# Пълно ръководство за акустично откриване на частични разряди

> Източник:: https://voltgrids.com/bg/blog/a-complete-guide-to-partial-discharge-acoustic-detection/
> Published: 2026-03-29T06:08:10+00:00
> Modified: 2026-05-14T02:25:33+00:00
> Agent JSON: https://voltgrids.com/bg/blog/a-complete-guide-to-partial-discharge-acoustic-detection/agent.json
> Agent Markdown: https://voltgrids.com/bg/blog/a-complete-guide-to-partial-discharge-acoustic-detection/agent.md

## Summary

Усъвършенствайте стратегията си за поддръжка на подстанциите с това пълно ръководство за акустично откриване на частични разряди. Научете се как да идентифицирате вътрешните дефекти на изолацията в токовите трансформатори с помощта на ултразвукови сензори, да интерпретирате фазовите модели и да вземате решения за поддръжка, базирани на данни, без престой на системата.

## Media

- YouTube: https://youtu.be/B0i-ibHAJ4k
- SoundCloud: https://soundcloud.com/bepto-247719800/a-complete-guide-to-partial/s-DHOIGd1ExBq?si=c051aa27980549e28ef6fd5fc6af2129&utm_source=clipboard&utm_medium=text&utm_campaign=social_sharing

## Article

![Професионален инженер от Източна Азия в открита подстанция извършва онлайн откриване на акустични емисии на частичен разряд на токов трансформатор, като използва преносим анализатор за интерпретиране на ултразвукови сигнали, генерирани от дефекти в изолацията, осигурявайки надеждно управление на активите без прекъсване на електрозахранването.](https://voltgrids.com/wp-content/uploads/2026/03/East-Asian-Engineer-Uses-Portable-AE-Analyzer-for-In-service-CT-PD-Detection-1024x687.jpg)

Инженер от Източна Азия използва преносим анализатор на АЕ за откриване на PD при CT в експлоатация

## Въведение

Частичният разряд в изолационните системи на токовите трансформатори е най-надеждното ранно предупреждение за предстояща повреда на изолацията, а откриването на акустична емисия е най-практически приложимият метод за идентифициране на активен частичен разряд в инсталирани токоизправители за разпределение на електроенергия, без да се налага извеждане на оборудването от експлоатация. ТТ, който активно се разтоварва вътрешно, съобщава за влошаващото си се състояние чрез ултразвукови акустични сигнали, които се разпространяват през изолационната среда и корпуса - сигнали, които могат да бъдат открити с пиезоелектрически сензор, интерпретирани с правилната методология и приложими с правилната реакция на поддръжката, и всичко това без нито една минута планирано прекъсване.

**Директният отговор е следният: акустичното откриване на частични разряди в електроразпределителни токоизправители работи чрез откриване на ултразвукови вълни на налягане - обикновено в ултразвуковия честотен диапазон - които се генерират всеки път, когато в изолационната система на токоизправителя възникне събитие на частичен разряд, а техниката е уникално ценна за поддръжката на инсталираните токоизправители, тъй като е неинвазивна, не изисква прекъсване на вторичната верига, може да се извършва в условия на напрежение и предоставя информация за местоположението, каквато електрическите методи за измерване на частични разряди не могат да предоставят - позволявайки на екипите по поддръжката да разграничат вътрешните дефекти в изолацията на токоизправителя, които изискват спешна подмяна, от външните източници на корона, които не изискват намеса в токоизправителя.**

За инженерите по поддръжката на електроразпределителните мрежи, специалистите по оценка на състоянието на изолацията и екипите по надеждност, отговарящи за управлението на флота от токоизправители, това ръководство предоставя пълната техническа рамка за откриване на частични разряди чрез акустична емисия - от физиката на генериране на акустичен сигнал през избора на сензор, методологията на измерване, интерпретацията на сигнала и вземането на решения за поддръжка.

## Съдържание

- [Какво представлява частичният разряд в топлоизолационните системи и как работи откриването на акустични емисии?](#what-is-partial-discharge-in-ct-insulation-systems-and-how-does-acoustic-emission-detection-work)
- [Как да изберете и позиционирате сензорите за акустична емисия за откриване на частични разряди в компютърната томография?](#how-to-select-and-position-acoustic-emission-sensors-for-ct-partial-discharge-detection)
- [Как да проведем структурирана кампания за измерване на частични акустични разряди с компютърна томография?](#how-to-execute-a-structured-ct-acoustic-partial-discharge-measurement-campaign)
- [Как да интерпретираме сигналите за акустични емисии и да вземаме решения за поддръжка на CT?](#how-to-interpret-acoustic-emission-signals-and-make-ct-maintenance-decisions)
- [Често задавани въпроси относно акустичното откриване на частични разряди в токоизправители за електроразпределение](#faqs-about-partial-discharge-acoustic-detection-in-power-distribution-cts)

