probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2023-25-1-154-165probener-2561Research ArticleМЕТОДЫ И ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ МАТЕРИАЛОВ, ИЗДЕЛИЙ, ВЕЩЕСТВ И ПРИРОДНОЙ СРЕДЫMETHODS AND DEVICES FOR CONTROLLING AND DIAGNOSING MATERIALS, ARTICLES, SUBSTANCES AND NATURAL ENVIRONMENTГенерация критических акустических импульсов в высоковольтных изоляторах посредством индуцированных полей частичных разрядовGeneration of critical acoustic pulses in high-voltage insulators due to induced fields of partial dischargesГоленищев-КутузовВ. А.Golenishchev-KutuzovV. A.

Голенищев-Кутузов Вадим Алексеевич – д-р физ.-мат. наук, профессор кафедры «Промышленная электроника» (ПЭ)

г. Казань

Vadim A. Golenishchev-Kutuzov

Kazan

Голенищев-КутузовА. В.Golenishchev-KutuzovA. V.

Голенищев-Кутузов Александр Вадимович – д-р физ.-мат. наук, заведующий кафедрой «Промышленная электроника» (ПЭ)

г. Казань

Aleksandr V. Golenishchev-Kutuzov

Kazan

СеменниковА. В.SemenikovA. V.

Семенников Антон Владимирович – канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры «Промышленная электроника» (ПЭ)

г. Казань

Anton V. Semennikov

Kazan

МардановГ. Д.MardanovG. D.

Марданов Георгий Дамирович – канд. техн. наук, преподаватель кафедры «Экономика, финансовое право и информационные технологии в деятельности органов внутренних дел»

г. Казань

Georgij D. Mardanov

Kazan

КалимуллинР. И.KalimullinR. I.

Калимуллин Рустем Ирекович – д-р физ.-мат. наук, профессор кафедры «Промышленная электроника» (ПЭ)

г. Казань

Rustem I. Kalimullin

Kazan

ИвановД. А.IvanovD. A.

Иванов Дмитрий Алексеевич – канд. техн. наук, доцент кафедры «Промышленная электроника» (ПЭ)

г. Казань

Dmitrij A. Ivanov

Kazan

Казанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian FederationКазанский юридический институт МВД РФРоссияKazan Law Institute of the Ministry of Internal Affairs of the Russian FederationRussian Federation202324042023251154165Copyright © Голенищев-Кутузов В.А., Голенищев-Кутузов А.В., Семенников А.В., Марданов Г.Д., Калимуллин Р.И., Иванов Д.А., 20232023Голенищев-Кутузов В.А., Голенищев-Кутузов А.В., Семенников А.В., Марданов Г.Д., Калимуллин Р.И., Иванов Д.А.Golenishchev-Kutuzov V.A., Golenishchev-Kutuzov A.V., Semenikov A.V., Mardanov G.D., Kalimullin R.I., Ivanov D.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/2561

ЦЕЛЬЮ статьи является обсуждение проведенного уточненного обследования технического состояния фарфоровых высоковольтных изоляторов типа ИОС 110/400, имевших дефекты с интенсивностями частичных разрядов выше 4 нКл, на подстанциях Татэнерго. Эксперименты выполнены с одновременным использованием.

МЕТОДОВ электромагнитного и акустического исследования. В ходе анализа полученных.

РЕЗУЛЬТАТОВ установлено влияние полей предыдущих мощных частичных разрядов на техническое состояние высоковольтных изоляторов. Изучены физические особенности детектирования мощных частичных разрядов электромагнитным и акустическим способами. Проведенные исследования позволяют сделать следующие.

ВЫВОДЫ: предшествующие частичные разряды могут создавать на диэлектрических поверхностях дефектов дополнительные долгоживущие электрические поля, превышающие по напряженности поле приложенного рабочего напряжения; показана необходимость использования в обследовании находящихся в эксплуатации высоковольтных изоляторов одновременно обоих физических методов.

THE PURPOSE of the article is to discuss an updated survey of the technical condition of porcelain high-voltage insulators of the type IOS 110/400, which had defects with partial discharge intensities above 4 nC, at Tatenergo substations. The experiments were carried out with simultaneous use of electromagnetic and acoustic research methods.

