Метод и устройство диагностики состояния высоковольтных изоляторов на основе непрерывной регистрации пространственного уровня электромагнитного излучения частичных разрядов

ЦЕЛЬ. Разработка метода непрерывного неразрушающего контроля технического состояния высоковольтных изоляторов на основе регистрации среднего уровня мощности сигнала электромагнитного излучения с синхронной фильтрацией с привязкой к фазе приложенного напряжения, с учетом влажности и температуры окружающей среды. Аппаратная и программная реализация прибора на основе данной методики. Проведение экспериментальных исследований. МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи применялись методы регистрации среднего уровня мощности электромагнитных сигналов. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описана актуальность темы, рассмотрены различные физические методы регистрации частичных разрядов (ЧР) и определение их местоположения. На лабораторном стенде проведены исследования среднего уровня мощности сигнала дефектного и бездефектного высоковольтных изоляторов, находящихся под напряжением. Проведен эксперимент по определению временного затухания локального сигнала от ЧР. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Разработан метод для диагностики состояния высоковольтных изоляторов в процессе эксплуатации на основе непрерывного мониторинга уровня электромагнитного излучения с привязкой к фазе сетевого напряжения. Метод диагностики высоковольтных изоляторов дает возможность контролировать состояние изоляции удаленно и непрерывно.

1. Положение ПАО «Россети» «О единой технической политике в электросетевом комплексе». Утверждено решением Совета директоров ПАО «Россети» от 31.03.2021. (протокол от 02.04.2021 № 450)

2. Зарипов Д.К., Лопухова Т.В. Метод дистанционной диагностики высоковольтной изолирующей конструкции. // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2006. № 3-4. С. 56-60.

3. Бирюлин В. И., Куделина Д. В., Горлов А. Н. Определение напряженности электрического поля высоковольтных воздушных линий при коронном разряде // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2020. Т. 12. № 4(48). С. 85-93.

4. Wang H., Cheng L., Liao R. et. al. Non-destructive testing method of microdebonding defects in composite insulation based on high power ultrasonic. // High Voltage, vol. 4, no. 3, pp. 167–172, Sep. 2019.

5. Базанов В. П., Базанов В. П., Спирин М. В. и др. Ультразвуковой метод контроля фарфоровой изоляции воздушных линий электропередачи 35-220 кВ // Энергетик. 2000. № 4. С. 16-17.

6. Голенищев-Кутузов А. В., Ахметвалеева Л. В., Еникеева Г. Р. и др. Дистанционная диагностика дефектов в высоковольтных изоляторах. // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2020. Т. 22. № 2. С. 117-127.

7. Ivanov D.A., Sadykov M.F., Yaroslavsky D.A., et al. Non-contact methods for high-voltage insulation equipment diagnosis during operation // Energies 2021, 14, 5670. https://doi.org/10.3390/en14185670.

8. Хазиева Р. Т., А. В. Мухаметшин. Разработка и исследование схемы измерения тока утечки при испытании изоляции повышенным выпрямленным напряжением // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2021. Т. 23. № 4. С. 145-155.

9. Zheng Q., Luo L., Song H., et al. Intelligent learning approach fo r UHF partial discharge localisation in air -insulated substations. // High Voltage. 2020. V. 5, no. 5, pp. 583–590.

10. Калинчук Ю.А., Второва Л.В., Калинчук Ф.А. Устройство ультразвукового контроля высоковольтных изоляторов под напряжением. Патент на полезную модель № RU(11) 59 258(13) U1. Заявка 2006129500/22, 14.08.2006, опубл. 10.12.2006 Бюл. 34.

11. Голенищев-Кутузов, А.В., Голенищев-Кутузов В.А., Иванов Д.А., и др. Дистанционный контроль технического состояния фарфоровых высоковольтных изоляторов. Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2018; 20 (3-4); с. 99-107.

12. Зарипова А. Д., Зарипов Д. К., Усачев А. Е. Критерии выявления дефектов оборудования для тепловизионной системы контроля электрической подстанции // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2017. Т. 19. №. 5-6.

13. Biswas S., Koley C., Chatterjee B., Chakravorti S. A methodology for identification and localization of partial discharge sources using optical sensors. IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 2012, 19, pp. 18–28.

14. Голенищев-Кутузов А. В., Голенищев-Кутузов В. А., Синюгин И. Е. [и др.]. Дистанционная диагностика высоковольтных полимерных изоляторов // Известия высших учебных за ведений. Проблемы энергетики. 2014. № 7 -8. С. 77-82.

15. Голенищев-Кутузов А.В., Иванов Д.А., Потапов А.А., и др. Использование бесконтактных методов диагностики высоких электрических полей // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2019. Т. 21 (4). С . 123-133.

16. Khan U., Lazaridis P., Mohamed H., et al. An efficient algorithm for partial discharge localization in high-voltage systems using received signal strength // Sensors. 2018. Vol. 18, 4000; doi:10.3390/s18114000.

17. Portugues I.E., Moore, P.J., Glover I.A. et al. RF-based partial discharge early warning system for air-insulated substations // IEEE Trans. Power Deliv. 2009. 24 (1), pp. 20–29.

18. Iorkyase T., Tachtatzis Ch., Lazaridis P., et al. Low-complexity wireless sensor system for partial discharge localization // IET Wireless Sensor Systems, V. 9, Is. 3. June 2019, pp. 158-165.

19. PD-Map – система оперативного поиска и локации дефектов оборудования открытых высоковольтных подстанций. [Электронный ресурс]: Режим доступа: https://dimrus.ru/pdmap.html.

20. Вдовиков В.П. Частичные разряды в диагностировании высоковольтного оборудования. Новосибирск: Наука, 2007.

21. Jia T., Zheng N., Sun A., et al. Partial Discharge Localization through a UHF Signal Amplitude Strength Attenuation Approach // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Volume 486, 2019 4th Asia Conference on Power and Electrical Engineering (ACPEE 2019) 28–31 March 2019, Hangzhou, China.

22. Zhou N., Luo L., Sheng G. and Jiang X. High Accuracy Insulation Fault Diagnosis Method of Power Equipment Based on Power Maximum Likelihood Estimation // in IEEE Transactions on Power Delivery. 2019. V. 34 (4), pp. 1291-1299. doi: 10.1109/TPWRD.2018.2882230.

23. Иванов Д.А., Горячев М.П., Садыков М.Ф., и др. Устройство оперативного онлайн-мониторинга технического состояния высоковольтных линий электропередачи. Патент на полезную модель RU211126U1, 23.05.2022. Заявка № 202012 4117 от 21.07.2020.

24. Галиева Т. Г., Иванов Д. А., Садыков М. Ф., и др. Лабораторный стенд для разработки метода и системы непрерывного бесконтактного неразрушающего контроля технического состояния изоляционного оборудования // Омский научный вестник. 2021. № 5 (179). С. 80-87.