CZ34006U1 - Zemní senzor pro detekci vysokoimpedančních izolačních poruch - Google Patents
Zemní senzor pro detekci vysokoimpedančních izolačních poruch Download PDFInfo
- Publication number
- CZ34006U1 CZ34006U1 CZ2020-37292U CZ202037292U CZ34006U1 CZ 34006 U1 CZ34006 U1 CZ 34006U1 CZ 202037292 U CZ202037292 U CZ 202037292U CZ 34006 U1 CZ34006 U1 CZ 34006U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- antenna
- ground sensor
- conductors
- detecting
- insulation
- Prior art date
Links
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title claims description 15
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 20
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 11
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010065042 Immune reconstitution inflammatory syndrome Diseases 0.000 description 1
- 239000004703 cross-linked polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229920003020 cross-linked polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009422 external insulation Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
- G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
- G01R31/1263—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation
- G01R31/1272—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation of cable, line or wire insulation, e.g. using partial discharge measurements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
- G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/04—Adaptation for subterranean or subaqueous use
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
- H02H7/261—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured involving signal transmission between at least two stations
- H02H7/263—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured involving signal transmission between at least two stations involving transmissions of measured values
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
Description
Zemní senzor pro detekci vysokoimpedančních izolačních poruch
Oblast techniky
Technické řešení spadá do oblasti elektroenergetiky. Týká se senzoru jako součásti zařízení k detekci vysokoimpedanční izolační poruchy na nadzemních vedeních vysokého napětí s izolovanými závěsnými vodiči.
Dosavadní stav techniky
Jako vodiče venkovních vedení vysokého napětí nej častěji slouží AlFe lana bez vnější izolace. Zejména v hustě zalesněných oblastech však dochází k situacím, kdy pádem stromu na vedení vznikne mezifázový zkrat, případně zemní zkrat či zemní spojení. Pro alespoň částečnou eliminaci tohoto typu poruch se používají izolované závěsné vodiče Takový vodič je slaněný z drátů z hliníkové slitiny AlMgSi a je potažen izolační hmotou XLPE. Díky izolaci na vedení vlivem náhodných doteků vodičů s okolní vegetací nedojde k poruše funkce vedení. Další výhodou izolovaných vodičů je možnost zmenšit mezifázovou vzdálenost, což vede k zúžení vykácených lesních průseků. Izolované závěsné vodiče najdou své uplatnění zejména v oblastech se zhoršenými provozními podmínkami. Většinou se jedná o zalesněná údolí či hřebeny hor, kde se mohou vyskytovat větry s vysokými nárazovými rychlostmi. V takových oblastech lze použitím izolovaných závěsných vodičů zlepšit spolehlivost dodávek proudu zákazníkům.
Nevýhodou použití izolovaných závěsných vodičů je problematická detekce poruch jejich izolačního systému. V případě dotyku vodiče se zemí, případně s vodičem jiné fáze, je díky izolaci poruchový proud menší, než je citlivost vstupu běžné digitální ochrany, a ta jej není schopna detekovat. Právě problematická detekce tohoto typu poruch je hlavní překážkou pro větší rozšíření izolovaných závěsných vodičů v praxi. Uvnitř izolace se v postiženém místě objeví částečné výboje, jejichž činností je izolace narušována. Dlouhodobou činností částečných výbojů dojde postupem času k selhání izolace a ke vzniku zkratu či zemního spojení. Taková situace je typická např. pro pád větve do vedení, která následně zůstane zaklesnuta mezi jeho vodiči. Samotný pád nevyvolá poruchu okamžitě, avšak pokud nedojde k jejímu odstranění, je selhání izolace závěsného vodiče pouze otázkou času. Včasnou detekcí přítomnosti částečných výbojů na vedení je možné zabránit dalším škodám či přerušení dodávek elektrické energie k zákazníkům. Detekce výbojové činnosti na provozovaném vedení navíc umožňuje lépe rozvrhnout údržbu a plánované opravy a tím zlepšit jak ekonomické, tak provozní ukazatele.
Současný stav techniky neumožňuje detekovat vysokoimpedanční poruchu jako takovou za provozu vedení (online). Je však možné detekovat aktivitu tzv. částečných výbojů, které jsou průvodním jevem většiny vysokoimpedančních poruch.
