างเกิดพายุ ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากโดยไม่จำเป็น ของเราการตรวจสอบเครื่องป้องกันไฟกระชากระบบใช้คอยล์ Rogowski พร้อมเกราะป้องกันแม่เหล็กเพื่อลด EMI ความถี่ฟ้าผ่า จับคู่กับเปลือกที่ทนทานต่อสภาพอากาศซึ่งจะบล็อกสัญญาณรบกวน RF ภายนอก ลูกค้ารายหนึ่งในฟลอริดารายงานว่าในช่วงที่เกิดพายุระดับ 2 ระบบติดตามตัวป้องกันไฟกระชากของเรารักษาความถูกต้องของข้อมูลได้ 98% ในขณะที่ระบบทั่วไปของยูทิลิตี้ใกล้เคียงมีการสูญเสียข้อมูล 70% นั่นคือความแตกต่างระหว่างการออกแบบที่ทนต่อ EMI และการแก้ไขภายหลังการใช้งานจริง

ตอนนี้คุณอาจสงสัยว่า: มีวิธีกำจัดผลกระทบจาก EMI โดยสิ้นเชิงหรือไม่? คำตอบสั้นๆ คือไม่ สถานีย่อยจะมีสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าอยู่เสมอ แต่การตรวจสอบสภาพออนไลน์ GIS สมัยใหม่สามารถออกแบบเพื่อลดผลกระทบดังกล่าวได้อย่างมีประสิทธิภาพ สิ่งสำคัญไม่ได้เป็นเพียงการซื้อระบบตรวจสอบใดๆ มันคือการเลือกอันที่ออกแบบไว้สำหรับสภาพแวดล้อม GISไม่ได้นำกลับมาใช้ใหม่จากการตั้งค่าทางอุตสาหกรรมหรือแรงดันไฟฟ้าต่ำ

เรามาพูดถึงเรื่องเข้าใจผิดทั่วไปที่เราได้ยินจากผู้จัดการสินทรัพย์ที่มีความสงสัยกันดีกว่า เรื่องที่ 1: “การเดินสายไฟเบอร์ออปติกช่วยลด EMI ดังนั้นฉันจึงควรใช้ไฟเบอร์แทนการใช้ทองแดงหุ้มฉนวน” แม้ว่าไฟเบอร์จะต้านทานต่อ EMI ทางไฟฟ้า แต่ก็ยังสามารถรับสัญญาณรบกวนทางแสงจากแสงโดยรอบหรือความร้อนของสถานีย่อยได้ และการติดตั้งใน GIS ที่ได้รับการปรับปรุงใหม่จะมีราคาแพงกว่า (โดยที่คุณต้องเจาะผ่านกรอบโลหะ) ลูกค้าของเราที่มีทองแดงหุ้มฉนวนผสมสำหรับการสื่อสารด้วยเซ็นเซอร์และไฟเบอร์สำหรับแบ็คฮอล จะได้รับสิ่งที่ดีที่สุดจากทั้งสองโลก: ต้นทุนต่ำ การปฏิเสธสัญญาณรบกวนสูง และข้อมูลระยะไกลที่เชื่อถือได้ เรื่องที่ 2: “EMI ส่งผลต่อระบบแบบใช้สายเท่านั้น ดังนั้นการตรวจสอบแบบไร้สายจึงดีกว่า” ระบบไร้สาย (เช่น LoRa หรือ Wi-Fi) ไวต่อ RF EMI จากเครื่องส่งสัญญาณหรืออุปกรณ์ควบคุมสถานีย่อยในบริเวณใกล้เคียง และแพ็กเก็ตข้อมูลอาจเสียหายได้ในระหว่างเหตุการณ์ที่เกิดเหตุการณ์ชั่วคราวสูง เราได้ทดสอบตัวเลือกทั้งแบบไร้สายและแบบใช้สาย และพบว่าระบบแบบมีสายและเสริมความแข็งแกร่งด้วย EMI มีความพร้อมใช้งานของข้อมูลสูงขึ้น 12% ในสภาพแวดล้อมของสถานีย่อย แม้ในระหว่างการดำเนินการสวิตช์สูงสุด

