RU2044326C1 - Method for determining condition and life expectancy of electrical installation insulation - Google Patents
Method for determining condition and life expectancy of electrical installation insulation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2044326C1 RU2044326C1 RU93016114A RU93016114A RU2044326C1 RU 2044326 C1 RU2044326 C1 RU 2044326C1 RU 93016114 A RU93016114 A RU 93016114A RU 93016114 A RU93016114 A RU 93016114A RU 2044326 C1 RU2044326 C1 RU 2044326C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- insulation
- frequency
- electrical installation
- dielectric loss
- resource
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Testing Relating To Insulation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в электроустановках, на электрических станциях и подстанциях, электрических сетях и сетях связи для определения состояния изоляции и прогнозирования ресурса изоляции. The invention relates to electrical engineering and can be used in electrical installations, at electrical stations and substations, electrical networks and communication networks to determine the state of insulation and predict the insulation resource.
Известны способы контроля состояния изоляции электроустановок, основанные на определении активного сопротивления изоляции, тангенса угла диэлектрических потерь [Сви П.М. Контроль изоляции оборудования высокого напряжения. М. Энергоатомиздат, 1988] Недостатком их является отсутствие четких критериев сценки состояния изоляции ввиду того, что параметры ее в нормальном состоянии могут меняться в широких пределах в зависимости от температуры, влажности и других факторов. Кроме того, эти способы не дают возможности прогнозировать ресурс изоляции. Known methods for monitoring the state of insulation of electrical installations, based on the determination of the insulation resistance, the tangent of the dielectric loss angle [Sw. P.M. Insulation control of high voltage equipment. M. Energoatomizdat, 1988] Their disadvantage is the lack of clear criteria for the sketch of the state of isolation due to the fact that its parameters in the normal state can vary widely depending on temperature, humidity and other factors. In addition, these methods do not make it possible to predict the isolation resource.
Известен способ прогнозирования расхода ресурса изоляции обмоток электрооборудования в рабочем режиме (авт.св. СССР N 1441335, кл. G 01 R 31/00). Способ прогнозирования расхода ресурса изоляции обмотки электрооборудования в рабочем режиме, заключающийся в том, что измеряют температуру обмоток и регистрируют превышение температуры обмотки над температурой окружающей среды, измеряют скорость изменения температуры обмотки, а о расходе ресурса изоляции судят по превышению мгновенной величины относительного тепловыделения над величиной относительных потерь мощности в обмотках электрооборудования в номинальном режиме. A known method for predicting the consumption of the insulation resource of the windings of electrical equipment in operating mode (ed. St. USSR N 1441335, class G 01 R 31/00). A method for predicting the consumption of the insulation resource of the winding of electrical equipment in the operating mode, which consists in measuring the temperature of the windings and recording the excess of the temperature of the winding over the ambient temperature, measuring the rate of change of the temperature of the winding, and judging the consumption of the insulation resource by exceeding the instantaneous value of the relative heat over the relative power losses in the windings of electrical equipment in nominal mode.