K online detekci částečných výbojů na elektrických zařízeních je na trhu v současné době k dispozici několik zařízení, např. od firmy Baur GMBH: „Liona Online PD Spot Tester“ nebo firma IRIS Power: „MICAMAXX“. Obě tato zařízení však musí být galvanicky spojena s diagnostikovaným zařízením.
Jsou dostupná i zařízení pro bezkontaktní detekci částečných výbojů. Např. přístroj firmy DOBLE: Partial Discharges Detector DFA 300 detekuje částečné výboje bezkontaktně na základě analýzy elektromagnetického pole. Na rozdíl od navrhovaného řešení však není určen k trvalému nasazení a online monitoringu. Ktomu je určeno zařízení firmy SENSOR: „Partial discharge monitor“. Avšak toto zařízení pracuje v pásmu UHF a je proto schopno detekce pouze na vzdálenost přímé viditelnosti.
Technické řešení si klade za úkol navrhnout senzor pro trvalou online detekci částečných výbojů
- 1 CZ 34006 Ul na vedeních vysokého napětí s izolovanými závěsnými vodiči, který vylučuje kontakt s živými součástmi vedení a zůstává neutrální k okolnímu prostředí.
Podstata technického řešení
Uvedený úkol splňuje zemní senzor pro detekci vysokoimpedančních izolačních poruch, jehož podstata spočívá v tom, že je tvořen na obou koncích uzemněnou anténou o délce η χ 0,5 λ, kde n je kladné celé číslo a λ je vlnová délka středu sledovaného frekvenčního pásma, přičemž anténa je tvořena vazebním členem propojeným s alespoň jedním zářičem uloženým 0,05 až 0,2 m pod povrchem terénu pod vedením vysokého napětí rovnoběžně s jeho vodiči.
Anténa může svými zářiči tvořit symetrický dipól s vazebným členem uprostřed. Anténa může být asymetrická, tvořená jedním zářičem s vazebným členem připojeným na jeho konci.
Šířící se elektromagnetická vlna indukuje náboj na vodivých předmětech v okolí vodiče, a to včetně zemského povrchu pod vedením, ve směru jeho osy. Zemní senzor je v podstatě anténa, která je umístěna pod povrchem země v ose vedení a která je schopna zaznamenat drobné rozdíly elektrického potenciálu na povrchu země indukované vysokofrekvenčními vlnami. To umožňuje odhalit aktivitu částečných výbojů na diagnostikovaném vedení a včasným servisním zásahem odvrátit hrozící riziko selhání izolace.
Objasnění výkresů
Technické řešení bude dále objasněno pomocí výkresu, na němž obr. 1 až 4 představují schematicky různá provedení zemního senzoru pro detekci vysokoimpedančních izolačních poruch, a to obr. 1 senzor s anténou o délce 0,5 λ tvořící symetrický dipól, obr. 2 s anténou o délce 1,5 λ tvořící symetrický dipól, obr. 3 s asymetrickou anténou o délce 0,5 λ a obr. 4 s asymetrickou anténou o délce 1,5 λ.
Obr. 5 ukazuje konfiguraci antény s vedením vysokého napětí.
Příklady uskutečnění technického řešení
Zemní senzor pro detekci vysokoimpedančních izolačních poruch podle obr. 1 až 4 je tvořen anténou o délce η χ 0,5 λ, kde n je kladné celé číslo a λ je vlnová délka středu sledovaného frekvenčního pásma. Anténa je na obou koncích opatřena uzemněním ZT. Anténa je tvořena vazebním členem VČ, který je propojen s jedním nebo dvěma zářiči Z uloženými 0,1 m pod povrchem terénu pod vedením vysokého napětí, a to rovnoběžně sjeho vodiči.
V provedení podle obr. 1 a 2 tvoří anténa svými zářiči Z symetrický dipól s vazebným členem VČ uprostřed. Provedení podle obr. 1 a 2 se liší délkou antény, kdy obr. 1 představuje anténu o délce 0,5 λ a obr. 2 anténu o délce 1,5 λ. V provedení podle obr. 3 a 4 se jedná o asymetrickou anténu tvořenou jedním zářičem Z s vazebným členem VČ připojeným na jeho konci. Antény podle obr. 3 a 4 se opět liší délkou v násobku vlnové délky λ.
Zářič Z spolu s okolní horninou tvoří rámovou anténu, jejíž fyzické rozměry jsou závislé na požadované citlivosti a konkrétním vyhodnocovaném pásmu. Hlavní výhodou popsaného senzoru je, že představuje bezkontaktní řešení, které je dostupné pro online diagnostiku. Jeho montáž nevyžaduje odpojení diagnostikovaného distribučního vedení a svým provozem nemůže nikterak ovlivnit jeho chod.
