RU2491561C1 - Method to determine condition and resource of insulating system of electric equipment - Google Patents
Method to determine condition and resource of insulating system of electric equipment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2491561C1 RU2491561C1 RU2012110899/28A RU2012110899A RU2491561C1 RU 2491561 C1 RU2491561 C1 RU 2491561C1 RU 2012110899/28 A RU2012110899/28 A RU 2012110899/28A RU 2012110899 A RU2012110899 A RU 2012110899A RU 2491561 C1 RU2491561 C1 RU 2491561C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- value
- state
- resource
- gap
- time
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Relating To Insulation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для оценки состояния изоляционной системы мощных энергетических устройств повышенного и высокого напряжения, таких как мощные трансформаторы передающих и распределительных сетей, высоковольтные кабели, электрические машины и пр.The invention relates to the field of measurement technology and is intended to assess the state of the insulation system of high-voltage and high-voltage power devices, such as high-power transformers of transmission and distribution networks, high-voltage cables, electrical machines, etc.
Известен способ определения состояния изоляционной системы электроустановки (АС SU №1476406, МПК G01R 31/00, опубл. 1989.04.30), заключающийся в том, что по измеренным значениям при определенных условиях величины омического сопротивления Rиз. и величины тангенса угла диэлектрических потерь tgδ определяют сопротивление току абсорбции, абсорбционную емкость, тангенс угла абсорбции, с помощью которых и формируется представление о состояний изоляционной системы.A known method for determining the state of the insulation system of an electrical installation (AC SU No. 1476406, IPC G01R 31/00, publ. 1989.04.30), which consists in the fact that the measured values under certain conditions, the values of ohmic resistance R from. and the values of the dielectric loss tangent tanδ determine the resistance to the absorption current, absorption capacity, the absorption tangent, with the help of which an idea of the state of the insulation system is formed.
Недостатком этого способа является низкий уровень достоверности прогнозирование ресурса изоляционной системы электроустановки.The disadvantage of this method is the low level of reliability predicting the life of the insulation system of an electrical installation.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ оценки состояния изоляции и прогнозирования ее ресурса (патент RU №2044326, МПК G01R 31/00, опубл. 1995.09.20), заключающийся в том, что для контролируемого устройства формируют спектр диэлектрического поглощения в виде зависимости тангенса угла диэлектрических потерь от частоты и находят частоту максимума диэлектрических потерь, дополнительно определяют эталонное значение частоты максимума тангенса угла диэлектрических потерь и градуировочные характеристики для образцовой электроустановки при различных температурах, рабочую температуру изоляции, находят разность упомянутых значений и по градуировочной характеристике устанавливают выработанный и остаточный ресурс изоляции.The closest in technical essence to the present invention is a method for assessing the state of insulation and predicting its life (patent RU No. 2044326, IPC G01R 31/00, publ. 1995.09.20), which consists in the fact that the dielectric absorption spectrum is formed for the device under control in the form the dependence of the dielectric loss tangent on the frequency and find the frequency of the maximum dielectric loss, additionally determine the reference value of the frequency of the maximum dielectric loss tangent and calibration characteristics I exemplary electrical systems at various temperatures, the working temperature of the insulation, mentioned are the difference values and a calibration characteristic set generated and residual resource isolation.
Недостатком этого способа является низкий уровень достоверности получаемых оценок, так как градуировочные характеристики образцовой установки могут существенно отличаться от аналогичных характеристик контролируемой установки, которая была введена в эксплуатацию тридцать и более лет назад и изготовлена по совершенно иной технологии.The disadvantage of this method is the low level of reliability of the estimates obtained, since the calibration characteristics of the exemplary installation can differ significantly from the similar characteristics of the controlled installation, which was commissioned thirty or more years ago and manufactured using a completely different technology.
