Sejam instalados em máquinas ou enterrados no subsolo, os cabos de energia estão inevitavelmente sujeitos a falhas ao longo do tempo, perturbando a vida de cidadãos e empresas. Falhas graves podem até causar incêndios e vítimas. Os cabos de energia enterrados são extremamente ocultos, tornando a detecção de falhas e a localização precisa difíceis, dificultando a manutenção dos cabos. Dado o papel significativo dos cabos de energia nas cidades e suas características únicas, a tecnologia de teste de diagnóstico de cabos de energia tem atraído atenção significativa de pessoas do setor.
1. Visão geral das tecnologias de teste de diagnóstico de cabos de energia
1.1 Tecnologias de teste tradicionais
O método de superposição CC, o método de componente CC e o método de perda dielétrica TGδ são todos métodos de teste de cabos de energia tradicionais comumente usados. Embora seu valor não possa ser totalmente negado e eles forneçam referência para o diagnóstico de falhas, essas tecnologias tradicionais são, em última análise, inadequadas para o teste e diagnóstico de cabos de energia de ultra-alta tensão, limitando significativamente seu escopo de aplicação.
1.2 Novas tecnologias de teste
① Tecnologia de teste de juntas de cabos
Uma pesquisa estatística de falhas de cabos de energia em operação revelou que mais de 90% das falhas de cabos ocorrem nas juntas dos cabos. Em cabos de energia em operação, a sobrecarga e a resistência de contato podem causar o aumento da temperatura das juntas, levando ao envelhecimento e falha rápidos. O uso da tecnologia de inspeção de juntas de cabos para monitorar a temperatura das juntas e analisar dados de temperatura das juntas em tempo real permite que os operadores obtenham uma compreensão mais abrangente das condições de operação do cabo de energia e implementem proativamente medidas de proteção para reduzir a probabilidade de falha.
② Tecnologia de inspeção de ultra-alta frequência
Se o cabo de energia apresentar apenas uma alta frequência de pulso de descarga localizada, a captura do sinal de descarga localizada requer o aumento da frequência de amostragem da ferramenta de inspeção para minimizar a interferência de ruído externo. A tecnologia de inspeção de ultra-alta frequência utiliza um sensor de descarga parcial de banda larga e acoplamento eletromagnético para detectar descarga parcial na faixa de frequência de 10 kHz a 28 MHz, obtendo resultados satisfatórios.
③ Tecnologia de acoplamento eletromagnético
Esta tecnologia conecta o sinal de corrente de descarga parcial do fio terra de um cabo de energia de polietileno reticulado às duas linhas mencionadas por meio da ação combinada de um circuito de medição e uma linha de acoplamento eletromagnético. Isso amplifica o sinal localizado e minimiza a interferência de ruído. 2. Desenvolvimento e aplicação da tecnologia de teste de diagnóstico de cabos de energia
2.1 Tecnologia de detecção online
① Transformada Wavelet: Esta tecnologia requer o uso de filtros. Alguns estudos propuseram dois métodos para medir as distâncias de falha—detecção de extremidade única e detecção síncrona de extremidade dupla. Outros estudos usaram transformadas wavelet para realizar a variação de onda viajante de extremidade única, resolvendo a questão da escolha entre a velocidade de propagação da onda viajante e o tempo de chegada. Ampla experiência prática confirmou que a precisão desta tecnologia de variação de onda viajante de extremidade única atende totalmente aos padrões para localização precisa de falhas no local da falha. Outros estudos exploraram o monitoramento online de falhas de cabos e métodos precisos de medição de distância de cabos, e se aprofundaram na medição da distância de falha de cabos usando a tecnologia de transformada wavelet.
