probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2024-26-5-19-30probener-3134Research ArticleЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫELECTROTECHNICAL COMPLEXES AND SYSTEMSДиагностика фарфоровых изоляторов по характеристикам частичных разрядовDiagnostics of porcelain insulators by partial discharges characteristicshttps://orcid.org/0000-0002-6581-2400ГатауллинА. М.GataullinA. M.

Гатауллин Айрат Мухамедович – канд. техн. наук, доцент кафедры «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем» (РЗА)

г. Казань

Ayrat M. Gataullin

Kazan

gataullin1969@gmail.comГавриленкоА. Н.GavrilenkoA. N.

Гавриленко Андрей Николаевич – канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры «Релейная защита и автоматизации электроэнергетических систем» (РЗА)

г. Казань

Andrey N. Gavrilenko

Kazan

ПисковацкийЮ. В.PiskovatskiyYu. V.

Писковацкий Юрий Валерьевич – канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем» (РЗА)

г. Казань

Yuri V. Piskovatskiy

Kazan

МинкинА. С.MinkinA. S.

Минкин Ахметгарей Султанович – канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем» (РЗА)

г. Казань

Akhmetgarey S. Minkin

Kazan

Казанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian Federation2024281020242651930Copyright © Гатауллин А.М., Гавриленко А.Н., Писковацкий Ю.В., Минкин А.С., 20242024Гатауллин А.М., Гавриленко А.Н., Писковацкий Ю.В., Минкин А.С.Gataullin A.M., Gavrilenko A.N., Piskovatskiy Y.V., Minkin A.S.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/3134

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования определяется тем, что на сегодняшний день отсутствует методика оценки состояния изоляторов и их гирлянд по характеристикам частичных разрядов (ЧР). В настоящее время в эксплуатации находится большое количество опорных и проходных фарфоровых изоляторов. ЦЕЛЬ. Распознавание ЧР в твердой изоляции, исследование характеристик ЧР в предпробойной ситуации, распознавание дефектных изоляторов по характеристикам ЧР. МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи осуществлялись регистрация и сравнительный анализ характеристик ЧР для дефектного и работоспособного фарфорового изолятора. Для исследования характеристик различных типов ЧР, в том числе в предпробойной ситуации применялась система образцовых ЧР поверхность-игла. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье сопоставлены характеристики ЧР, полученные стандартным прибором R-400 производства «Димрус» с применением стандартного датчика. Разработана методика распознавания развития предпробойной ситуации разрядного промежутка поверхность- игла и фарфорового изолятора. Разработана методика распознавания дефектного фарфорового изолятора по амплитудно-фазовым диаграммам (АФД) ЧР, разработан метод оценки пробивного напряжения фарфоровых изоляторов по характеристикам частичных разрядов. ВЫВОДЫ. В момент перехода в предпробойную стадию, обнаружены ЧР для которых характерно резкое нарастание встречного движения зарядов. Эти разряды приводили к увеличению тока утечки и регистрировались в фарфоровых изоляторах с применением прибора «Димрус» со стандартным набором датчиков. На основе анализа характеристик этих разрядов был сделан вывод относительно пробивного напряжения изоляторов.

RELEVANCE of the research is in the development of a non-destructive method for diagnosing porcelain insulators of high-voltage electrical equipment based on analysis of the characteristics of partial discharges (PDs). The problem of the final stage of breakdown of both the discharge gap and porcelain insulators recognizing is currently has not solved. THE PURPOSE. Recognition of PDs in solid insulation, study of PDs characteristics in a pre- breakdown situation, recognition of defective insulators based on PDs characteristics analysing. METHODS. The study of PDs characteristics for a defective and functional porcelain insulator were carried out. To study the characteristics of various types of PDs, including in the pre-breakdown situation, a system of surface-needle electrode system was used. RESULTS. The article describes compares the PDs characteristics obtained using standard R-400 device and a digital storage oscilloscope (DSO) using a telescopic antenna. A technique for recognizing the development of the pre-breakdown situation of the surface-needle discharge gap and the porcelain insulator was developed. The technique for recognizing a defective porcelain insulator from the amplitude-phase diagrams (APD) of PDs was developed. The method for assessing the breakdown voltage of porcelain insulators based on the characteristics of partial discharges was developed. CONCLUSION. At the moment of transition to the pre-breakdown stage were observed a sharp increase in the counter-movement of charges of opposite polarity. In the stage immediately before the breakdown, near zero values of the applied voltage of negative polarity, ordered PDs of the same polarity as the applied voltage were recorded in large numbers. These discharges led to an increase in leakage current and were interpreted as initial corona discharges. These discharges were recorded both by a telescopic antenna in a surface-needle system and in porcelain insulators.