Техническим результатом изобретения является повышение достоверности оценивания состояния работающих длительное время изоляционных промежутков энергетического оборудования.The technical result of the invention is to increase the reliability of assessing the status of long-term insulation gaps of power equipment.
Этот результат достигается тем, что в способе определения состояния и ресурса изоляционной системы электрооборудования, заключающимся в том, что формируют спектр диэлектрического поглощения для контролируемого изоляционного промежутка и по градуировочной характеристике устанавливают выработанный и остаточный ресурс изоляции, изоляционный промежуток предварительно разряжают в течение требуемого интервала времени, измеряют величину тока в выбранном интервале времени от 0 до 600 сек., контролируя для этого величину тока I(t) через равные промежутки времени и оценивают величину тока утечки Iут., из полученного, таким образом, спектра, представляющего собой кривую зависимость t*I(t)=f(t), проходящую через максимум, выделяют две основные полосы поглощения, при этом, контролируют величину максимумов первой и второй полос поглощения и их положение на временной оси, получают информацию о состоянии диэлектрических материалов, контролируемого изоляционного промежутка, а величину ресурса оценивают по величине обобщенного индекса поляризации, который представляет собой максимальное значение функции t*I(t), путем сопоставления с расчетным значением, характеризующим состояние среднестатистического промежутка, процесс старения которого представлен в виде математической модели, сформированной на основе результатов контроля состояния N реально эксплуатируемого длительное время оборудования, где N - целое число и выбрано из соотношения N≥70.This result is achieved by the fact that in the method for determining the state and life of an insulating system of electrical equipment, which consists in forming a dielectric absorption spectrum for a controlled insulating gap and using the calibration characteristic, the worked out and remaining insulation life, the insulating gap is pre-discharged for the required time interval, measure the current value in the selected time interval from 0 to 600 sec., controlling for this the current value I (t) through equal time intervals and estimate the magnitude of the leakage current Iout., from the spectrum thus obtained, which is a curve of the dependence t * I (t) = f (t) passing through the maximum, two main absorption bands are distinguished, while the maximums are monitored the first and second absorption bands and their position on the time axis, they obtain information about the state of dielectric materials, the controlled insulation gap, and the resource value is estimated by the value of the generalized polarization index, which is the maximum e is the value of the function t * I (t) by comparing with the calculated value characterizing the state of the average statistical interval, the aging process of which is presented in the form of a mathematical model formed on the basis of the results of monitoring the state of N equipment that has been in operation for a long time, where N is an integer and is selected from the ratio N≥70.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1. представлен график спектра токов поляризации (спектра диэлектрической абсорбции); на фиг.2. изображен график зависимости времени жизни от величины tpi для среднестатистического оборудования (трансформатора).The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1. a graph of the spectrum of polarization currents (spectrum of dielectric absorption) is presented; figure 2. shows a graph of the dependence of the lifetime on the value of tpi for the average equipment (transformer).
Способ заключается в том, что контролируют величину обобщенного индекса поляризации tpi (total polarization index), отражающую интенсивность структурной поляризации, развивающейся на границе: масло - твердый диэлектрик и являющуюся функцией состояния контактирующих материалов. Чтобы оценить состояние объекта контроля величину tpi сопоставляют с расчетным значением tpiрасч., характеризующим состояние среднестатистической единицы аналогичного оборудования. Сопоставление измеренной величины tpi с предельно допустимым его значением tpiпред., определяющим предельно допустимое состояние контролируемого промежутка, позволяет оценить величину оставшегося ресурса. Процесс его старения (градуировочную характеристику) в этом случае представляют в виде математической модели, сформированной на основе анализа результатов контроля большого числа (N>50) аналогичного оборудования и отражающей опыт эксплуатации изделий в течение длительного времени.The method consists in controlling the value of the generalized polarization index tpi (total polarization index), which reflects the intensity of the structural polarization developing at the interface: oil is a solid dielectric and is a function of the state of contacting materials. To assess the state of the control object, the tpi value is compared with the calculated value of tpi calculation. characterizing the state of the average unit of similar equipment. Comparison of the measured value of tpi with its maximum permissible value of tpi before. , which determines the maximum permissible state of the monitored period, allows us to estimate the value of the remaining resource. The aging process (calibration characteristic) in this case is presented in the form of a mathematical model formed on the basis of the analysis of the results of monitoring a large number (N> 50) of similar equipment and reflecting the experience of operating the products for a long time.