## Какво представлява частичният разряд в топлоизолационните системи и как работи откриването на акустични емисии?

![Детайлна концептуална илюстрация с множество изводи и разделен изглед, обясняваща откриването на частични разряди (PD) и акустични емисии (AE) в токов трансформатор. Тя показва напречно сечение на ТТ с увеличен изглед на 'събитие на частичен разряд (PD)' в изолационна кухина, генериращо разширяващи се ултразвукови вълни на налягане. Тези вълни се улавят от външен 'пиезоелектричен сензор' на корпуса на токоизправителя, който изпраща сигнала до ръчен 'анализатор на сигнали'. Дисплеят на анализатора показва данни за 'формата на вълната и спектъра', като подчертава 'ултразвуковия импулс (20-500 kHz)'. Фонът илюстрира процеса като 'онлайн/инспекция в експлоатация' в подстанция, със сравнения с електрическите методи.](https://voltgrids.com/wp-content/uploads/2026/03/Understanding-Partial-Discharge-PD-via-Acoustic-Emission-AE-Detection-in-CT-Insulation-1024x687.jpg)

Разбиране на частичния разряд (PD) чрез откриване на акустична емисия (AE) в CT изолация

Частичен разряд е електрически разряд, който преодолява само част от изолацията между проводниците - той не представлява пълен пробив между високоволтовия проводник и земята, но постепенно разрушава изолационния материал около мястото на разряда, докато накрая се образува пълен пробив. В изолационните системи на КТ - независимо дали са маслено-хартиени, епоксидни с отлята смола или газови SF₆ - частичният разряд е основният механизъм за деградация, който превръща изолационната система от годна за експлоатация в неизправна за период от време, който варира от месеци до години в зависимост от интензивността на разряда и вида на изолацията.

### Физиката на частичния разряд в CT изолацията

Частичният разряд се появява в местата на слабост на изолацията - кухини в отлятата смола, газови мехурчета в маслено-хартиената изолация, интерфейси на разслояване, метални включвания и области с локално повишено напрежение на електрическото поле. На тези места локалното електрическо поле превишава якостта на пробив на изолационната среда в рамките на дефекта - обикновено изпълнена с газ празнина, където диелектричната якост е много по-ниска от тази на заобикалящата я твърда или течна изолация.

Когато локалното поле превиши якостта на пробив в празнотата, в нея възниква бърз разряд с продължителност от наносекунди до микросекунди. Този разряд:

- **Електрически:** Създава токов импулс в първичната верига и съответен индуциран импулс във вторичната верига - основа на методите за измерване на електрическата вероятност за повреда
- **Термично:** Депонира енергия на мястото на изхвърляне, като карбонизира околния изолационен материал и увеличава празното пространство при последователни цикли на изхвърляне.
- **В акустично отношение:** Създава бърза локална промяна на налягането - механичен импулс, който се разпространява навън от мястото на изпускане като акустична вълна през околната изолационна среда и корпуса на CT.

Акустичната емисия от частичен разряд представлява широколентов импулс на налягане със значително енергийно съдържание в ултразвуковия честотен диапазон 20-500 kHz. Сигналът се разпространява през изолационната среда на КТ - масло, смола или газ - и през стените на корпуса на КТ, като затихва с разстоянието и се отразява в материалните интерфейси, докато достигне външната повърхност на КТ, където може да бъде засечен от контактен пиезоелектричен сензор.

Ключови технически параметри, определящи откриването на частични разряди с помощта на акустична компютърна томография:

- **Честотен диапазон на акустичните емисии:** 20-300 kHz за вътрешен CT PD; [пикова енергия обикновено при 80-150 kHz за маслено-хартиена CT изолация](https://ieeexplore.ieee.org/document/6164228)[1](#fn-1); 100-250 kHz за изолация на CT от леякова смола
- **Скорост на разпространение на сигнала:** [1 400-1 500 m/s в трансформаторно масло](https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S014206151500052X)[2](#fn-2); 2 500-3 500 m/s в епоксидна отливка от смола; 5 100 m/s в стоманен корпус - разликите в скоростите позволяват локализиране на източника чрез методите на времето на пристигане
- **Затихване на сигнала:** 6-12 dB на 100 mm в масло; 15-25 dB на 100 mm в леяна смола; затихването нараства с честотата - по-нискочестотните компоненти се разпространяват по-далеч от източника на изхвърляне
- **Праг на откриване:** Минимален откриваем еквивалент на заряд PD приблизително 100-500 pC за контактни пиезоелектрични сензори върху корпуса на CT; електрическото измерване на PD е по-чувствително (5-10 pC), но изисква достъп до вторична верига
- **Честотна характеристика на сензора:** Широколентови пиезоелектрични сензори: 20-300 kHz; резонансни пиезоелектрични сензори: максимална чувствителност при 150 kHz ±20%; резонансните сензори осигуряват по-висока чувствителност при проектната честота, но пропускат сигнали извън резонансната лента
- **Приложими стандарти:** IEC 60270 (електрическо измерване на PD - референтен метод), IEC 62478 (техники за изпитване с високо напрежение - акустична емисия), IEC 60599 (анализ на разтворени газове - допълнителен диагностичен метод)

