Сравнительный анализ метода контроля состояния изоляции по ультрафиолетовому излучению поверхностных частичных разрядов

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

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.

1. Владимирский, Л.Л., Соломоник, Е.А. Развитие методов выбора внешней изоляции электроустановок высокого напряжения // Электрические станции. 2015. № 12. С. 23-36.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. Мараев А.М. Диагностика изоляторов и жил токопроводов с помощью УФ-дефектоскопа и тепловизора // Энергоэксперт. 2020. № 1. С. 68-71.

7. 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.

8. Ретер Г. Электронные лавины и пробой в газах, пер. с англ. под ред. В. С. Комелькова. - М.: Мир, 1968. 390 с.

9. 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.

10. 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.2014.004358

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. Phillips, 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

16. 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.