Дистанционная диагностика дефектов в высоковольтных изоляторах

На основе ранее разработанного на кафедре ПЭС КГЭУ двухканального дистанционного метода измерения, набора характеристик ЧР с одновременным использованием электромагнитных и акустических датчиков, позволяющего дистанционно измерять и оценивать техническое состояние высоковольтных изоляторах (ВИ). В статье изложены результаты разработок в развитие ранее предложенного метода, позволившего определять не только вид и место расположения дефекта, но и его размеры и степень влияния на рабочее состояние ВИ. Особое внимание обращено на эволюцию дефектов под действием перенапряжения и других электрофизических процессов в условиях эксплуатации. В частности, недавно была обнаружена генерация сверхбольших ЧР, способных создавать эрозию диэлектрических поверхностей дефектов, выполнено обследование технического состояния высоковольтных полимерных изоляторов. Все измерения выполнялись на экспериментальном стенде путем бесконтактного приема импульсных сигналов ЧР электромагнитным перестраиваемым приемником в диапазоне 50-600 МГц. Осуществлялась их индикация и компьютерная обработка с целью определения в каждом из дискретных интервалов фазового напряжения средних значений количества и интенсивности импульсов ЧР, которые либо не превышают допустимый порог для возникновения дефектов и их развития, по сравнению с эталонным ВИ, или превышают его. По результатам предварительных стендовых испытаний на модельных образцах и реальных ВИ в условиях эксплуатации, и полученного набора параметров ЧР, были установлены диагностические признаки, позволяющие определить вид, места расположения наиболее опасных дефектов и степень их влияния на работоспособность ВИ. При этом, наличие наиболее опасных дефектов определяется расширением фазовых интервалов излучения ЧР, резким увеличением ЧР в отрицательных полупериодах высокого напряжения по сравнению с положительными полупериодами, а также по значительному отличию ширины и формы одиночных импульсов ЧР.

1. Голенищев-Кутузов А.В., Голенищев-Кутузов В.А., Иванов Д.А., и др. Способ бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных изоляторов. Патент на изобретение № 2679759. РФ. 21.03.2018.

2. Salustiano R., Capelini R. M., de Abreu S. R. et al. Development of new methodology for insulators inspections on aerial distribution lines based on partial discharge detection tools / ICHVE International Conference on High Voltage Engineering and Application. 8-11 Sept. 2014. IEEE. 2014. P. 1-4.

3. Illias 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. V. 44. N. 24. P. 245202.

4. Callender G., Golosnoy I. O., Rapisarda P., et al. Critical analysis of partial discharge dynamics in air filled spherical voids // Journal of Physics D: Applied Physics. 2018. V. 51. N. 12. P. 125601.

5. Wu K., Pan C., Meng Y., Cheng Y. Dynamic behavior of surface charge distribution during partial discharge sequences // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2013. V. 20. N. 2. P. 612-619.

6. Villa A., Barbieri L., Gondola M., et al. A PDE-based partial discharge simulator // Journal of Computational Physics. 2017. V. 345. P. 687-705.

7. Голенищев-Кутузов А. В., Голенищев-Кутузов В. А., Иванов Д. А., и др. Комплексный метод дистанционного контроля состояния высоковольтных изоляторов // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2016. № 5-6. С. 87-93.

8. Golenishchev-Kutuzov A.V., Golenishchev-Kutuzov V.A., Ivanov D.A. et al.. Effect of partial discharges on the operating condition of high-voltage insulators. Web of Conferences 124, 03001 (2019).

9. Broniecki U., Bergnan V., Tnittmann U. Visualization of synchronous acoustic and electric PD measurement data. Proc. 16th International Symposium High Voltage Engeneering, Johannesburg, 2009, p. 196.

10. Исмагилов Ф. Р., Максудов Д. В. Математическое моделирование развития частичных разрядов в процессе старения диэлектрика. Вестник УГАТУ, Уфа, 2011. Т. 15. №3. С. 98-100.

11. Pan Ch. Meng Y., Wu K., Han Z. Simulation of partial discharge sequences using fluid equations. J. Phys. D. Appl. Phys., V. 44, p. 255201, 2011.

12. Sasaki A, Kato S, Takahashii E., Kishimoto Y., et al. Simulation of discharge in insulating gas from initial partial discharge to growth of stepped leader using the percolation model. The Jаpan Society of Applied Physics. 2016. V. 55. № 2.

13. Гайворонский А.С. Повреждения полимерных изоляторов и их диагностика пи эксплуатации. Главный энергетик. 2010. № 2. С. 23-27.

14. Heitz. A generalized model for partial discharge processes based on a stochastic process approach. «J. Phys. D», «Appl.Phys». 1999. V. 32. P. 1012.

15. Киншт Н.В., Петрунько Н.Н. Об оценке параметров частичных разрядов. Электричество. 2016. №6. C. 51-56.

16. Аввакумов М.В., Голенищев-Кутузов А.В. Методика исследования электрического пробоя элементов из электротехнического фарфора. «Известия вузов. Проблемы энергетики», 2003. №5-6. C. 130-134.

17. Гатауллин А.М., Матухин В.Л., Шмидт С.В., Крупнов Б.А. Комплексный метод регистрации параметров частичных разрядов изоляции электрооборудования. «Известия вузов. Проблемы энергетики». 2010. №9-10. C. 98-104.

18. Evagorou D., Kyprianou A., Lewin P. L. Feature extraction of partial discharge signals using the wavelet packet transform and classification with a probabilistic neural network. IET Sei. Meas. Technol. 2010. V.4. p. 177.