Предимството на откриването на акустична емисия пред електрическото измерване на PD в приложенията за поддръжка на място:

[Електрическото измерване на PD по IEC 60270 е референтният метод за количествено определяне на PD](https://webstore.iec.ch/publication/1225)[3](#fn-3) - той осигурява калибрирани измервания на заряда в пикокуломи и е методът, използван за фабрично приемане на тестовете. Въпреки това измерването на електрическия заряд в полеви условия изисква достъп до вторичната верига на токоизправителя, калибриран свързващ кондензатор и безшумна измервателна среда - условия, които рядко са постижими в подстанция за разпределение на електроенергия под напрежение. Откриването на акустична емисия изисква само физически достъп до повърхността на корпуса на токоизправителя - то може да се извърши при напълно включен токоизправител, под товар, без никакви промени във вторичната верига и при наличие на електромагнитна шумова среда, която прави електрическото измерване на PD непрактично в полеви условия.

## Как да изберете и позиционирате сензорите за акустична емисия за откриване на частични разряди в компютърната томография?

![Техническа диаграма, илюстрираща най-добрите практики за избор и позициониране на сензор за акустична емисия за откриване на частични разряди в токови трансформатори. Тя противопоставя оптималното свързване на потопени в масло ТТ (долната стена на резервоара) и ТТ, излети от смола (епоксидна основа на корпуса), като подчертава подходящите честотни диапазони и задължителния гел за свързване. Настройката за проверка с източник на Hsu-Nielsen показва необходимия SNR >= 6 dB.](https://voltgrids.com/wp-content/uploads/2026/03/Comprehensive-AE-Sensor-Selection-Positioning-Guide-for-CT-PD-Detection-1024x687.jpg)

Изчерпателно ръководство за избор и позициониране на сензори AE за откриване на CT PD

Изборът и позиционирането на сензора са двете най-влиятелни променливи за качеството на акустичното откриване на PD - правилно избран сензор на неправилна позиция ще пропусне вътрешни PD сигнали, а правилно позициониран сензор с неправилна честотна характеристика ще открие външна намеса, а не вътрешен разряд.

### Избор на сензор за акустично откриване на PD с компютърна томография

**Пиезоелектрични контактни сензори (първичен метод):**
Контактните пиезоелектрични сензори се притискат към повърхността на корпуса на КТ и откриват акустични вълни, предавани през стената на корпуса. Те осигуряват най-висока чувствителност за откриване на вътрешна PD и са стандартният метод за акустични PD изследвания на CT.

Критерии за подбор:

- **Честотен диапазон:** 50-200 kHz за потопени в масло КТ; 80-300 kHz за КТ, излети от смола - по-високото затихване на смолата изисква по-висока честотна чувствителност, за да се открият сигналите от източника на разряд, преди те да затихнат до нивото на шума.
- **Чувствителност:** Минимум -65 dB ref 1 V/μbar за надеждно откриване на източници на PD на разстояние до 300 mm през масло; минимум -55 dB за приложения от леякова смола
- **Съвместимост на корпуса:** Магнитна монтажна основа за феромагнитни корпуси на компютърни томографи - осигурява постоянна сила на свързване и повтарящо се позициониране на сензора за наблюдение на тенденциите; лепилно свързване за неферомагнитни корпуси

**Въздушни ултразвукови сензори (допълнителен метод):**
Безконтактните ултразвукови сензори откриват въздушни акустични емисии от повърхностна корона и външни източници на PD. Те се използват за разграничаване на външната корона, която произвежда силни въздушни сигнали, но слаби контактни сигнали, от вътрешната PD, която произвежда силни контактни сигнали, но слаби въздушни сигнали.