ในช่วงห้าปีที่ผ่านมา ฐานลูกค้าของเราเติบโตขึ้น 35% ซึ่งส่วนใหญ่มาจากการบอกต่อ ยูทิลิตี้หลักรายหนึ่งในแคนาดาเปลี่ยนจากระบบตรวจสอบทั่วไปที่แตกต่างกันสามระบบมาเป็นชุดตรวจสอบสภาพ GIS ออนไลน์ที่สมบูรณ์ของเรา และรายงานว่า: “ก่อนหน้านี้ เราใช้เวลา 10 ชั่วโมงต่อสัปดาห์ในการตรวจสอบการแจ้งเตือนที่ผิดพลาด ตอนนี้ใช้เวลาน้อยกว่า 1 ชั่วโมง และเราพบข้อบกพร่อง GIS ที่อาจทำให้เกิดการหยุดทำงานในฤดูใบไม้ผลินี้” นั่นคือผลตอบแทนที่แท้จริงของการจัดการกับ EMI ในการตรวจสอบ: คุณจะได้รับข้อมูลที่แม่นยำและนำไปปฏิบัติได้ ซึ่งช่วยให้คุณวางแผนการบำรุงรักษา โดยไม่ตอบสนองต่อความล้มเหลว

หากคุณกำลังประสบปัญหาที่เกี่ยวข้องกับ EMI กับการตรวจสอบสภาพ GIS ออนไลน์ของคุณ หรือคุณต้องการอัปเกรดเป็นระบบที่สร้างขึ้นสำหรับสภาพแวดล้อมสถานีย่อยที่มีเสียงรบกวนสูง เรายินดีที่จะอธิบายวิธีแก้ปัญหาของเรา ทีมวิศวกรของเรามีประสบการณ์นอกสถานที่ด้วยการติดตั้ง GIS ขนาด 110 kV ถึง 500 kV และเราสามารถจัดทำแผนการลดเสียงรบกวนแบบกำหนดเองที่ปรับให้เหมาะกับรูปแบบของสถานีย่อยของคุณ ไม่ว่าคุณจะต้องการการตรวจสอบ SF6 แบบกำหนดเป้าหมาย การตรวจจับ PD ที่ครอบคลุม หรือการติดตามอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก โซลูชันของเราได้รับการออกแบบมาให้ทำงานได้แม้ในสภาพแวดล้อมที่มี EMI หนักที่สุด หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับระบบที่สร้างขึ้นตามวัตถุประสงค์ของเรา รวมถึงเครื่องมือตรวจสอบก๊าซ SF6 และการปล่อยก๊าซบางส่วนโดยเฉพาะ โปรดเรียกดูแหล่งข้อมูลออนไลน์ของเราหรือติดต่อทีมขายของเราเพื่อหารือเกี่ยวกับความต้องการเฉพาะของคุณ เราพร้อมช่วยคุณเปลี่ยนข้อมูลการตรวจสอบที่เชื่อถือได้ให้เป็นการปรับปรุงประสิทธิภาพของกริดที่จับต้องได้

อ้างอิง

1. IEEE Std C37.122.1-2018, “คู่มือ IEEE สำหรับสถานีไฟฟ้าย่อยที่มีฉนวนแก๊ส (GIS) สำหรับระบบไฟฟ้าแรงสูง”
2. วัง ย. และคณะ (2021). “การลดสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับการตรวจสอบการปล่อยประจุบางส่วนในสถานีย่อย GIS” ธุรกรรม IEEE เกี่ยวกับการจัดส่งพลังงาน ฉบับที่ 36, ไม่ใช่. 4 หน้า 1897-1905.
3. คณะทำงานสภาระหว่างประเทศว่าด้วยระบบไฟฟ้าขนาดใหญ่ (CIGRE) A3.26 (2019) “การตรวจสอบสภาพของสวิตช์เกียร์หุ้มฉนวนแก๊ส: แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับความยืดหยุ่นของ EMI” โบรชัวร์ ซิเกร 762.
4. สำนักมาตรฐานอเมริกัน (ABS) (2022) “แนวทางการตรวจติดตามสภาพออนไลน์ในสถานีไฟฟ้าแรงสูง”