RU2755924C1 - Способ и устройство индикации электрического состояния полимерных изоляторов - Google Patents
Способ и устройство индикации электрического состояния полимерных изоляторов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2755924C1 RU2755924C1 RU2020128528A RU2020128528A RU2755924C1 RU 2755924 C1 RU2755924 C1 RU 2755924C1 RU 2020128528 A RU2020128528 A RU 2020128528A RU 2020128528 A RU2020128528 A RU 2020128528A RU 2755924 C1 RU2755924 C1 RU 2755924C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spark gap
- insulator
- electrical
- electrodes
- electrode
- Prior art date
Links
Images
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
- G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
- G01R31/11—Locating faults in cables, transmission lines, or networks using pulse reflection methods
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Relating To Insulation (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при сооружении и эксплуатации электрических систем высокого напряжения. Последовательно с контролируемым изолятором 1 присоединяется емкостной накопитель электрической энергии 2 с более высокой, чем изолятор 1, удельной электрической прочностью, зашунтированный искровым промежутком 3, генерирующим при искровом разряде 4 электромагнитные излучения в радиочастотном диапазоне, улавливаемые радиоволновым приемником 5. Один из электродов искрового промежутка 3 состоит из неподвижной 6 и подвижной 7 частей, соединенных между собой элементом отделения или перемещения 8 подвижной части 7 при протекании тока короткого замыкания. Предлагаемый способ индикации электрического состояния полимерных изоляторов характеризуется повышенной эффективностью обнаружения изоляторов с электрически поврежденной внутренней изоляцией на ранней стадии старения в режиме онлайн диагностики и визуализации полной потери электрической прочности изолятора при высокой эксплуатационной надежности устройства индикации. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при сооружении и эксплуатации электрических систем высокого напряжения.
Известны способы диагностики внутреннего электрического состояния полимерных изоляторов, применяемые в настоящее время: инфракрасная термография, ультрафиолетовое детектирование, измерение электрического поля. Высокая эффективность инфракрасной термографии и ультрафиолетового детектирования способов обнаружения электрически дефектных полимерных изоляторов, осуществляемых также с использованием летательных аппаратов, подтверждалась на практике. Но вместе с тем при этих методах имеет место высокая эффективность инфракрасной термографии и ультрафиолетового остается неопределенным уровень критичности электрического повреждения дефектного изолятора [1].
Кроме того, в настоящее время применяется прямой и количественный метод, заключающийся в измерении распределения электрических потенциалов вдоль изолятора. Сопоставляя матрицы распределения электрического поля контролируемого и эталонного, устанавливается место расположения поврежденного участка изоляции, скрытого под резиновой оболочкой и оценивается величина повреждения. Вследствие значительной трудоемкости такого способа, измерения выполняются выборочно на тех изоляторах, которые по данным визуальных наблюдений или наблюдений посредством инфракрасной термографии и ультрафиолетового детектирования идентифицированы как проблемные [2].
К общим недостаткам вышеперечисленных способов следует отнести проблематичность (невозможность) построения на их основе системы непрерывного контроля за состоянием полимерных изоляторов в онлайн режиме.
Известны устройства (индикаторы) пробоя высоковольтного оборудования; отделители тока короткого замыкания, присоединяемые к электродам контролируемого объекта, позволяющие визуально установить электрически полностью поврежденный объект на расстоянии. Общим этих устройств является то, что они состоят из неподвижного и подвижного токопроводящих элементов, соединенных между собой элементом, преобразующим опосредованно энергию тока (пробоя) короткого замыкания в механическую, способную отделить подвижную часть устройства и изменить ее конфигурацию, при этом результаты, полученные от таких манипуляций удается идентифицировать визуально в отдалении [3], [4].
К недостаткам этих устройств можно отнести то, что индикация состояния контролируемых объектов осуществляется только на конечной стадии электрического старения, характеризуемого пробоем.
Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является индикатор электрического состояния полимерных изоляторов, в котором индикация внутреннего электрического состояния полимерных изоляторов осуществляется регистрацией излучений, обусловленных старением электрической изоляции. Индикатор, присоединяемый последовательно к контролируемому полимерному изолятору, представляет собой тарельчатый изолятор, изоляционная деталь которого снабжена электропроводящим элементом. Электрическое старение внутренней изоляции приводит к увеличению разности потенциалов между электродами тарельчатого изолятора и электропроводящими элементами на поверхности диэлектрика. При достижении разности потенциалов критической величины, происходит устойчивое искровое перекрытие промежутков между электропроводящими элементами и электродами тарельчатого изолятора, но не переходящее в дуговую стадию разряда. Пороговое напряжение зажигания искрового разряда коррелируется с глубиною электрического повреждения изоляции полимерного изолятора. Параметрами индикации являются световые, звуковые излучения, сопровождаемые при искровых разрядах [5].
Основным недостатком данного устройства является технологическая сложность создания долговечных электропроводящих элементов на поверхности диэлектрика тарельчатого изолятора и неопределенности в индикации при пробое полимерного изолятора.
Цель настоящего изобретения заключается в существенном повышении эффективности обнаружения полимерных изоляторов с электрически поврежденной внутренней изоляцией еще на ранней стадии старения в режиме онлайн диагностики и визуализации полной потери электрической прочности изолятора, а также повышение эксплуатационной надежности устройства индикации. Вышеотмеченный положительный технический результат был достигнут за счет новой совокупности существенных признаков способа и устройства индикации электрического состояния полимерных изоляторов, представленной в нижеследующей формуле изобретения: «способ индикации внутреннего электрического состояния полимерных изоляторов, включающий регистрацию излучений, обусловленных старением электрической изоляции; индикация осуществляется за счет устройства генерирования электромагнитных излучений, последовательно присоединенного с контролируемым изолятором, и последующей регистрации этих излучений с помощью использования приемника радиоволн; устройство индикации электрического состояния полимерных изоляторов; оно представляет собой генератор электромагнитных излучений, выполненный на основе емкостного накопителя электрической энергии с искровым промежутком и с более высокой удельной внутренней электрической прочностью, чем полимерный изолятор, по меньшей мере, один из электродов которого составлен из неподвижной и подвижной частей с элементом отделения или перемещения подвижной части при протекании тока короткого замыкания; емкостной накопитель электрической энергии выполнен в виде плоского конденсатора из диэлектрика; емкостной накопитель электрической энергии выполнен в виде изолятора тарельчатого типа; искровой промежуток выполнен в виде соосно расположенных кольцевых электродов; по меньшей мере, один из кольцевых электродов искрового промежутка выполнен в виде разомкнутого кольцевого электрода; искровой промежуток выполнен в виде коаксиальных электродов; искровой промежуток выполнен в виде штыревых электродов; искровой промежуток выполнен в виде системы электродов шар - шар; искровой промежуток выполнен в виде системы электродов штырь - плоскость; по меньшей мере, один электрод искрового промежутка расположен на поверхности диэлектрика накопителя энергии; по меньшей мере, один электрод накопителя энергии является электродом искрового промежутка».
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана упрощенная схема осуществления предложенного способа и устройства индикации электрического состояния полимерного изолятора.
Схема заявляемого технического решения осуществляется следующим образом. Последовательно с контролируемым изолятором 1 присоединяется емкостной накопитель электрической энергии 2 с более высокой, чем изолятор 1, удельной электрической прочностью, зашунтированный искровым промежутком 3, генерирующим при искровом разряде 4 электромагнитные излучения в радиочастотном диапазоне, улавливаемые радиоволновым приемником 5. Один из электродов искрового промежутка 3 состоит из неподвижной 6 и подвижной 7 частей, соединенных между собой элементом отделения или перемещения 8 подвижной части 7 при протекании тока короткого замыкания.
