probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2025-27-4-82-93probener-3478Research ArticleЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКАELECTRICITYСравнительный анализ метода контроля состояния изоляции по ультрафиолетовому излучению поверхностных частичных разрядовComparative analysis of the method of insulation condition monitoring by ultraviolet radiation of surface partial dischargesОвсянниковА. Г.OvsyannikovA. G.

Овсянников Александр Георгиевич – д-р техн. наук, профессор кафедры «Техника и электрофизика высоких напряжений»

г. Новосибирск

Alexander G. Ovsyannikov

Novosibirsk

oag@nspb.ruЖаричД. С.ZharichD. S.

Жарич Дмитрий Сергеевич – заместитель начальника ЭТЛ

г. Новосибирск

Dmitry S. Zharich

Novosibirsk

jds@sibenedia.ruШвецН. А.ShvetsN. A.

Швец Николай Андреевич – ведущий инженер филиала АО «Россети Научно-технический центр» – СибНИИЭ, аспирант кафедры «Техника и электрофизика высоких напряжений»

г. Новосибирск

Nikolay A. Shvets

Novosibirsk

shvepsnik@yandex.ruНовосибирский Государственный Технический УниверситетРоссияNovosibirsk State Technical UniversityRussian FederationООО «Сибэнергодиагностика»РоссияLLC «Sibenergodiagnostika»Russian Federation2025070920252748293Copyright © Овсянников А.Г., Жарич Д.С., Швец Н.А., 20252025Овсянников А.Г., Жарич Д.С., Швец Н.А.Ovsyannikov A.G., Zharich D.S., Shvets N.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/3478Актуальность

Актуальность. Немотивированные отключения воздушных линий электропередачи (ВЛ) обычно связаны с перекрытиями линейной изоляции вследствие загрязнения и увлажнения. Достаточно надежными индикаторами опасных уровней загрязнения являются частичные разряды на поверхности изоляции (ПЧР), которые можно обнаружить различными способами. Для профилактического контроля характеристик ПЧР более привлекательны дистанционные неинвазивные методы, основанные на регистрации акустических и электромагнитных сигналов различных частотных диапазонов, а также оптических излучений в инфракрасной (ИК) и ультрафиолетовой (УФ) частях спектра. Для реализации УФ-контроля перспективными считаются дневные УФ-дефектоскопы, известные также под другими названиями: УФ- камеры, УФ-визуализаторы, УФ-пеленгаторы и др. Они регистрируют излучение короны и ПЧР в диапазоне 240-280 нм и могут использоваться в дневное время суток, благодаря светофильтрам, отрезающим солнечное излучение. Однако четких зависимостей характеристик регистрируемых разрядных процессов с степенью загрязнения изоляции и ее влагоразрядными характеристиками до сих пор не получено даже в лабораторных исследованиях. Безусловно определяющую роль в этом играет сложность процессов, но свой вклад вносит и недостаточное знание свойств применяемой аппаратуры и влияния внешних факторов на результаты УФК.

Цель

Цель. Провести исследования передаточных характеристик УФ-дефектоскопов нескольких типов, а также оценить влияние среды распространения на результаты УФК. По результатам исследований сформулировать соответствующие ограничения на диапазон настроек аппаратуры и на условия проведения УФК в полевых условиях.

Методы

Методы. Для решения поставленных задач применялись экспериментальные методы исследования как в лабораторных условиях, так и в процессе УФК реальных объектов.

Результаты

Результаты. Экспериментально установлены зависимости между показаниями счетчика фотонов и площади УФ-излучения от вводимого коэффициента усиления УФ-дефектоскопов. Выявлен двоякий характер влияния паров воды и частиц пыли на результат регистрации интенсивности разрядов. Практическое применение полученных результатов при ультрафиолетовом контроле изоляции дает возможность усовершенствовать процесс диагностики, тем самым увеличивая безотказность работы электротехнических устройств.

Relevance

Relevance. Unreasonable overhead power line outages are typically associated with flashover of line insulation due to contamination and moisture. Partial discharges on the insulation surface are fairly reliable indicators of dangerous levels of contamination and can be detected in a variety of ways. Remote non-invasive methods have become more popular for preventive control of the characteristics of surface partial discharges (SPD), they are based on the registration of acoustic and electromagnetic signals of various partial frequency ranges, as well as optical radiation in the infrared (IR) and ultraviolet (UV) parts of the spectrum. Daytime UV flaw detectors are considered promising for the realization of UV-inspection, they are also known by other names: UV cameras, UV visualizers, UV scanners, etc. These devices register corona radiation and surface partial discharges in the range of 240-280 nm and can be used in the daytime due to light filters cutting off solar radiation. Currently clear relationships between the characteristics of discharge processes and the degree of contamination of the insulation and its moisture-discharge characteristics have not been obtained even in laboratory studies. Of course, the complexity of the processes plays a determining role in that, but insufficient knowledge of the properties of the equipment and the influence of external factors contribute on the UV-inspection results.