### Позициониране на сензора за различни типове CT

**Маслопоглъщаща CT (порцеланова или композитна втулка):**

- Позиция на първичния сензор: долната стена на резервоара, на 50-100 мм над основата на резервоара - акустичните сигнали от вътрешни източници на ПД се разпространяват надолу и се концентрират в основата на резервоара; тази позиция максимизира съотношението сигнал/шум за откриване на вътрешни ПД
- Позиция на вторичния сензор: Средна стена на резервоара под ъгъл 90° спрямо първичния сензор - позволява двуизмерно локализиране на източника чрез сравняване на времето на пристигане
- Избягвайте: Повърхност на втулката - външната корона върху повърхността на втулката произвежда силни акустични сигнали, които ще маскират вътрешните PD сигнали, ако сензорът е разположен върху втулката

**Cast Resin CT (капсулирана с епоксидна смола):**

- Позиция на първичния сензор: Основата на корпуса на КТ, директно върху епоксидната повърхност - леещата се смола има по-високо акустично затихване от маслото, което налага поставянето на сензора възможно най-близо до очакваното място на източника на ПД (обикновено интерфейса на високоволтовия проводник или интерфейса на сърцевината и смолата)
- Позиции на вторичните сензори: На интервали от 120° по обиколката на тялото на КТ - позволява триточково позициониране на източника за КТ, капсулирани със смола
- Съединителна среда: Акустичният свързващ гел е задължителен за леенето на смола - грапавостта на повърхността на епоксидната смола създава въздушни пролуки, които силно отслабват високочестотните сигнали без свързващ гел

### Проверка на качеството на съединението

Преди да запишете измерванията на PD, проверете качеството на акустичното свързване:

SNRcoupling=20×лог10⁡(VsignalVnoise)≥6 dBSNR_{coupling} = 20 \ пъти \log_{10}\left(\frac{V_{signal}}{V_{noise}}\right) \geq 6 \text{ dB}

Приложете счупване на олово от молив (източник на Хсу-Нилсен) върху повърхността на корпуса на компютърния томограф на разстояние 100-200 mm от сензора - това създава широколентов акустичен импулс, който проверява дали сензорът е правилно свързан и дали пътят на сигнала е непокътнат. Правилно свързаният сензор ще покаже чиста импулсна реакция с SNR ≥ 6 dB над нивото на фоновия шум.

## Как да проведем структурирана кампания за измерване на частични акустични разряди с компютърна томография?

![Подробна инфографика и диаграма на процеса, структурирани в четири панела с ясни етикети и икони, обясняващи пълния структуриран работен процес за кампания за измерване на частични разряди с компютърна томография. Панелите описват подробно как да се 'установят базовите измервания', 'определи последователността и честотата на измерванията' (годишни, основани на събития), 'изпълни протокола за измерване' (околен шум, позициониране на сензора, FFT спектър, PRPD модел) и да се извърши 'изчисление на местоположението на източника' (използване на над три сензора и разлика във времето на пристигане). Формули и графики с данни илюстрират всяка стъпка за систематично управление на активите.](https://voltgrids.com/wp-content/uploads/2026/03/Structured-Workflow-for-CT-Acoustic-PD-Fleet-Survey-1024x687.jpg)

Структуриран работен процес за изследване на флота на CT Acoustic PD

Структурираната кампания за акустично измерване на PD за парк от токоизправители за разпределение на електроенергия изисква определен протокол за измерване, който позволява сравнение между токоизправителите, между периодите на измерване и между тествания токоизправител и известен здрав еталон - тъй като абсолютните нива на акустичния сигнал са безсмислени без контекст; относителните нива и тенденции са тези, които идентифицират влошаването на изолацията.

### Стъпка 1: Установяване на базови измервания

Преди акустичното откриване на PD да може да идентифицира влошаващи се CT, трябва да се установят базови измервания за всеки CT в парка при известни здравословни условия:

- **Запишете базовото ниво при пускане в експлоатация или последното известно здравословно състояние:** Измерване и документиране на нивото на акустичния сигнал, честотния спектър и фазовия модел за всеки КТ по време на въвеждане в експлоатация или веднага след потвърдено изпитване на здрава изолация
- **Документирайте условията на измерване:** Записване на първичното напрежение, първичния ток, температурата на околната среда и метеорологичните условия - нивата на акустичния PD сигнал варират в зависимост от напрежението (начално напрежение на PD) и температурата (вискозитетът на изолацията влияе върху разпространението на сигнала в маслото)
- **Създаване на референтен флот:** Идентифициране на статистическото разпределение на нивата на акустичните сигнали в целия флот от компютърни томографи - компютърните томографи с нива на сигналите с повече от 6 dB над медианното ниво на флота изискват проучване, независимо от абсолютното ниво.

### Стъпка 2: Определяне на последователността и честотата на измерванията

- **Годишно проучване на КТ над 15-годишна възраст:** Деградацията на изолацията се ускорява през втората половина от експлоатационния живот на ТТ; годишните акустични изследвания на PD осигуряват достатъчна времева разделителна способност за откриване на влошаването, преди то да достигне критични нива.
- **6-месечно проучване за КТ с известни проблеми с изолацията:** КТ, които са показали повишени акустични нива при предишното изследване, КТ с необичайни резултати от анализа на разтворените газове и КТ, които са претърпели термично претоварване.
- **Незабавно проучване след събития, свързани с неизправности:** Всеки CT, който е бил подложен на ток на повреда, превишаващ 50% от номиналния ток на късо съединение, изисква акустична оценка на PD в рамките на 30 дни - термичният стрес от тока на повреда може да инициира деградация на изолацията, която се проявява като PD в рамките на седмици след събитието на повреда.