② Sistema especialista em tempo real: Esta tecnologia, desenvolvida com base em serviços remotos de rede, aborda a medição da distância de falha do cabo. Alguns estudos mostraram que sistemas especialistas baseados em proteção de relé podem usar a linguagem C para diagnósticos integrados para determinar o tipo de falha e o valor RMS da corrente dos cabos de energia, localizando, em última análise, o ponto de falha com precisão. ③ Rede causal: Os nós, incluindo sintomas, causas iniciais, estados e hipóteses, constituem uma rede causal. Os nós de sintomas representam sintomas de nós de estado, como uma ação de proteção sendo um sintoma de um desarme de disjuntor; as causas iniciais representam a causa inicial de uma falha de cabo; os nós de estado representam o estado de um componente específico dentro do domínio, como o desafio de um disjuntor; e as hipóteses representam hipóteses de diagnóstico para o sistema de pesquisa. Alguns pesquisadores expandiram a rede causal, utilizando o conceito de restrições temporais nas informações de alarme para construir uma nova rede causal temporal e propuseram uma técnica de diagnóstico de falhas de cabos de energia com base nesta rede.
2.2 Técnicas de detecção offline
① Método de pulso de baixa tensão: Um sinal de pulso de baixa tensão é inserido no cabo através do terminal de teste. O instrumento registra a diferença de tempo (Δt) entre o pulso transmitido e o pulso refletido recebido no ponto de falha, e a distância de falha é então calculada. Se a velocidade de propagação do sinal no cabo de energia for v (m/μs), então a distância de falha do cabo l = v × Δt/2.
② Método de tensão de pulso: Este método recebe o sinal de pulso gerado pela descarga no ponto de falha. Equipamentos de alta tensão são usados para descarregar um cabo com falha, gerando um sinal de pulso. O instrumento então recebe o sinal de descarga da falha na extremidade de teste, calculando a distância até a falha com base no tempo que leva para receber o sinal. No entanto, este método pode apresentar riscos de segurança porque não possui isolamento elétrico completo entre a seção de alta tensão e o testador.
③ Método de corrente de pulso: Este método funciona de forma semelhante ao método de tensão de pulso, mas usa um acoplador de corrente, isolando completamente a seção de alta tensão, essencialmente garantindo a segurança.
④ Método de pulso secundário: Este é um método de localização de falhas altamente avançado. O princípio técnico é aplicar alta tensão ao cabo com defeito, criando um arco de alta tensão. Isso transforma a falha em um curto-circuito de baixa resistência, que pode então ser detectado usando um método de pulso de baixa tensão.
2.3 Tecnologia de localização de falhas de cabos de energia
Depois que o caminho e a distância do cabo com defeito são medidos, a localização aproximada da falha pode ser determinada. No entanto, para uma localização de falha mais precisa, a tecnologia de localização de falhas é necessária. ① Tecnologia de detecção acústica: Um dispositivo de descarga é usado para gerar vibrações no ponto de falha. Assim que as vibrações atingem o solo, um captador de vibração é usado para receber o sinal acústico do ponto de falha, permitindo que a localização específica da falha seja determinada. A tecnologia de detecção acústica pode ser usada para qualquer detecção de falha de cabo onde um sinal de pulso de alta tensão gera um som de descarga no ponto de falha.
② Tecnologia de sincronização acústico-magnética: A descarga no ponto de falha gera simultaneamente ondas acústicas e eletromagnéticas, permitindo a localização precisa da falha. Um sinal de pulso de alta tensão é aplicado ao cabo com defeito. Durante a descarga, um sinal acústico e um sinal de campo magnético pulsado são gerados no ponto de falha, mas esses sinais se propagam em velocidades diferentes. A diferença mínima de tempo de propagação é usada para localizar o ponto de falha.
③ Tecnologia de detecção de áudio: Os técnicos usam seus ouvidos para identificar a força do sinal acústico e, em última análise, determinar a localização da falha do cabo. Um sinal de corrente de áudio de 1 kHz ou outra frequência é aplicado entre duas fases do cabo, ou entre a bainha metálica e uma fase. Isso gera um sinal eletromagnético de áudio, que cria um forte campo magnético diretamente acima de uma falha de circuito aberto próxima ou uma falha de curto-circuito metálico, localizando assim o ponto de falha.
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