Purpose

Purpose. To investigate the transmission characteristics of several types of UV flaw detectors and to evaluate the influence of the propagation ambience on UV-inspection results. Restrictions on the range of equipment settings and on the conditions for conducting UV-inspection in the field should be formulated based on the research results.

Methods

Methods. Experimental research methods were used both in laboratory conditions and in the process of UV-inspection of real objects to solve the tasks.

Results

Results. Relationships between the readings of the photon counter and the area of UV-radiation from the input gain of UV flaw detectors have been experimentally established. Double impact of the effect of water vapors and dust particles on the result of recording the intensity of discharges was revealed. The practical application of the obtained results in ultraviolet inspection makes it possible to improve the diagnostic process, thereby increasing the reliability of electrical devices.

воздушные линии электропередачизагрязнение и увлажнение изоляцииповерхностные частичные разрядыультрафиолетовый контрольвлияние настроек аппаратуры и внешних факторовoverhead transmission linescontamination and moisture on the insulationsurface partial dischargesultraviolet inspectioninfluence of equipment settings and external factorsReferencesВладимирский, Л.Л., Соломоник, Е.А. Развитие методов выбора внешней изоляции электроустановок высокого напряжения // Электрические станции. 2015. № 12. С. 23-36.Vladimirskiy L.L.,; Solomonik, E.A. Development of methods for choosing external insulation of high -voltage electrical installations // Electric stations. 2015. # 12. pp. 23–36. (In Russ).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. № 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 insulators. Power engineering: research, equipment, technology. 2020; 22(2): 117-127. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2020-22-1-117-127 (In Russ).Иванов Д.А. Исследование электрофизических процессов и старения материала высоковольтных изоляторов для определения их рабочего ресурса // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2022. Т. 24. № 2. С. 132-146. doi:10.30724/1998-9903-2022-24-2-132-146.Ivanov D.A. Study of electrophysical processes and aging of the material of high-voltage insulators to determine their working life. Power engineering: research, equipment, technology. 2022;24(2):132-146 https://doi.org/10.30724/1998-9903-2022-24-2-132-146. (In Russ.)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. № 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. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2022-24-4-165-177 (In Russ.)Зарипов Д.К., Насибуллин Р.А., Закиров Д.Ф., Захаров А.В. Исследование работы полимерного изолятора при увлажнении искусственным туманом // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2023. Т.25. № 5. С. 20-29. doi: 10.30724/1998-9903-2023-25-5-20-29.Zaripov D.K., Nasibullin R.A., Zakirov D.F., Zakharov A.V. Study of operation of a polymer insulator under uniform and non-uniform contamination. Power engineering: research, equipment, technology. 2023; 25(5): 20-29. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2023-25-5-20-29. (In Russ.)Мараев А.М. Диагностика изоляторов и жил токопроводов с помощью УФ-дефектоскопа и тепловизора // Энергоэксперт. 2020. № 1. С. 68-71.Maraev A.M. Diagnostics of insulators and cores of busbars using a UV flaw detector and a thermal imager. Energoexpert, No. 1, pp. 68-71, 2020. (In Russ.)Pinnangudi, B.; Gorur, R. S.; Kroese, A. J. Quantification of Corona Discharges on Nonceramic Insulators // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2005. vol. 12, no. 3. pp. 513-523. doi: 10.1109/TDEI.2005.1453456.Pinnangudi, B.; Gorur, R. S.; Kroese A. J. Quantification of Corona Discharges on Nonceramic insulators. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2005. vol. 12, no. 3. pp. 513-523. doi: 10.1109/TDEI.2005.1453456.Ретер Г. Электронные лавины и пробой в газах, пер. с англ. под ред. В. С. Комелькова. - М.: Мир, 1968. 390 с.Raether, H. Electron avalanches and breakdown in gases. 