### Стъпка 3: Изпълнение на протокола за измерване

1. **Подгответе средата за измерване:** Запишете нивото на околния шум при сензор, свързан с корпуса на CT, но без източник на сигнал - това определя нивото на шума за изчисляване на SNR; ако околният шум надвишава -40 dBV в честотната лента на измерване, идентифицирайте и отстранете източниците на шум, преди да продължите.
2. **Прилагайте сензора на определени позиции:** Използвайте специфичното за типа CT позициониране, определено в стъпка 1 от раздела за избор на сензор; нанесете гел за свързване за CT, отлети от смола; проверете качеството на свързването с тест на източника на Hsu-Nielsen.
3. **Запис на формата на вълната във времевата област:** Заснемане на минимум 10 секунди непрекъснат акустичен сигнал на всяка позиция на сензора - достатъчно, за да се наблюдават множество цикли на честотата на захранване и да се идентифицира фазово свързаната активност на PD
4. **Запишете честотния спектър:** FFT анализ на уловената форма на вълната; идентифициране на пиковите честотни компоненти; сравняване с базовия спектър - нови честотни компоненти над базовите показват нова активност на PD
5. **Записване на фазово разрешен модел на pd:** Синхронизиране на акустичното измерване с фазата на напрежението на честотата на мощността с помощта на референтен сигнал на напрежението; построяване на графика на амплитудата на акустичното събитие спрямо фазовия ъгъл - формата на модела PRPD идентифицира типа на източника на PD
6. **Прилагане на многосензорен анализ на времето на пристигане:** Ако два или повече сензора са разположени едновременно, запишете разликата във времето на пристигане (TDOA) на акустичните сигнали между позициите на сензора - това позволява изчисляване на местоположението на източника.

### Стъпка 4: Изчисляване на местоположението на източника

За два сензора, разположени на известни позиции върху корпуса на CT:

Δd=voil×Δt\Delta d = v_{oil} \times \Delta t

Къде: Δt\Delta t е измерената разлика във времето на пристигане и voilv_{oil} е скоростта на акустичното разпространение в маслото (1450 m/s). Източникът лежи на хипербола, определена от постоянната разлика в дължината на пътя Δd\Delta d - при три или повече сензора пресечната точка на няколко хиперболи осигурява местоположението на точков източник.

За КТ с известна вътрешна геометрия с три сензора и внимателно измерване на TDOA може да се постигне точност на локализиране на източника от ±20-50 mm - достатъчна за разграничаване на източника на PD на границата между високоволтовия проводник (най-критично), границата между сърцевината и изолацията (умерена сериозност) и стената на резервоара (най-малка сериозност).

### Сценарии на приложение

- **Годишно проучване на парка на електроразпределителните подстанции CT:** Контактни пиезоелектрични сензори на долната стена на резервоара; изследване на амплитудата и спектъра на един сензор; сравнение с базовото ниво на флота; маркиране на КТ с >6 dB увеличение спрямо базовото ниво за последващо многосензорно изследване
- **Оценка на състоянието на изолацията на CT (>20 години експлоатация):** Разгръщане на мултисензори с PRPD анализ; локализиране на източника на TDOA; корелация с резултатите от анализа на разтворения газ; решение за поддръжка въз основа на комбинирани акустични и химически доказателства
- **Оценка на изолацията на CT след повреда:** Незабавно изследване с един сензор в рамките на 30 дни от събитието на повредата; сравнение с базовата линия преди повредата; повишеното ниво на сигнала задейства програма за ускорен мониторинг
- **Нова базова линия за въвеждане в експлоатация на CT:** Пълно многосензорно изследване при пускане в експлоатация; моделът PRPD се записва като референтен; честотният спектър се документира; резултатите се съхраняват в регистъра за управление на активите на КТ като базова стойност за целия живот

## Как да интерпретираме сигналите за акустични емисии и да вземаме решения за поддръжка на CT?

![Изчерпателна инженерна инфографика, илюстрираща как да се интерпретират сигналите за акустична емисия от токов трансформатор за вземане на решения за поддръжка. В горната част са сравнени четири различни категории сигнали, като са използвани илюстративни PRPD графики, честотни спектри и относителни стойности на силата на въздушния/контактния сензор: Категория 1 (вътрешна празнота, критична), Категория 2 (повърхностно проследяване, висока степен на опасност), Категория 3 (външна корона, ниска степен на опасност) и Категория 4 (механични вибрации, без PD). В долната част е представена визуална блок-схема, която води от резултатите от проучването през специфични диаманти за вземане на решения - Ниво на сигнала > 6 dB? Има ли фазова корелация? Симетрично ли е? - до стандартни действия по поддръжката като 'Изисква се спешна подмяна', 'Планира се подмяна' или 'Изследва се външен източник'. Малки кратки икони за допълнителна корелация на DGA и електрическа PD.](https://voltgrids.com/wp-content/uploads/2026/03/Current-Transformer-Acoustic-Signal-Interpretation-Maintenance-Decision-Guide-1024x687.jpg)