Claims (2)
- NÁROKY NA OCHRANU1. Zemní senzor pro detekcí vysokoimpedančních izolačních poruch, vyznačující se tím, že je tvořen na obou koncích uzemněnou anténou o délce η χ 0,5 λ, kde n je kladné celé číslo a λ je vlnová délka středu sledovaného frekvenčního pásma, přičemž anténa je tvořena vazebním členem (VČ) propojeným s alespoň jedním zářičem (Z) uloženým 0,05 až 0,2 m pod povrchem ίο terénu pod vedením vysokého napětí rovnoběžně s jeho vodiči.
- 2. Zemní senzor podle nároku 1, vyznačující se tím, že anténa tvoří svými zářiči (Z) symetrický dipól s vazebným členem (VČ) uprostřed.15 3. Zemní senzor podle nároku 1, vyznačující se tím, že anténa je asymetrická, tvořená jedním zářičem (Z) s vazebným členem (VČ) připojeným na jeho konci.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2020-37292U CZ34006U1 (cs) | 2020-03-02 | 2020-03-02 | Zemní senzor pro detekci vysokoimpedančních izolačních poruch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2020-37292U CZ34006U1 (cs) | 2020-03-02 | 2020-03-02 | Zemní senzor pro detekci vysokoimpedančních izolačních poruch |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ34006U1 true CZ34006U1 (cs) | 2020-05-19 |
Family
ID=70970025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2020-37292U CZ34006U1 (cs) | 2020-03-02 | 2020-03-02 | Zemní senzor pro detekci vysokoimpedančních izolačních poruch |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ34006U1 (cs) |
-
2020
- 2020-03-02 CZ CZ2020-37292U patent/CZ34006U1/cs active Protection Beyond IP Right Term
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10153635B2 (en) | System for detecting a falling electric power conductor and related methods | |
| US9941683B2 (en) | Device for protecting electrical networks | |
| US20180180658A1 (en) | Monitoring of Power Cables with Distributed Fibre Optic Sensing | |
| CN103959026A (zh) | 用于监控供电线的系统 | |
| CN204044296U (zh) | 一种局部放电检测系统 | |
| US10444271B2 (en) | Device for monitoring an electrical conductor and electrical installaton comprising such a device | |
| CZ34006U1 (cs) | Zemní senzor pro detekci vysokoimpedančních izolačních poruch | |
| Zachariades et al. | A coastal trial facility for high voltage composite cross-arms | |
| US20170016936A1 (en) | Electrical Sensor | |
| CN108233309A (zh) | 一种具有监测功能的间隔棒 | |
| CZ34005U1 (cs) | Měřicí řetězec k detekci vysokoimpedančních izolačních poruch | |
| WO2015099776A1 (en) | Detection wiring for evse electrical cable insulation | |
| JP4097432B2 (ja) | 偶発性アークの識別方法および装置 | |
| US11762004B2 (en) | Node, system and method for detecting local anomalies in an overhead power grid | |
| JP4374598B2 (ja) | き電ケーブル監視装置 | |
| US20080258912A1 (en) | Apparatus and method for monitoring a component of a wireless communication network to determine whether the component has been tampered with, disabled and/or removed | |
| KR20220055323A (ko) | 전기선로의 열화 위험도 판단 방법 및 장치 | |
| Fulneček et al. | Medium Voltage Covered Conductors: Advantages, Disadvantages and High Impedance Faults | |
| RU130747U1 (ru) | Опорно-штыревой изолятор с перемещающимся сигнальным устройством | |
| CN115506970A (zh) | 一种风力发电机叶片中导电线的测量系统及测量方法 | |
| Bassi et al. | High Resistance Faults in EHV/HV grids: EF protections and detection logics | |
| US11972913B2 (en) | Disconnector device with passive radio device, grid protection system having the disconnector device, and method for indicating a state of the disconnector device | |
| Quaia et al. | Subtransmission overhead lines mechanical monitoring for fast detection of damaging events | |
| Minullin | The Effect of Interference in Location Monitoring of Overhead Power Transmission Lines1 | |
| Hamacek et al. | Fault indicators of partial discharges in medium-voltage systems |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20200519 |
|
| ND1K | First or second extension of term of utility model |
Effective date: 20240109 |