1964.Cai, W.; Deng, H.; Zhou, G.; Wang, J.; Yang, F. Online Measurement of Equivalent Salt Deposit Density by Using Optical Technology // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2013. vol. 20, no. 2. pp. 409-413. doi:10.1109/TDEI.2013.6508741.Cai, W.; Deng, H.; Zhou, G.; Wang, J.; Yang, F. Online Measurement of Equivalent Salt Deposit Density by Using Optical Technology. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2013. vol. 20, no. 2. pp. 409-413. doi:10.1109/TDEI.2013.6508741.Wang, S.; Lv, F.; Liu, Y. Estimation of Discharge Magnitude of Composite Insulator Surface Corona Discharge based on Ultraviolet Imaging Method // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2014. vol. 21, no. 4. pp. 1697-1704. doi:10.1109/TDEI.2014.004358Wang, S.; Lv, F.; Liu, Y. Estimation of Discharge Magnitude of Composite Insulator Surface Corona Discharge Based on Ultraviolet Imaging Method. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2014. vol. 21, no. 4, pp. 1697-1704. doi:10.1109/TDEI.2014.004358.Овсянников А. Г., Арбузов Р. С., Жарич Д. С., Швец Н. А. Ультрафиолетовый контроль высоковольтного оборудования. - М: НТФ «Энергопрогресс», [Библиотечка электротехника, приложение к журналу «Энергетик». 2025. вып. 4 (316)]. 106 с.Ovsyannikov A.G., Arbuzov R.S., Zharich D.S., Shvets N.A. Ultraviolet testing of high-voltage equipment. - M: NTF "Energoprogress". [Library of electrical engineering, supplement to the journal "Energetik". 2025. issue. 4 (316)]. 106 p. (In Russ.)Арбузов Р.С., Жарич Д.С., Кандауров А.С., Масленников А.Л., Овсянников А.Г. Повышение эффективности контроля высоковольтного оборудования с помощью УФ-дефектоскопов // Энергия Единой Сети. 2023. Т. 69. № 2. С. 32-39.Arbuzov R.S., Zharich D.S., Kandaurov A.S., Maslennikov A.L., Ovsyannikov A.G. Improving the efficiency of high-voltage equipment testing using UV flaw detectors // Energy of the Unified Network. 2023. No. 2 (69). pp. 32-39. (In Russ.)Liu, Y.-P.; Kong, Y.; Huang, Z.; Geng, J.; Liu, J. Super Pixel-Level Contamination State Detection Model of Composite Insulator Specimens Under Different Lighting Conditions Based on Hyperspectral Technology and Model Transfer // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2024. vol. 31, no. 3. pp. 1611-1619. doi: 10.1109/TDEI.2023.3346853.Liu, Y.-P.; Kong, Y.; Huang, Z.; Geng, J.; Liu, J. Super Pixel-Level Contamination State Detection Model of Composite Insulator Specimens Under Different Lighting Conditions Based on Hyperspectral Technology and Model Transfer. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2024. vol. 31, no. 3. pp. 1611-1619. doi: 10.1109/TDEI.2023.3346853.Cai-Jing et al. The Quantitative Indicators of 750 kV Porcelain Insulator in UV detection based on Artificial Contamination Test / IEEE International Conference on Dielectrics (ICD). 2016. Montpellier, France. pp. 501-505. doi: 10.1109/ICD.2016.7547652.Cai-Jing et al. The quantitative indicators of 750 kV Porcelain Insulator in UV detection based on Artificial Contamination Test / IEEE International Conference on Dielectrics (ICD). 2016. Montpellier, France. pp. 501-505. doi:10.1109/ICD.2016.7547652Phillips, A.J.; Engelbrecht C.S. The Feasibility of Using Daytime Corona Inspection to Identify Contaminated Insulators that Needs to be Washed // CIGRE Session, Paris, 2008. Paper B2 – 213. URL: https://www.e-cigre.org/publications/detail/b2-213-2008-the-feasibility-of-using-daytime-corona-inspectionto-identify-contaminated-insulators-that-needs-to-be-washed.htmlPhillips, A.J.; Engelbrecht C.S. The feasibility of using daytime corona inspection to identify contaminated insulators that needs to be washed / CIGRE Session, Paris. 2008. Paper B2 – 213. URL: https://www.e-cigre.org/publications/detail/b2-213-2008-the-feasibility-of-using-daytime-corona-inspectionto-identify-contaminated-insulators-that-needs-to-be-washed.html.Field Guide: Daytime Discharge Inspection of Transmission and Distribution Overhead Lines and Substations: Guide with Video. EPRI, Palo Alto, Ca: 2012, 3002002028. Методические указания по УФ- контролю подвесной и опорно-стержневой изоляции с помощью камеры CoroCam. 2013. Вып. 1, Перевод на русский. – М.: ООО «Панатест». 2014. 116 с.Field Guide: Daytime Discharge Inspection of Transmission and Distribution Overhead Lines and Substations: Guide with Video. EPRI, Palo Alto, Ca: 2012, 3002002028.

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