В нормальном состоянии полимерного изолятора 1 напряжение на емкостном накопителе 2 не достаточно для перекрытия искрового промежутка 3. Электрическое старение внутренней изоляции контролируемого объекта 1 приводит к увеличению разности потенциалов на емкостном накопителе 2 по причине того, что происходит вытеснение электрического поля полимерного изолятора в накопитель 2. И при достижении пороговой для искрового промежутка 3 величины напряжения на накопителе 2, происходит устойчивое перекрытие искрового промежутка 3. При этом искровой разряд 4 не переходит в дуговую стадию разряда, поскольку ток сети ограничен сопротивлением неповрежденного участка изоляции. Предложенное устройство представляет собой слаботочный разрядник, обладающий эффектом триггера с собственным пороговым напряжением перехода от пассивного состояния в активное состояние, координируемым с глубиною электрического повреждения изоляции полимерного изолятора. Генерируемые при искровом разряде 4 электромагнитные излучения идентифицируются радиоволновым приемником 5 и, после соответствующей обработки, информация о состоянии изолятора передается в центр мониторинга в режиме реального времени. В случае полной потери электрической прочности полимерного изолятора 1, протекающий через расчлененный на две части электрод искрового промежутка 3 с элементом 8 преобразования тока короткого замыкания, приводит к отделению или перемещению подвижной части 7 электрода. Таким образом, визуально на расстоянии устанавливается пробитый изолятор 1.
Изобретение осуществляется и работает следующим образом:
Реализуемость предлагаемого изобретения была подтверждена на примере диагностики полимерных изоляторов на классы по напряжению 110-330 кВ. В качестве накопителя электрической энергии были использованы стандартные тарельчатые изоляторы из закаленного стекла, характеризуемого значительной более высокой внутренней электрической прочностью, чем полимерный изолятор, монтируемый последовательно полимерному изолятору на стороне высокого потенциала. Искровым промежутком являлся искровой промежуток в виде незамкнутых кольцевых электродов, присоединяемых к электродам тарельчатого изолятора с пороговым напряжением 10-30 кВ. Верхний электрод искрового промежутка был составлен из двух частей, соединенных между собой легкоплавким металлом (припоем). В качестве радиоволнового приемника служил тестер электромагнитных излучений ТМ-196, модернизированный авторами для регистрации пиковых величин. Экспериментально установлено, что полимерный изолятор класса 220 кВ с условным электрическим повреждением около 30% длины изолятора удавалось идентифицировать на расстоянии не менее 500 метров. При имитации полной потери электрической прочности путем закорачивания испытуемого изолятора происходило отделение подвижной части электрода искрового промежутка вследствие оплавления припоя.
Предлагаемый способ индикации электрического состояния полимерных изоляторов характеризуется существенно повышенной эффективностью обнаружения полимерных изоляторов с электрически поврежденной внутренней изоляцией еще на ранней стадии старения в режиме онлайн диагностики и визуализации полной потери электрической прочности изолятора при одновременно высокой эксплуатационной надежности устройства индикации (за счет генерирования электромагнитных излучений в контролируемом изоляторе с применением слаботочного разрядника и последующей регистрации этих излучений с помощью использования приемника радиоволн в режиме реального времени).
Источники информации:
[1] F. Schmuck, J. Seifert, I. Gutman, A. Pigini: ((Assessment of the condition of overhead line composite insulator», Paris, CIGRE-2012, b2-214.
[2] G.H. Vaillancurt, S. Carignan, and C. Jean, ((Experience with the detection of faulty composite insulators on high voltage power by the electric field measurement method», IEEE Trans. Power Delivery, vol. 13, no 2, pp. 661-666, Apr. 1998.
[3] Описание изобретения к патенту №2408962, «Отделитель», Н 01Т 1/14, заявлено 21.08.2009, опубликовано 10.01.2011.
[4] Патент Великобритании GB №2332106 А «Отделитель тока короткого замыкания», опубликован 09.06.1999.
[5] Описание изобретения к патенту №2699023, «Индикатор электрического состояния полимерных изоляторов (Варианты)», Н01В 17/46, заявлено 24.07.2018, опубликовано 03.09.2019.
[6] Описание изобретения к патенту РФ №2392679 «Индикатор состояния высоковольтной изоляции», Н01В 17/00, заявлено 10.06.2009, опубликовано 20.06.2010.