Величина tpi представляет собой не что иное, как максимальное значение зависимости t*i(t)=f(t), где i(t) - величина тока поляризации, нормированная относительно тока утечки Iут.The value of tpi is nothing more than the maximum value of the dependence t * i (t) = f (t), where i (t) is the magnitude of the polarization current normalized to the leakage current I ut .
I(t) - величина измеряемого тока в момент времени. Зависимость t*i(f)=f(f) представляет собой кривую, проходящую через максимум.I (t) is the value of the measured current at time. The dependence t * i (f) = f (f) is a curve passing through a maximum.
Зависимость t*i(t)=f(t) для реального изоляционного промежутка трансформатора с максимальным рабочим напряжением 110 кВ (фиг.1) отражает спектр диэлектрической абсорбции в интервале времени (0÷600) сек. В данном временном интервале спектр диэлектрической абсорбции представлен двумя основными полосами поглощения. (1 - полоса поглощения с максимумом в интервале (50÷250) сек; 2 - полоса поглощения с максимумом в интервале (300÷500) сек.). Величина первого максимума определяется процессами структурной поляризации, развивающимися на границе раздела между жидким и твердым диэлектриками, и зависит от свойств и состояния соприкасающихся материалов. Величина второго максимума определяется процессами структурной поляризации, имеющими место в объеме жидкого диэлектрика, и отражает уровень его старения. Таким образом, контролируя величину обоих максимумов и их положение на временной оси, получают информацию о состоянии диэлектрических материалов, формирующих контролируемый промежуток. Установленная опытным путем зависимость tж=f(tpi) отражает существующие закономерности старения эксплуатируемого парка оборудования, а ее аппроксимация в виде математического уравненияThe dependence t * i (t) = f (t) for the real insulation gap of the transformer with a maximum operating voltage of 110 kV (Fig. 1) reflects the dielectric absorption spectrum in the time interval (0 ÷ 600) sec. In this time interval, the dielectric absorption spectrum is represented by two main absorption bands. (1 - absorption band with a maximum in the interval (50 ÷ 250) sec; 2 - absorption band with a maximum in the interval (300 ÷ 500) sec.). The magnitude of the first maximum is determined by the processes of structural polarization developing at the interface between liquid and solid dielectrics, and depends on the properties and state of the materials in contact. The magnitude of the second maximum is determined by the processes of structural polarization taking place in the bulk of the liquid dielectric, and reflects the level of its aging. Thus, by controlling the magnitude of both maxima and their position on the time axis, information is obtained on the state of the dielectric materials forming the controlled gap. Established empirically the t w = f (tpi) reflects the existing laws of the aging fleet of equipment in operation, and its approximation in the form of a mathematical equation
представляет собой математическую модель процесса старения его. Кроме того, удается количественно оценить величину оставшегося ресурса времени эксплуатируемого оборудования. Для этого сопоставляют измеренное значение tpi с его предельно допустимым значением tрiпред., определяющим предельно допустимое состояние контролируемого промежутка Δtжиз.is a mathematical model of its aging process. In addition, it is possible to quantify the value of the remaining time resource of the operated equipment. For this, the measured tpi value is compared with its maximum permissible tpi value before. determining the maximum permissible state of the controlled period Δt life .