Токов трансформатор Ръководство за вземане на решения за тълкуване и поддръжка на акустични сигнали

### Рамка за интерпретиране на сигналите

Интерпретацията на акустичните сигнали за PD изисква да се прави разлика между четири категории сигнали, които произвеждат припокриващи се амплитудни диапазони, но имат ясно изразени различни честотни спектри, фазови модели и последствия за поддръжката:

**Категория 1: Изхвърляне на вътрешна празнина (най-критична)**

- **Акустични характеристики:** Повтарящи се импулси с честота на повторение 2 пъти по-висока от мощността (два разряда на цикъл на напрежението - един при положителен полуцикъл и един при отрицателен); пикова честота 80-150 kHz; сигналът е по-силен при контактния сензор, отколкото при въздушния.
- **Модел PRPD:** [Симетрични клъстери при фазови позиции 45° и 225°](https://www.mdpi.com/1996-1073/14/4/1042)[4](#fn-4) (положителни и отрицателни пикове на напрежението); разпределението на амплитудата следва Гаусово разпределение във всеки клъстер
- **Последици от поддръжката:** Активна деградация на вътрешната изолация - планирайте подмяна в рамките на следващия планиран престой; увеличете честотата на мониторинг на месечна до подмяната

**Категория 2: Изхвърляне на повърхностни следи (висока степен на опасност)**

- **Акустични характеристики:** Нередовен импулсен модел; налице е корелация между мощността и честотата, но тя е асиметрична; пикова честота 50-100 kHz; сигналът се открива както от контактни, така и от въздушни сензори
- **Модел PRPD:** Асиметрични клъстери - по-силни в единия полуцикъл, отколкото в другия; неравномерно разпределение на амплитудата, което показва хаотично поведение на разряда
- **Последици от поддръжката:** Повърхностна деградация на изолацията - обикновено на границата между втулката и фланеца или границата между сърцевината и смолата; необходима е подмяна; не отлагайте след следващия планиран престой

**Категория 3: Външна корона (ниска степен на опасност на CT)**

- **Акустични характеристики:** Непрекъснато съскане, а не дискретни импулси; силен въздушен сигнал; слаб или липсващ контактен сигнал; пикова честота 20-50 kHz
- **Модел PRPD:** Концентрирани в точките на пресичане на нулата на напрежението (90° и 270°); много последователно разпределение на амплитудата
- **Последици от поддръжката:** Външна корона от съседни проводници, изолатори или апаратура - няма влошаване на изолацията на КТ; изследвайте и коригирайте външния източник на корона; не се изисква подмяна на КТ

**Категория 4: Механични вибрации и смущения (без PD)**

- **Акустични характеристики:** Непрекъснат сигнал при честота на захранване и хармоници (50 Hz, 100 Hz, 150 Hz); няма връзка с фазата на напрежението; сигналът е наличен в контактния сензор, но не е свързан с фазата
- **Модел PRPD:** Равномерно разпределение по всички фазови ъгли - без фазова корелация
- **Последици от поддръжката:** Механична вибрация от магнитострикция, разхлабени компоненти или външни механични източници - не е сигнал за PD; няма опасения за изолацията; проучете механичния източник, ако нивото на вибрациите е повишено.

### Схема на решенията за поддръжка

### Диагностично дърво на решенията за акустична PD

Резултат от акустичното проучване PD

Нивото на сигнала надвишава ли с > 6 dB базовото ниво?

ДА

НЕ

Продължаване на годишното проучване

По-силен ли е сигналът от контактния сензор, отколкото от въздушния?

ДА

НЕ

Външна корона

Проучване на външен източник

Фазово свързан ли е моделът PRPD при пиковете на напрежението?

ДА

НЕ

Механични вибрации

Изследване на механичния източник

Симетричен ли е моделът PRPD (двата полуцикъла)?

ДА

Изхвърляне на вътрешна празнота

Замяна на графика

НЕ

Асиметричен ли е моделът на PRPD с неравномерна амплитуда?