During the analysis of the RESULTS obtained, the influence of the fields of previous powerful partial discharges on the technical condition of high-voltage insulators was established. The physical features of detecting powerful partial discharges by electromagnetic and acoustic methods have been studied. The conducted studies allow us to draw the following.

CONCLUSIONS: the previous partial discharges can create additional long-lived electric fields on the dielectric surfaces of defects that exceed the field of the applied operating voltage in intensity; the necessity of using both physical methods simultaneously in the examination of high-voltage insulators in operation is shown.

дистанционная диагностикавысоковольтные изоляторымощные частичные разрядыэлектромагнитный методакустический методдолгоживущие электрические поляTHE PURPOSE of the article is to discuss an updated survey of the technical condition of porcelain high-voltage insulators of the type IOS 110/400which had defects with partial discharge intensities above 4 nCat Tatenergo substations. The experiments were carried out with simultaneous use of electromagnetic and acoustic research methods. During the analysis of the RESULTS obtainedthe influence of the fields of previous powerful partial discharges on the technical condition of high-voltage insulators was established. The physical features of detecting powerful partial discharges by electromagnetic and acoustic methods have been studied. The conducted studies allow us to draw the following. CONCLUSIONS: the previous partial discharges can create additional long-lived electric fields on the dielectric surfaces of defects that exceed the field of the applied operating voltage in intensitythe necessity of using both physical methods simultaneously in the examination of high-voltage insulators in operation is shown.ReferencesКучинский Г.С. Частичные разряды в высоковольтных конструкциях. Л.: Энергия, 1979. 224 с.Kuchinskii GS. Chastichnye razryady v vysokovol'tnykh konstruktsiyakh. Leningrad: Ehnergiya; 1979.Вершинин Ю.Н. Электронно-тепловые и детонационные процессы при электрическом пробое твердых диэлектриков. Екатеринбург: Издательство УрО РАН, 2000. 260 с.Vershinin YuN. Elektronno-teplovye i detonacionnye processy pri elektricheskom proboe tverdyh dielektrikov. Ekaterinburg: Izdatel'stvo UrO RAN, 2000.Hikita M., Yamada K., Nakamura A., et. al. Measurements of partial discharges by computer and analysis of partial discharge distribution by the Monte Carlo method // IEEE Transactions on Electrical Insulation. 1990. Vol. 25, N3. pp. 453–468.Hikita M, Yamada K, Nakamura A, et. al. Measurements of partial discharges by computer and analysis of partial discharge distribution by the Monte Carlo method. IEEE Transactions on Electrical Insulation. 1990; 25(3):453–468. doi: 10.1109/14.55716Morshuis P.H.F., Kreuger F.H. Transition from streamer to Townsend mechanisms in dielectric voids // Journal of Physics D: Applied Physics. 1990. Vol. 23, N12. pp. 1562–1568.Morshuis PHF, Kreuger FH. Transition from streamer to Townsend mechanisms in dielectric voids. Journal of Physics D: Applied Physics. 1990; 23(12):1562–1568. doi: 10.1088/0022-3727/23/12/012Аввакумов М.В., Голенищев-Кутузов А.В. Исследование частичных разрядов при электрическом пробое модельных изоляторов из электротехнического фарфора // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2003. № 9-10. С. 134–140.Avvakumov MV, Golenishchev-Kutuzov AV. Research of partial discharges at electric breakdown of pattern from electrotechnical porcelain. Power engineering: research, equipment, technology. 2003; 9-10:134–140.Вдовико В.П. Частичные разряды в диагностировании высоковольтного оборудования. Новосибирск: Наука, 2007. 155 с.Vdoviko VP. Chastichnye razryady v diagnostirovanii vysokovol'tnogo oborudovaniya. Novosibirsk: Nauka; 2007. (In Russ).