В этих соотношениях tжиз. - время, отработанное контролируемым электрооборудованием (изделием) в годах; А и n - константы, определяемые по методу наименьших квадратов при обработке экспериментальных данных.. Значение tpiпред. находят с помощью аппроксимирующего данную зависимость соотношения (2) по величине
Способ определения состояния и ресурса изоляционного промежутка, как последовательность технологических операций, реализуют следующим образом.The method of determining the state and resource of the insulation gap, as a sequence of technological operations, is implemented as follows.
1. Изоляционный промежуток, подлежащий контролю, предварительно разряжают в течение требуемого интервала времени.1. The insulation gap to be monitored is previously discharged for the required time interval.
2. Измеряют зависимость I(t) в выбранном интервале времени (0÷600 сек), контролируя для этого величину тока в промежутке каждые 5 сек, и оценивают величину тока утечки Iут..2. The dependence I (t) is measured in the selected time interval (0 ÷ 600 sec), controlling for this the current value in the interval every 5 sec, and the leakage current I ut is estimated . .
3. Формируют спектр диэлектрической абсорбции для контролируемого изоляционного промежутка, который представляет собой зависимость t*I(t)=f(t).3. A dielectric absorption spectrum is formed for the controlled insulating gap, which is the dependence t * I (t) = f (t).
4. Из полученного спектра, представляющего собой кривую, проходящую через максимум, с помощью метода, предложенного в работе Hideharu Matsuura and Takashi Hose "Graphical peak analysis method for determining densities and emission rates of traps in dielectric film from transient discharge current". // Journal Applied Physics, 2002, vol.91, №4, p.p.2085-2092, выделяют две основные полосы поглощения, параметры которых и несут основную информацию о состоянии и ресурсе изоляционного промежутка.4. From the obtained spectrum, which is a curve passing through a maximum, using the method proposed by Hideharu Matsuura and Takashi Hose "Graphical peak analysis method for determining densities and emission rates of traps in dielectric film from transient discharge current". // Journal Applied Physics, 2002, vol. 91, No. 4, p.p.2085-2092, distinguish two main absorption bands, the parameters of which carry basic information about the state and life of the isolation gap.
5. Сопоставляя измеренное значение tpi с расчетным tpiрасч., вычисленным с помощью соотношения (2) для tж, равному числу отработанных календарных лет изделия на момент его контроля, оценивают насколько степень старения контролируемого изоляционного промежутка отличается от степени старения среднестатистического, для которого известны не только величина tpi, но и величина ресурса (фиг.2).5. Comparing the measured value of tpi with the calculated tpi calculation. calculated using the relation (2) for t W equal to the number of worked calendar years of the product at the time of its control, evaluate how much the degree of aging of the controlled insulation gap differs from the degree of aging of the average, for which not only the value of tpi, but also the value of the resource is known (Fig. .2).
Полученная таким образом информация позволяет количественно оценить искомые параметры. Отличительной особенностью предлагаемого способа является формирование математической модели как основы базы сравнения по результатам контроля реально эксплуатируемого оборудования. (Как правило, специально созданные физические или математические модели лишь с большим приближением отражают физические процессы, протекающие в изоляционных конструкциях. В таких случаях базу сравнения представляют в виде мастер - кривых, градуировочных характеристик, реперных точек и пр.: Y.Takezava at all. Thermal Deterioration Diagnostics by Optical Fiber Sensors for Mica-epoxy Insulation of HV Induction Motors. - IEEE Transaction on Dielectrics and Electrical Insulation. - V.4. - №1, February 2001).The information obtained in this way allows you to quantify the desired parameters. A distinctive feature of the proposed method is the formation of a mathematical model as the basis of the comparison base according to the results of the control of actually operated equipment. (As a rule, specially created physical or mathematical models only with a large approximation reflect the physical processes occurring in insulating structures. In such cases, the comparison base is represented in the form of master curves, calibration characteristics, reference points, etc.: Y. Takezava at all. Thermal Deterioration Diagnostics by Optical Fiber Sensors for Mica-epoxy Insulation of HV Induction Motors. - IEEE Transaction on Dielectrics and Electrical Insulation. - V.4. - No. 1, February 2001).