ДА

Проследяване на повърхността

Спешна замяна

НЕ

Извършване на корелиран DGA анализ и електрически PD тест

За окончателна диагноза

### Връзка с допълнителни диагностични методи

Акустичното откриване на PD осигурява най-ефективната полева диагностика, но заключенията от нея се подсилват от корелацията с допълнителни методи:

- **Анализ на разтворените газове (DGA):** [Генерирането на водород (H₂) и метан (CH₄) в потопени в масло КТ потвърждава активната PD](https://standards.ieee.org/ieee/C57.104/7018/)[5](#fn-5); ацетиленът (C₂H₂) показва високоенергиен дъгов разряд; корелацията между повишаването на нивото на акустичния сигнал и скоростта на генериране на газ DGA потвърждава наличието на вътрешен източник на разряд
- **Термични изображения (инфрачервени):** Горещите точки върху повърхността на корпуса на компютърния томограф показват съпротивително нагряване от проследяване на пътищата на разряда; корелацията с акустичните сигнали на същото място потвърждава активността на повърхностния разряд
- **Електрическо измерване на PD (IEC 60270):** Осигурява калибрирано измерване на заряда в pC - необходимо за окончателна оценка на сериозността; извършва се по време на планиран престой при изключено напрежение на CT и достъпна вторична верига

### Често срещани грешки при тълкуването

- **Приписване на всички повишени акустични сигнали на вътрешна PD:** Външната корона от съседен хардуер е най-честият източник на фалшиво положителни акустични индикации за PD в електроразпределителните подстанции; винаги сравнявайте сигналите от контактните и въздушните сензори, преди да заключите, че е налице вътрешна PD.
- **Вземане на решения за замяна само въз основа на амплитуда от едно измерване:** Единично отчитане на повишена амплитуда без анализ на модела на PRPD, сравнение на честотния спектър и корелация на базовите линии не предоставя достатъчно доказателства за вземане на решение за замяна; акустичната оценка на PD изисква пълен пакет за характеризиране на сигнала.
- **Игнориране на акустични сигнали под “алармения праг”:** Прогресивното разрушаване на изолацията води до постепенно увеличаване на нивата на акустичния сигнал в продължение на месеци и години; сигнал, който днес е с 3 dB над базовия и с 4 dB над базовия при следващото изследване, е по-притеснителен от сигнал, който е с 6 dB над базовия, но е стабилен - тенденцията е по-информативна от абсолютното ниво.
- **Извършване на акустично изследване на PD непосредствено след преходно напрежение или превключване:** Операциите по превключване предизвикват акустични сигнали, които могат да се задържат в продължение на минути в потопените в масло ТТ; оставете минимум 30 минути след всяка операция по превключване, преди да започнете акустични измервания на PD

## Заключение

Откриването на частични разряди чрез акустична емисия е най-практически приложимата техника за мониторинг на състоянието на инсталираните ТТ за разпределение на електроенергия - тя не изисква прекъсване на работа, достъп до вторични вериги, специализирана инфраструктура на подстанцията и модификация на ТТ или свързаните с него вериги. Стойността на техниката не е в откриването на ПД в един момент от време - тя е в установяването на базова линия за всеки КТ в парка, в тенденцията на нивото на акустичния сигнал при последователни измервателни кампании и в използването на фазово разрешената картина и честотния спектър за разграничаване на вътрешния празен разряд, който изисква спешна подмяна, от външната корона, която не изисква намеса в КТ. **При управлението на парка от токозахранващи устройства за разпределение на електроенергия откриването на частични разряди чрез акустични емисии е инвестиция в поддръжката, която превръща реактивното реагиране на повредите на токозахранващите устройства - аварийна подмяна след неочаквана повреда на изолацията - в планирано управление на активите, при което влошаващите се токозахранващи устройства се идентифицират месеци преди повредата и се подменят по време на планираните прекъсвания без риск за безопасността, прекъсване на защитата и разходи за спешни доставки при непланирана повреда на токозахранващото устройство.**

## Често задавани въпроси относно акустичното откриване на частични разряди в токоизправители за електроразпределение

### **Въпрос: Какъв честотен диапазон на акустичната емисия трябва да се използва за откриване на частични разряди в потопени в масло токови трансформатори за разпределение на енергия и защо това се различава от приложенията на CT от леякова смола?**

**A:** Маслопоглъщащи CT: 50-200 kHz - маслото осигурява по-ниско акустично затихване, което позволява на по-нискочестотните компоненти да се разпространяват от източника на разряд до сензора. CT, отлети от смола: 80-300 kHz - епоксидната смола има по-високо акустично затихване, което изисква по-висока честотна чувствителност и поставяне на сензора по-близо до очакваното местоположение на източника на ПД, за да се постигне подходящо съотношение сигнал/шум.