Недостаток этого способа заключается в том, что фиксируется температура и скорость ее изменения в данный момент времени, что характеризует сиюминутное состояние изоляции и полезно при выявлении опасных режимов работы электрооборудования, но не учитывает длительности температурных перегрузок, частоты их появления на протяжении всего срока службы электроустановки. А именно длительность и характер перегрузок определяет выработанный и остаточный ресурс изоляции. The disadvantage of this method is that the temperature and its rate of change at a given time are fixed, which characterizes the momentary state of insulation and is useful in identifying dangerous operating modes of electrical equipment, but does not take into account the duration of temperature overloads, the frequency of their appearance throughout the entire life of the electrical installation. Namely, the duration and nature of overloads determines the worked out and residual life of isolation.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ определения свойств изоляции электроустановки (авт.св. СССР N 1476406, кл. G 01 R 31/00). Способ определения свойств изоляции электроустановки, заключающийся в том, что определяют граничную частоту, на которой величина активного сопротивления изоляции становится равной величине омического сопротивления изоляции, и измеряют на этой или большей частоте активное сопротивление и емкость изоляции, тангенс угла диэлектрических потерь, а также измеряют упомянутые параметры изоляции на промышленной частоте. Далее на основе измеренных параметров вычисляют активное сопротивление току абсорбции, абсорбционную емкость, тангенс угла абсорбции и судят по ним о свойствах низкочастотных поляризаций, вычисляют тангенс угла диэлектрических потерь и по нему судят о диэлектрических свойствах изоляции, вычисляют тангенс угла омических потерь и по нему судят о проводящих свойствах изоляции на рабочем напряжении промышленной частоты. Недостатком этого способа является невозможность с его помощью прогнозировать ресурс изоляции электроустановки. Closest to the technical nature of the present invention is a method for determining the insulation properties of an electrical installation (ed. St. USSR N 1476406, class G 01 R 31/00). The method for determining the insulation properties of an electrical installation, which consists in determining the boundary frequency at which the value of the insulation resistance becomes equal to the value of the ohmic insulation resistance, and measuring the resistance and insulation capacitance, the dielectric loss tangent at this or a higher frequency, and also measuring the aforementioned insulation parameters at industrial frequency. Then, based on the measured parameters, the active resistance to the absorption current, the absorption capacity, the absorption angle tangent are calculated and the properties of low-frequency polarizations are judged from them, the dielectric loss tangent is calculated and the dielectric properties of the insulation are judged from it, the tangent of the ohmic loss angle is calculated, and the conductive properties of insulation at operating voltage of industrial frequency. The disadvantage of this method is the inability to use it to predict the insulation resource of the electrical installation.
Цель изобретения повышение достоверности оценки состояния изоляции и прогнозирования ее ресурса. The purpose of the invention is to increase the reliability of assessing the state of isolation and predicting its life.
Цель достигается тем, что в известном способе определения свойств изоляции электроустановки, заключающемся в том, что определяют тангенс угла диэлектрических потерь на разных частотах, дополнительно определяют эталонное значение частоты максимума тангенса угла диэлектрических потерь и градуировочные характеристики для образцовой электроустановки при различных температурах, значение частоты максимума тангенса угла диэлектрических потерь для контролируемой электроустановки, рабочую температуру изоляции, находят разность упомянутых значений и по градуировочной характеристике устанавливают выработанный и остаточный ресурс изоляции. The goal is achieved by the fact that in the known method for determining the insulation properties of an electrical installation, which consists in determining the dielectric loss tangent at different frequencies, the reference value of the frequency of the maximum dielectric loss tangent and calibration characteristics for an exemplary electrical installation at different temperatures, the maximum frequency dielectric loss tangent for a controlled electrical installation, operating temperature of insulation, find the difference mentioned values and the calibration characteristic establish the worked out and residual life of isolation.
При изучении температурно-частотных зависимостей тангенса угла диэлектрических потерь установлено, что при термическом старении наблюдается рост тангенса угла диэлектрических потерь и смешение его максимума по мере увеличения выработанного ресурса изоляции в сторону низких частот при фиксированной температуре. Разность частоты максимума тангенса угла диэлектрических потерь у контролируемой электроустановки и эталонного значения частоты максимума тангенса угла диэлектрических потерь у образцовой электроустановки оказывается связанной с выработанным ресурсом (времени старения изоляции) зависимостью, которую назовем градуировочной характеристикой. Параметры этой градуировочной характеристики получают при исследованиях образцовой электроустановки, причем разным значениям рабочей температуры изоляции соответствуют разные градуировочные характеристики. Экспериментально показано, что упомянутая разность объективно характеризует степень состаренности изоляции (выработанный ресурс) и отражает термические перегрузки, перенесенные изоляцией электроустановки на протяжении времени эксплуатации. Иными словами, упомянутая разность представляет собой "физическую память" изоляции о пережитых перегрузках. When studying the temperature-frequency dependences of the dielectric loss tangent, it was found that during thermal aging, the dielectric loss tangent increases and its maximum mixes as the developed insulation resource increases towards low frequencies at a fixed temperature. The difference between the frequency of the maximum dielectric loss tangent of the controlled electrical installation and the reference value of the frequency of the maximum dielectric loss tangent of the reference electrical installation is related to the worked out resource (insulation aging time), which we will call the calibration characteristic. The parameters of this calibration characteristic are obtained in studies of an exemplary electrical installation, and different calibration characteristics correspond to different values of the operating temperature of the insulation. It has been experimentally shown that the mentioned difference objectively characterizes the degree of aging of the insulation (depleted resource) and reflects thermal overloads transferred by the insulation of the electrical installation during the operation period. In other words, the difference mentioned is the “physical memory” of isolation about the experienced overloads.