Коробейников С.М., Овчинников А.Г. Физические механизмы частичных разрядов. Новосибирск: Издательство НГТУ, 2022. 266 с.Korobeinikov SM, Ovchinnikov AG. Fizicheskie mekhanizmy chastichnykh razryadov. Novosibirsk: Izdatel'stvo NGTU; 2022. (In Russ).Голенищев-Кутузов А.В., Голенищев-Кутузов В.А., Марданов Г.Д., и др. Комплексная дистанционная диагностика состояния высоковольтных изоляторов // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2013. № 9-10. С. 69–72.Golenishchev-Kutuzov AV, Golenishchev-Kutuzov VA, Mardanov GD, et. al. Integrated remote diagnostics of high-voltage insulators. Power engineering: research, equipment, technology. 2013; 9-10:69–72.Голенищев-Кутузов А.В., Голенищев-Кутузов В.А., Иванов Д.А., и др. Комплексный метод дистанционного контроля состояния высоковольтных изоляторов // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2016. Т. 18. № 5-6. С. 87–93.Golenishchev-Kutuzov AV, Golenishchev-Kutuzov VA, Ivanov DA, et. al. A comprehensive method for remote monitoring of the high-voltage insulators. Power engineering: research, equipment, technology. 2016; 18(5-6):87–93.Голенищев-Кутузов А.В., Голенищев-Кутузов В.А., Хуснутдинов Р.А., и др. Комплексный дистанционный контроль высоковольтных изоляторов в условиях эксплуатации // Электротехника. 2017. № 2. С. 71–73.Golenishchev-Kutuzov AV, Golenishchev-Kutuzov VA, Khusnutdinov RA, et. al. Kompleksnyi distantsionnyi kontrol' vysokovol'tnykh izolyatorov v usloviyakh ehkspluatatsii. Russian Electrical Engineering. 2017; 2:71–73. (In Russ).Ilknechi H.D., Samimi M.H., Yousefvand R. Generation of acoustic phase-resolved partial discharge patterns by utilizing UHF signals // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2019. Vol. 113. pp. 906–915.Ilknechi HD, Samimi MH, Yousefvand R. Generation of acoustic phase-resolved partial discharge patterns by utilizing UHF signals. International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2019; 113:906–915. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2019.06.018Голенищев-Кутузов А.В., Голенищев-Кутузов В.А., Иванов Д.А., и др. Способ бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных изоляторов. Патент РФ на изобретение №2679759. 12.02.2019. Бюл. №5.Golenishchev-Kutuzov AV, Golenishchev-Kutuzov VA, Ivanov DA, et. al. Sposob beskontaktnoi distantsionnoi diagnostiki sostoyaniya vysokovol'tnykh izolyatorov. Patent RUS №2679759. 12.02.2019. Byul. №5. (In Russ).Голенищев-Кутузов А.В., Голенищев-Кутузов В.А., Иванов Д.А., и др. Комплексная диагностика работоспособности высоковольтных изоляторов // Дефектоскопия. 2019. № 8. С. 34–40. doi: 10.1134/S0130308219080049Golenishchev-Kutuzov AV, Golenishchev-Kutuzov VA, Ivanov DA, et. al. Integrated noncontact diagnostics of the operable condition of high-voltage insulators. Russian Journal of Nondestructive Testing. 2019; 55(8):596–602. doi: 10.1134/S1061830919080060Golenishchev-Kutuzov A.V., Golenishchev-Kutuzov V.A., Ivanov D.A., et al. Effect of partial discharges on the operating condition of high voltage insulators // E3S Web of Conferences. 2019. Vol. 124. Art. N03001. pp. 1–4.Golenishchev-Kutuzov AV, Golenishchev-Kutuzov VA, Ivanov DA, et al. Effect of partial discharges on the operating condition of high voltage insulators. E3S Web of Conferences. 2019: 124:03001. doi: https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912403001Illias H.A., Chen G., Lewin P.L. The influence of spherical cavity surface charge distribution on the sequence of partial discharge events // Journal of Physics D: Applied Physics. 2011. Vol. 44, N24. Art. N245202. pp. 1–28.Illias HA, Chen G, Lewin PL. The influence of spherical cavity surface charge distribution on the sequence of partial discharge events. Journal of Physics D: Applied Physics. 2011; 44(24):245202. doi: 10.1088/0022-3727/44/24/245202Голенищев-Кутузов А.