метод частичных разрядовчастичные разрядыдиагностика высоковольтных фарфоровых изолятороввысоковольтные изоляторыдиагностика высоковольтных электрических изоляторов по характеристикам частичных разрядовоценка пробивного напряжения фарфоровых изоляторов по характеристикам частичных разрядовmethod of partial dischargespartial dischargesdiagnostics of high-voltage electrical insulatorshigh-voltage electrical insulatorsassessment of the breakdown voltage of porcelain insulators based on partial discharge characteristicsReferencesИванов Д.А. Особенности мониторинга сверхбольших частичных разрядов в высоковольтных. // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2022. Т. 24. № 1. C.151-163. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2022-24-1-151-163.Ivanov D.A. Features of monitoring extra large partial discharge in high voltage insulators. Power engineering: research, equipment, technology. 2022;24(1):151-163. (In Russ.) https://doi.org/10.30724/1998-9903-2022-24-1-151-163.Голенищев-Кутузов А.В., Иванов Д.А., Потапов А.А., Кротов В.И. Использование бесконтактных методов диагностики высоких электрических полей. // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2019. Т. 21. № 4. С. 123-133. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2019-21-4-123-133.Golenischev-Kutuzov A.V., Ivanov D.A., Potapov A.A., Krotov V.I. Using contactless methods of diagnostics of high electric fields. Power engineering: research, equipment, technology. 2019;21(4):123-133. (In Russ.) https://doi.org/10.30724/1998-9903-2019-21-4-123-133.Галиева Т.Г., Иванов Д.А. Садыков М.Ф., Андреев Н.К., Хамидуллин И.Н. Метод и устройство диагностики состояния высоковольтных изоляторов на основе непрерывной регистрации пространственного уровня электромагнитного излучения частичных разрядов // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2022. Т. 24. No 4. С. 165-177. doi:10.30724/1998-9903-2022-24-4-165-177.Galieva T.G., Ivanov D.A., Sadykov M.F., Andreev N.K., Khamidullin I.N. Methodology and device for diagnostics of high-voltage insulators based on continuous recording of the spatial level of electromagnetic radiation of partial discharges. Power engineering: research, equipment, technology. 2022;24(4):165-177. (In Russ.) https://doi.org/10.30724/1998-9903-2022-24-4-165-177.Голенищев-Кутузов А.В., Ахметвалеева Л.В., Еникеева Г.Р., Иванов Д.А.,. Семенников А.В., Марданов Г.Д. Дистанционная диагностика дефектов в высоковольтных изоляторах // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2020. Т. 22. No 2. С. 117-127. doi:10.30724/1998-9903-2020-22-1-117-127.Golenishchev-Kutuzov A.V., Akhmetvaleeva L.V., Enikeeva G.R., Ivanov D.A., Semennikov A.V., Mardanov G.D. Remote testing for defects in service high-voltage insalators. Power engineering: research, equipment, technology. 2020;22(2):117-127. (In Russ.) https://doi.org/10.30724/1998-9903-2020-22-1-117-127.Detection and Localization of Partial Discharge in Connectors of Air Power Lines by Means of Ultrasonic Measurements and Artificial Intelligence Models https://www.researchgate.net/publication/347952901Detection and Localization of Partial Discharge in Connectors of Air Power Lines by Means of Ultrasonic Measurements and Artificial Intelligence Models https://www.researchgate.net/publication/347952901Schurch, R.; Munoz, O.; Ardila-Rey, J.; Donoso, P.; Peesapati, V. Identification of Electrical Tree Aging State in Epoxy Resin Using Partial Discharge Waveforms Compared to Traditional Analysis. Polymers 2023, 15, 2461. https://doi.org/10.3390/polym15112461Schurch, R.; Munoz, O.; Ardila-Rey, J.; Donoso, P.; Peesapati, V. Identification of Electrical Tree Aging State in Epoxy Resin Using Partial Discharge Waveforms Compared to TraditionalAnalysis. Polymers 2023, 15, 2461. https://doi.org/10.3390/polym15112461Florkowski, M.; Kuniewski, M. Partial Discharge-Originated Deterioration of Insulating Material Investigated by