Выявленные физические закономерности позволили предложить новый способ определения состояния и ресурса изоляции. Суть его заключается в том, что для образцовой электроустановки снимаются зависимости тангенса угла диэлектрических потерь от частоты при различных рабочих температурах изоляции и определяется для каждой температуры эталонное значение частоты максимума тангенса угла диэлектрических потерь (для образцовой электроустановки с несостарившейся изоляцией). Далее производится ускоренное старение изоляции в форcированном режиме ее эксплуатации при предельно допустимой температуре, снятие через определенные промежутки времени зависимостей тангенса угла диэлектрических потерь от частоты, фиксируется значение частоты максимума тангенса угла диэлектрических потерь, находится разность между этой и эталонной частотой (при предельно допустимой температуре изоляции). По этим экспериментальным данным строится зависимость упомянутой разности частот от времени старения в форcированном режиме эксплуатации, то есть градуировочная характеристика при предельно допустимой температуре изоляции. При времени старения изоляции, равном ее ресурсу, упомянутая разность частот имеет критическое значение. Для контролируемой электроустановки, находящейся в режиме эксплуатации, снимаются зависимости тангенса угла диэлектрических потерь от частоты при рабочей температуре изоляции и находится значение частоты максимума тангенса угла диэлектрических потерь и разность этого значения и эталонного значения частоты при соответствующей температуре. Далее по градуировочной характеристике для найденной разности находится выработанный ресурс изоляции (время старения изоляции в формированном режиме). Остаточный ресурс изоляции находится как разность между ресурсом и выработанным ресурсом изоляции. The revealed physical laws made it possible to propose a new method for determining the state and resource of isolation. Its essence is that for an exemplary electrical installation, the dependences of the dielectric loss tangent on frequency are removed at different operating temperatures of insulation and a reference value for the frequency of the maximum of the dielectric loss tangent is determined for each temperature (for an exemplary electrical installation with non-aged insulation). Next, accelerated aging of the insulation is performed in the forced mode of operation at the maximum permissible temperature, the dependences of the dielectric loss tangent on frequency are removed at regular intervals, the frequency value of the maximum dielectric loss tangent is fixed, the difference between this and the reference frequency is found (at the maximum permissible insulation temperature ) According to these experimental data, the dependence of the mentioned frequency difference on the aging time in the forced operation mode is constructed, that is, the calibration characteristic at the maximum permissible insulation temperature. When the aging time of the insulation is equal to its life, the mentioned frequency difference is of critical importance. For a controlled installation in operating mode, the dependences of the dielectric loss tangent on the frequency at the operating temperature of the insulation are removed and the frequency value of the maximum dielectric loss tangent and the difference between this value and the reference frequency value at the corresponding temperature are found. Next, according to the calibration characteristic for the found difference, is the worked out insulation resource (aging time of the insulation in the formed mode). The residual isolation resource is found as the difference between the resource and the exhausted isolation resource.
При реализации способа выявленные отличительные признаки в совокупности с другими признаками обеспечивают получение положительного эффекта, заключающееся в повышении достоверности оценки состояния и ресурса изоляции. Повышение достоверности оценки состояния и ресурса изоляции заключается в том, что частотное смещение максимума тангенса угла диэлектрических потерь однозначно характеризует выработанный ресурс изоляции независимо от того, каким образом было достигнуто это состояние. Упомянутое частотное смещение является интегральной характеристикой и не зависит от того, явилось ли старение изоляции следствием ее нагрева при неизменной нагрузке, или следствием систематических или разовых перегревов. Поэтому можно отказаться от сложных систем регистрации температурных перегревов: фиксации температуры перегрева, его длительности, так как вся информация будет содержаться в упомянутом частотном смещении. When implementing the method, the identified distinctive signs in combination with other signs provide a positive effect, which consists in increasing the reliability of assessing the condition and resource of isolation. An increase in the reliability of assessing the state and insulation resource lies in the fact that the frequency shift of the maximum of the dielectric loss tangent uniquely characterizes the worked out insulation resource regardless of how this state was achieved. The mentioned frequency shift is an integral characteristic and does not depend on whether the aging of the insulation was a consequence of its heating at a constant load, or a consequence of systematic or one-time overheating. Therefore, it is possible to abandon complex systems for recording temperature overheating: fixing the temperature of the overheat, its duration, since all the information will be contained in the mentioned frequency offset.