В., Голенищев-Кутузов В.А., Иванов Д.А., и др. Дистанционная диагностика дефектов в высоковольтных изоляторах в процессе эксплуатации // Дефектоскопия. 2018. № 10. С. 10–14. doi: 10.1134/S0130308218100020Golenishchev-Kutuzov AV, Golenishchev-Kutuzov VA, Ivanov DA, et. al. Remote testing for defects in in-service high-voltage insulators. Russian Journal of Nondestructive Testing. 2018; 54(10):682–686. doi: 10.1134/S1061830918100054Pan Ch., Wu K., Chen G., et. al. Understanding partial discharge behavior from the memory effect induced by residual charges: a review // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2020. Vol. 27, N6. pp. 1951–1965.Pan Ch, Wu K, Chen G, et. al. Understanding partial discharge behavior from the memory effect induced by residual charges: a review. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2020; 27(6):1951–1965. doi: 10.1109/TDEI.2020.008960Borghei M., Ghassemi M., Rodriguez-Serna J.M., Albarracin-Sanchez R. A finite element analysis and an improved induced charge concept for partial discharge modeling // IEEE Transactions on Power Delivery. 2020. Vol. 36, N4. pp. 2570–2581.Borghei M, Ghassemi M, Rodriguez-Serna JM, Albarracin-Sanchez R. A finite element analysis and an improved induced charge concept for partial discharge modeling. IEEE Transactions on Power Delivery. 2020; 36(4):2570–2581. doi: 10.1109/TPWRD.2020.2991589Голенищев-Кутузов А.В., Голенищев-Кутузов В.А., Семенников А.В., и др. Лазерно-электрический метод контроля дефектности высоковольтных диэлектрических элементов // Известия РАН. Серия физическая. 2022. Т. 86. № 11. С. 1660–1663. doi: 10.31857/S0367676522110151Golenishchev-Kutuzov VA, Golenishchev-Kutuzov AV, Semennikov AV, et al. Laser-electric way of controlling defects in high voltage dielectric elements. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2022; 86(11):1376–1378. doi: 10.3103/S1062873822110156Nikonov V., Bartnicas R., Wertheimer M.R. The influence of dielectric surface charge distribution upon the partial discharge behavior in short air gaps // IEEE Transactions on Plasma Science. 2001. Vol. 29, N6. pp. 866–874.Nikonov V, Bartnicas R, Wertheimer MR. The influence of dielectric surface charge distribution upon the partial discharge behavior in short air gaps. IEEE Transactions on Plasma Science. 2001; 29(6):866–874. doi: 10.1109/27.974972Кузьмин Г.Н. Скользящий разряд / Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. Под общей редакцией А.М. Прохорова. М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. Т. 4. С. 544.Kuz'min GN, editors. Skol'zyashchii razryad. Fizicheskaya ehntsiklopediya. V 5-ti tomakh. Moscow: Bol'shaya Rossiiskaya ehntsiklopediya; 1994. Vol. 4. P. 544. (In Russ).Рашба Э.И. Деформационный потенциал / Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. Под общей редакцией А.М. Прохорова. М.: Советская энциклопедия, 1988. Т. 1. С. 598.Rashba EhI, editors. Deformatsionnyi potentsial. Fizicheskaya ehntsiklopediya. V 5-ti tomakh. Moscow: Sovetskaya ehntsiklopediya; 1988. Vol. 1. P. 598. (In Russ).Florkowski M. Influence of harmonics on partial discharge measurements and interpretation of phase-resolved patterns // Measurement. 2022. Vol. 196. Art. N111198. pp. 1–6.Florkowski M. Influence of harmonics on partial discharge measurements and interpretation of phase-resolved patterns. Measurement. 2022; 196:111198. doi: https://doi.org/10.1016/j.measurement.2022.111198Ramirez-Nino J., Pascacio A. Acoustic measuring of partial discharge in power transformers // Measurement Science and Technology. 2009. Vol. 20, N11. Art. N115108. pp. 1–9.Ramirez-Nino J, Pascacio A. Acoustic measuring of partial discharge in power transformers. Measurement Science and Technology. 2009; 20(11):115108. doi: 10.1088/0957-0233/20/11/115108

The authors declare that there are no conflicts of interest present.