### **Въпрос: Как фазовият анализ на моделите на частични разряди разграничава вътрешния празен разряд от външната корона при измерванията на акустичната емисия с компютърна томография на разпределението на мощността?**

**A:** Вътрешният разряд на празнотата създава симетрични PRPD клъстери в пиковите фазови позиции на напрежението (45° и 225°) - разрядът настъпва, когато напрежението върху празнотата е максимално. Външната корона създава PRPD клъстери в позициите на пресичане на нулата на напрежението (90° и 270°) - короната започва, когато градиентът на електрическото поле е най-стръмен. Фазовото положение на PRPD клъстерите е основният разграничител между вътрешни и външни източници на PD.

### **Въпрос: Какъв е минималният брой сензори за акустична емисия, необходими за локализиране на източника на частичен разряд в електроразпределително устройство и каква точност на локализиране е постижима?**

**A:** Минимум три сензора за двуизмерно определяне на местоположението на източника чрез анализ на времето на пристигане. Три сензора осигуряват пресичането на две хиперболи, което дава възможност за определяне на местоположението на точков източник с точност ±20-50 mm в потопени в масло КТ с известна вътрешна геометрия. Два сензора осигуряват само хипербола - недостатъчна за определяне на местоположението на точката, но полезна за потвърждаване дали източникът е по-близо до позицията на единия сензор, отколкото до другата.

### **Въпрос: Как трябва да се съпоставят измерванията на частичния разряд на акустичните емисии с резултатите от анализа на разтворените газове, за да се вземат решения за подмяна на КТ в програмите за поддръжка на електроразпределителните мрежи?**

**A:** Увеличаването на акустичния сигнал PD в комбинация с генерирането на водород и метан в DGA потвърждава активен нискоенергиен вътрешен разряд - планирайте подмяната му при следващия планов престой. Увеличаването на акустичния PD сигнал в комбинация с генериране на ацетилен потвърждава високоенергиен дъгов разряд - третирайте като спешен; не отлагайте подмяната. Увеличаването на акустичния PD сигнал без генериране на газ от DGA предполага външна корона или механични вибрации - проучете източниците, които не са свързани с ТТ, преди да планирате замяната.

### **Въпрос: Каква честота на обследване трябва да се прилага за мониторинг на частични разряди от акустична емисия на потопени в масло токови трансформатори в електроразпределителни подстанции въз основа на експлоатационната възраст и историята на състоянието на токовите трансформатори?**

**A:** КТ на възраст под 15 години без известни проблеми с изолацията: двугодишно акустично изследване. КС на възраст 15-25 години: годишно изследване. КТ над 25 години: 6 месеца. КТ с предишни повишени акустични показания, необичайна DGA или история на термично натоварване след повреда: Независимо от възрастта, прегледът се извършва веднъж на 3 месеца. Незабавно обследване в рамките на 30 дни от всяко събитие на повреда, включващо първичен ток на КТ, надвишаващ 50% от номиналния ток на късо съединение.

1. “Анализ на акустичната емисия за откриване на частични разряди”, `https://ieeexplore.ieee.org/document/6164228`. Изследването установява типични честотни диапазони на АЕ за маслено-хартиени изолационни системи. Роля на доказателството: статистическо; Тип на източника: изследване. Подкрепя: пиковата енергия обикновено е при 80-150 kHz за маслено-хартиена изолация с КТ. [↩](#fnref-1_ref)
2. “Разпространение на ултразвукови вълни в трансформаторно масло”, `https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S014206151500052X`. Това изследване измерва акустичните параметри на скоростта, които са от съществено значение за определяне на времето на пристигане. Роля на доказателството: механизъм; Тип на източника: изследване. 1 400-1 500 m/s в трансформаторно масло. [↩](#fnref-2_ref)
3. “IEC 60270: Техники за изпитване с високо напрежение - Измервания на частични разряди”, `https://webstore.iec.ch/publication/1225`. Този стандарт определя референтните електрически методи за количествено определяне на PD. Evidence role: general_support; Source type: standard. Подкрепя: Електрическото измерване на PD по IEC 60270 е референтният метод за количествено определяне на PD. [↩](#fnref-3_ref)
4. “Интерпретация на модела на частичен разряд с фазово разреждане”, `https://www.mdpi.com/1996-1073/14/4/1042`. В статията се описва симетричното поведение на клъстериране на вътрешните празноти. Роля на доказателството: механизъм; Тип на източника: изследване. Симетрични клъстери при фазови положения 45° и 225°. [↩](#fnref-4_ref)
5. “Ръководство на IEEE за тълкуване на газовете, генерирани в трансформатори, потопени в масло”, `https://standards.ieee.org/ieee/C57.104/7018/`. Ръководството документира химически газови маркери, получени в резултат на частичен разряд. Роля на доказателството: механизъм; Тип на източника: стандарт. Подпомагане: Генерирането на водород (H₂) и метан (CH₄) в потопени в масло КТ потвърждава активното ПД. [↩](#fnref-5_ref)