На фиг. 1 приведены кривые зависимости тангенса угла tgσ диэлектрических потерь от частоты f при фиксированной температуре для новой (эталонной) электроустановки (кривая 1) и для работающей электроустановки (кривая 2). На фиг. 2 приведена зависимость разности Δfм значений частоты максимума для работающей электроустановки и эталонной частоты от времени старения изоляции (выработанного ресурса) t. Эти зависимости получены для полиэтиленовой изоляции. Для других типов изоляции вид градуировочной характеристики устанавливается экспериментально и может быть другим.In FIG. Figure 1 shows the curves of the dependence of the dielectric loss tangent tgσ on frequency f at a fixed temperature for a new (reference) electrical installation (curve 1) and for a working electrical installation (curve 2). In FIG. Figure 2 shows the dependence of the difference Δf m of the maximum frequency values for a working electrical installation and a reference frequency on the aging time of the insulation (spent resource) t. These dependencies are obtained for polyethylene insulation. For other types of insulation, the type of calibration characteristic is established experimentally and may be different.
В результате экспериментов для кабеля с полиэтиленовой изоляцией установлено, что градуировочная характеристика для него имеет вид, представленный на фиг. 2, и описывается выражением
Δfм a ˙lgtcт + b, где Δfм разность значения частоты максимума тангенса угла диэлектрических потерь tgσ для контролируемой изоляции и эталонного значения частоты максимума tgσ для изоляции образцовой электроустановки;
tст время старения изоляции (выработанный ресурс);
а, b экспериментально устанавливаемые коэффициенты.As a result of experiments for a cable with polyethylene insulation, it was established that the calibration characteristic for it has the form shown in FIG. 2, and is described by the expression
Δfm a ˙lgt CT + b, where Δf m difference values of the frequency peak tangent of dielectric loss angle tgσ for controlled isolation and reference tgσ maximum frequency values for exemplary electrical insulation;
t article aging time of the insulation (depleted resource);
a, b experimentally established coefficients.
Пример реализации способа рассмотрим применительно к кабелю с полиэтиленовой изоляцией. Для образцового кабеля установлено значение частоты максимума tgσ равное 600 Гц. При ускоренном старении кабеля получена градуировочная характеристика (фиг. 2) по выражению (1), в котором а 170, b -50. Установлено также, что критическая величина разности значений частот максимума Δfмкр составляет 700 Гц в форсированном режиме ее работы при температуре 358 К.An example of the implementation of the method will be considered in relation to a cable with polyethylene insulation. For the reference cable, the maximum frequency tgσ is set to 600 Hz. With accelerated aging of the cable, a calibration characteristic was obtained (Fig. 2) according to expression (1), in which a 170, b -50. It was also established that the critical value of the difference in the frequencies of the maximum Δf μr is 700 Hz in the forced mode of its operation at a temperature of 358 K.
Значение частоты максимума tgσ при этой же температуре у контролируемого кабеля составило 80 Гц. Разность частот (частотное смещение)
Δ fм 600 60 520 Гц.The value of the maximum frequency tgσ at the same temperature for the controlled cable was 80 Hz. Frequency difference (frequency offset)
Δ
По градуировочной характеристике при найденной Δfм определяют время старения (израсходованный ресурс) изоляции:
tcт 10(520+50)/170 103,31 2000 ч
Остаточный ресурс изоляции при этом равен
tр t tcт 10000 2000 8000 ч, где t ресурс изоляции кабеля при температуре форcированного режима работы.According to the calibration characteristic, when Δfm is found, the aging time (consumed resource) of the insulation is determined:
t ct 10 (520 + 50) / 170 10 3.31 2000 h
The residual life of insulation is equal to
t r tt ct 10000 2000 8000 h, where t is the cable insulation resource at the temperature of the forced operation mode.