Для проведения идентификации контролируемого оборудования кривую t*i(t)=f(t) раскладывают на две основные полосы поглощения (фиг.1), с помощью которых определяют величину tpi и состояние оборудования в целом. Расчетное значение tpiрасч. определяют по кривой, приведенной на фиг.2, или по расчетному соотношению (2), описывающему процесс старения среднестатистической единицы контролируемого оборудования. В результате величина Δtжиз., определенная по формуле (3), позволяет количественно оценить насколько истинный возраст контролируемого изделия отличается от его среднестатистического аналога. При реализации способа контроля, выявленные отличительные признаки в совокупности с другими признаками обеспечивают получение технического результата, заключающегося в повышении достоверности оценки состояния и величины ресурса изоляции. Повышение достоверности оценки состояния и ресурса изоляционного промежутка достигается тем, что на опыте контролируют величину tpi, определяемую интенсивностью процессов поляризации, развивающихся на границе раздела: масло - твердый диэлектрик, и непосредственно зависимую от характеристик и состояния контактирующих материалов. При этом величину tpi сопоставляют с ее расчетным значением tpiрасч. характеризующим процесс старения среднестатистической единицы оборудования во времени, поскольку база сравнения сформирована на основе результатов контроля большого числа реально эксплуатируемого оборудования.To identify the controlled equipment, the curve t * i (t) = f (t) is laid out on two main absorption bands (Fig. 1), with which the tpi value and the condition of the equipment as a whole are determined. Estimated value of tpi calc. determined by the curve shown in figure 2, or by the calculated ratio (2) describing the aging process of the average unit of controlled equipment. As a result, Δt life. , determined by the formula (3), allows you to quantify how true the age of the controlled product differs from its average counterpart. When implementing the control method, the identified distinctive signs in combination with other signs provide a technical result, which consists in increasing the reliability of assessing the state and value of the isolation resource. Improving the reliability of assessing the state and life of the insulation gap is achieved by experimentally controlling the value of tpi determined by the intensity of the polarization processes developing at the interface: oil - solid dielectric, and directly dependent on the characteristics and condition of the contacting materials. The value of tpi is compared with its calculated value of tpi calculation. characterizing the aging process of an average unit of equipment over time, since the comparison base is formed on the basis of the results of monitoring a large number of actually operated equipment.
Использование изобретения обеспечивает повышение достоверности оценки состояния и ресурса изоляционного промежуткаThe use of the invention provides an increase in the reliability of assessing the condition and resource of the isolation gap
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012110899/28A RU2491561C1 (en) | 2012-03-22 | 2012-03-22 | Method to determine condition and resource of insulating system of electric equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012110899/28A RU2491561C1 (en) | 2012-03-22 | 2012-03-22 | Method to determine condition and resource of insulating system of electric equipment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2491561C1 true RU2491561C1 (en) | 2013-08-27 |
Family
ID=49163907
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012110899/28A RU2491561C1 (en) | 2012-03-22 | 2012-03-22 | Method to determine condition and resource of insulating system of electric equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2491561C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2668852C1 (en) * | 2017-11-09 | 2018-10-09 | Акционерное общество "РОТЕК" (АО "РОТЕК") | Method and system of accounting residual operation life of turbo-aggregate components |
RU2795665C1 (en) * | 2022-07-18 | 2023-05-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Method for determining the residual life of machine parts |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1476406A1 (en) * | 1987-04-13 | 1989-04-30 | Читинский политехнический институт | Method of testing insulation properties of electrical installations |
RU2044326C1 (en) * | 1993-03-29 | 1995-09-20 | Ленинградский государственный технический университет | Method for determining condition and life expectancy of electrical installation insulation |