Surface-Resistance and Potential Mapping. Energies 2023, 16, 5973. https://doi.org/10.3390/en16165973Florkowski, M.; Kuniewski, M. Partial Discharge-Originated Deterioration of Insulating Material Investigated by Surface-Resistance and Potential Mapping. Energies 2023, 16, 5973. https://doi.org/10.3390/en16165973Rodríguez-Serna, J.M.; Albarracín-Sánchez, R. A Study on the Life Estimation and Cavity Surface Degradation Due to Partial Discharges in Spherical Cavities within Solid Polymeric Dielectrics Using a Simulation Based Approach. Polymers 2021, 13, 324. https://doi.org/10.3390/polym13030324Rodríguez-Serna, J.M.; Albarracín-Sánchez, R. A Study on the Life Estimation and Cavity Surface Degradation Due to Partial Discharges in Spherical Cavities within Solid Polymeric Dielectrics Using a Simulation Based Approach. Polymers 2021, 13, 324. https://doi.org/10.3390/polym13030324Kyere, I.K.; Nyamupangedengu, C.; Swanson, A.G. A Comparative Study of Time-Evolution Characteristics of Single and Double Cavity Partial Discharges. Energies 2024, 17, 1905. https://doi.org/10.3390/en17081905Kyere, I.K.; Nyamupangedengu, C.; Swanson, A.G. A Comparative Study of Time-Evolution Characteristics of Single and Double Cavity Partial Discharges. Energies 2024, 17, 1905. https://doi.org/10.3390/en17081905Zhang, X.; Pang, B.; Liu, Y.; Liu, S.; Xu, P.; Li, Y.; Liu, Y.; Qi, L.; Xie, Q. Review on Detection and Analysis of Partial Discharge along Power Cables. Energies 2021, 14, 7692. https://doi.org/10.3390/en14227692Zhang, X.; Pang, B.; Liu, Y.; Liu, S.; Xu, P.; Li, Y.; Liu, Y.; Qi, L.; Xie, Q. Review on Detection and Analysis of Partial Discharge along Power Cables. Energies 2021, 14, 7692. https://doi.org/10.3390/en14227692Karami, H.; Azadifar, M.; Mostajabi, A.; Rubinstein, M.; Karami, H.; Gharehpetian, G.B.; Rachidi, F. Partial Discharge Localization Using Time Reversal: Application to Power Transformers. Sensors 2020, 20, 1419. https://doi.org/10.3390/s20051419https://www.mdpi.com/1424-8220/20/5/1419Karami, H.; Azadifar, M.; Mostajabi, A.; Rubinstein, M.; Karami, H.; Gharehpetian, G.B.; Rachidi, F. Partial Discharge Localization Using Time Reversal: Application to Power Transformers. Sensors 2020, 20, 1419. https://doi.org/10.3390/s20051419https://www.mdpi.com/1424-8220/20/5/1419Sikorski, W.; Wielewski, A. Low-Cost Online Partial Discharge Monitoring System for Power Transformers. Sensors 2023, 23, 3405. https://doi.org/10.3390/s23073405Sikorski, W.; Wielewski, A. Low-Cost Online Partial Discharge Monitoring System for Power Transformers. Sensors 2023, 23, 3405. https://doi.org/10.3390/s23073405Syasko, V.; Musikhin, A.; Gnivush, I. Improvement of Methods and Devices for Multi- Parameter High-Voltage Testing of Dielectric Coatings. Coatings 2024, 14, 427. https://doi.org/10.3390/coatings14040427Syasko, V.; Musikhin, A.; Gnivush, I. Improvement of Methods and Devices for Multi- Parameter High-Voltage Testing of Dielectric Coatings. Coatings 2024, 14, 427. https://doi.org/10.3390/coatings14040427Barbieri, L.; Villa, A.; Malgesini, R.; Palladini, D.; Laurano, C. An Innovative Sensor for Cable Joint Monitoring and Partial Discharge Localization. Energies 2021, 14, 4095. https://doi.org/10.3390/en14144095Barbieri, L.; Villa, A.; Malgesini, R.; Palladini, D.; Laurano, C. An Innovative Sensor for Cable Joint Monitoring and Partial Discharge Localization. Energies 2021, 14, 4095. https://doi.org/10.3390/en14144095Lu, B.; Li, S.; Cui, Y.; Zhao, X.; Zhang, D.; Kang, Y.; Dong, H. Insulation Degradation Mechanism and Diagnosis Methods of Offshore Wind Power Cables: An Overview. Energies 2023, 16, 322. https://doi.org/10.3390/en16010322Lu, B.; Li, S.; Cui, Y.; Zhao, X.; Zhang, D.; Kang, Y.; Dong, H. Insulation Degradation Mechanism and Diagnosis Methods of Offshore Wind Power Cables: An Overview. Energies 2023, 16, 322. https://doi.org/10.3390/en16010322

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