Предлагаемый способ может быть использован для оценки состояния и ресурса изоляции кабелей и других электроустановок. The proposed method can be used to assess the condition and resource of insulation of cables and other electrical installations.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93016114A RU2044326C1 (en) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | Method for determining condition and life expectancy of electrical installation insulation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93016114A RU2044326C1 (en) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | Method for determining condition and life expectancy of electrical installation insulation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2044326C1 true RU2044326C1 (en) | 1995-09-20 |
| RU93016114A RU93016114A (en) | 1995-10-20 |
Family
ID=20139382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93016114A RU2044326C1 (en) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | Method for determining condition and life expectancy of electrical installation insulation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2044326C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2491561C1 (en) * | 2012-03-22 | 2013-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" | Method to determine condition and resource of insulating system of electric equipment |
| RU2491560C2 (en) * | 2011-11-11 | 2013-08-27 | Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | Method for operational control of insulation condition and resource of electric motor windings |
| RU2495445C2 (en) * | 2008-04-14 | 2013-10-10 | Абб Рисерч Лтд | Determination of deteriorated insulating property in insulation between two members of inductive operating component |
| RU2526591C1 (en) * | 2013-03-22 | 2014-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) | Quality control procedure for insulation of electrical products |
-
1993
- 1993-03-29 RU RU93016114A patent/RU2044326C1/en active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 1476406, кл. G 01R 31/00, 1989. * |
| Вайда Д. Исследования поврежденной изоляции. М.: Энергия, 1968, с.210 - 218. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2495445C2 (en) * | 2008-04-14 | 2013-10-10 | Абб Рисерч Лтд | Determination of deteriorated insulating property in insulation between two members of inductive operating component |
| RU2491560C2 (en) * | 2011-11-11 | 2013-08-27 | Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | Method for operational control of insulation condition and resource of electric motor windings |
| RU2491561C1 (en) * | 2012-03-22 | 2013-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" | Method to determine condition and resource of insulating system of electric equipment |
| RU2526591C1 (en) * | 2013-03-22 | 2014-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) | Quality control procedure for insulation of electrical products |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1338874B1 (en) | Remaining lifetime estimating method, temperature detection structure and electronic equipment | |
| Brancato | Insulation aging a historical and critical review | |
| JP2005302794A (en) | Transformer monitoring system | |
| US20160252401A1 (en) | Oil-immersed transformer thermal monitoring and prediction system | |
| EP1396065A2 (en) | Back-up power system | |
| US6255801B1 (en) | System and method for assessing a capacity of a battery and power plant incorporating the same | |
| RU2044326C1 (en) | Method for determining condition and life expectancy of electrical installation insulation | |
| RU2213018C2 (en) | Device for and method of protection of locomotive brake resistor | |
| FI108967B (en) | Monitoring system for the condition of accumulators | |
| CN107462815B (en) | Cable insulation thermal breakdown voltage determining method and device | |
| Ratheiser et al. | MVAC XLPE Cables for MVDC–DC Conductivity of Plaque Samples During Temperature Changes | |
| CA2448536C (en) | Back-up power system | |
| ZA200603232B (en) | Coil residual life predicting method and apparatus | |
| CN114902366A (en) | Arc fault detection and protection in digital power distribution systems | |
| JPH07128394A (en) | Dielectric deterioration monitoring/diagnosing system for electric equipment | |
| NOTINGHER et al. | Calculation of the temperatures and lifetimes for distribution transformers | |
| Tripathy et al. | Evaluation of transformer overloading capability | |
| Lelak et al. | Diagnostics of medium voltage PVC cables by dissipation factor measurement at very low frequency | |
| Lakervi | Evaluation of transformer loading above nameplate rating | |
| Kimura et al. | Fundamentals-a useful index for estimating residual life of motor insulation | |
| Erbrink et al. | Practical verification of medium voltage switchgear thermal loadability based on the IEC62271 thermal model | |
| Adam et al. | Research of components for an increase of transmission capacity in distribution grids by changing existing AC links into DC Links | |
| RU2491561C1 (en) | Method to determine condition and resource of insulating system of electric equipment | |
| KR102124787B1 (en) | method for analyzing condition Based Risk of power equipment | |
| JP3853134B2 (en) | Estimating remaining life of power cables |