RU93016114A (en) * | 1993-03-22 | 1995-10-20 | Ленинградский государственный технический университет | METHOD FOR DETERMINING THE CONDITION AND RESOURCES OF INSULATION OF ELECTRICAL INSTALLATION |
RU96448U1 (en) * | 2010-04-05 | 2010-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Экра" | DEVICE FOR INSULATION RESOURCE CONTROL |
-
2012
- 2012-03-22 RU RU2012110899/28A patent/RU2491561C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1476406A1 (en) * | 1987-04-13 | 1989-04-30 | Читинский политехнический институт | Method of testing insulation properties of electrical installations |
RU93016114A (en) * | 1993-03-22 | 1995-10-20 | Ленинградский государственный технический университет | METHOD FOR DETERMINING THE CONDITION AND RESOURCES OF INSULATION OF ELECTRICAL INSTALLATION |
RU2044326C1 (en) * | 1993-03-29 | 1995-09-20 | Ленинградский государственный технический университет | Method for determining condition and life expectancy of electrical installation insulation |
RU96448U1 (en) * | 2010-04-05 | 2010-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Экра" | DEVICE FOR INSULATION RESOURCE CONTROL |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2668852C1 (en) * | 2017-11-09 | 2018-10-09 | Акционерное общество "РОТЕК" (АО "РОТЕК") | Method and system of accounting residual operation life of turbo-aggregate components |
RU2795665C1 (en) * | 2022-07-18 | 2023-05-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Method for determining the residual life of machine parts |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110297167B (en) | Transformer aging state evaluation method based on multi-source information fusion | |
CN105203879B (en) | A kind of disc insulator lifetime estimation method based on artificial accelerated aging test | |
CN101726514B (en) | Oil-immersed type transformer solid insulation moisture content assessment method based on return voltage | |
Babel et al. | Condition-based monitoring and prognostic health management of electric machine stator winding insulation | |
US20190204289A1 (en) | Method and device for determining and/or monitoring the state of a transformer oil | |
Sarfi et al. | Estimation of water content in a power transformer using moisture dynamic measurement of its oil | |
CN106021756A (en) | Method for assessing insulation state of oil paper based on characteristic quantity of frequency domain dielectric spectroscopy | |
Hillary et al. | A tool for estimating remaining life time of a power transformer | |
CN111157854A (en) | Method and device for processing residual life of cable, storage medium and processor | |
Trnka et al. | Condition-based maintenance of high-voltage machines-a practical application to electrical insulation | |
Stone et al. | Prediction of stator winding remaining life from diagnostic measurements | |
CN113203918B (en) | Power cable residual life prediction method based on aging factor and unequal-interval GM (1,1) model | |
RU2491561C1 (en) | Method to determine condition and resource of insulating system of electric equipment | |
JP6164022B2 (en) | Interlayer insulation diagnosis method for winding equipment | |
Mladenovic et al. | Artificial aging and diagnostic measurements on medium-voltage, paper-insulated, lead-covered cables | |
RU2373546C2 (en) | Method of determination of condition and resource of isolation | |
CN102540030A (en) | Method for diagnosing development speed of partial discharge defect of oil paper insulated equipment | |
Ghazali et al. | TNB experience in condition assessment and life management of distribution power transformers | |
Nelson et al. | Theory and application of dynamic aging for life estimation in machine insulation | |
CN116466067A (en) | Method for early warning residual life of composite insulator silicon rubber material based on gray theory | |
Farhan Naeem et al. | A novel method for life estimation of power transformers using fuzzy logic systems: An intelligent predictive maintenance approach | |
CN111044858B (en) | Risk assessment system and method for extra-high voltage converter transformer | |
Raetzke et al. | Condition assessment of instrument transformers using dielectric response analysis | |
Malik et al. | Paper insulation deterioration estimation of power transformer using fuzzy-logic | |
Zaeni et al. | Methods for remaining life prediction of power cable based on partial discharge with regard to loading factor calculation and voltage variation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170323 |