[7] Европейский патент № WO 2011089544 А2 «Индикатор пробоя изолятора», Н01В 17/46, опубликован 28.07.2011.
[8] Патент США №2011011621 А1 «Индикатор пробоя изоляции», Н01 В17/46, опубликован 20.01.2011.
[9] Описание изобретения к патенту РФ №2479057 «Индикатор пробоя полимерного изолятора и полимерный изолятор с индикацией пробоя», Н01В 17/46, заявлено 10.11.2011, опубликовано 10.04.2013.
[10] Описание изобретения к патенту РФ №2408104 «Штыревой изолятор с контролем внутренней изоляции», Н01В 17/46, заявлено 10.06.2009, опубликовано 27.12.2010.
Claims (12)
1. Способ индикации внутреннего электрического состояния полимерных изоляторов, включающий регистрацию излучений, обусловленных старением электрической изоляции, отличающийся тем, что индикация осуществляется за счет устройства генерирования электромагнитных излучений, последовательно присоединенного с контролируемым изолятором, и последующей регистрации этих излучений с помощью использования приемника радиоволн.
2. Устройство индикации электрического состояния полимерных изоляторов, отличающееся тем, что оно представляет собой генератор электромагнитных излучений, выполненный на основе емкостного накопителя электрической энергии с искровым промежутком и с более высокой удельной внутренней электрической прочностью, чем полимерный изолятор, по меньшей мере один из электродов которого составлен из неподвижной и подвижной частей с элементом отделения или перемещения подвижной части при протекании тока короткого замыкания.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что емкостной накопитель электрической энергии выполнен в виде плоского конденсатора из диэлектрика.
4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что емкостной накопитель электрической энергии выполнен в виде изолятора тарельчатого типа.
5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что искровой промежуток выполнен в виде соосно расположенных кольцевых электродов.
6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что по меньшей мере один из кольцевых электродов искрового промежутка выполнен в виде разомкнутого кольцевого электрода.
7. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что искровой промежуток выполнен в виде коаксиальных электродов.
8. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что искровой промежуток выполнен в виде штыревых электродов.
9. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что искровой промежуток выполнен в виде системы электродов шар - шар.
10. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что искровой промежуток выполнен в виде системы электродов штырь - плоскость.
11. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что по меньшей мере один электрод искрового промежутка расположен на поверхности диэлектрика накопителя энергии.
12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что по меньшей мере один электрод накопителя энергии является электродом искрового промежутка.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020128528A RU2755924C1 (ru) | 2020-08-27 | 2020-08-27 | Способ и устройство индикации электрического состояния полимерных изоляторов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020128528A RU2755924C1 (ru) | 2020-08-27 | 2020-08-27 | Способ и устройство индикации электрического состояния полимерных изоляторов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2755924C1 true RU2755924C1 (ru) | 2021-09-23 |
Family
ID=77852004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020128528A RU2755924C1 (ru) | 2020-08-27 | 2020-08-27 | Способ и устройство индикации электрического состояния полимерных изоляторов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2755924C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4439723A (en) * | 1981-05-11 | 1984-03-27 | Loftness Marvin O | Ultrasonic and VHF locator of electrical systems defects |
| RU2365928C1 (ru) * | 2007-12-03 | 2009-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС(ИрИИТ)) | Способ дистанционной акустоэлектромагнитной диагностики состояния линейной изоляции контактной сети переменного тока железнодорожного транспорта |
| RU2483315C1 (ru) * | 2011-12-26 | 2013-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Способ бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных полимерных изоляторов |
| RU140278U1 (ru) * | 2013-12-03 | 2014-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Устройство для контроля состояния гирлянд изоляторов воздушных линий электропередачи |
| RU2604578C1 (ru) * | 2015-05-20 | 2016-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) | Способ контроля технического состояния элементов высоковольтного оборудования |
| RU177254U1 (ru) * | 2017-06-06 | 2018-02-14 | Акционерное общество "КТ-БЕСПИЛОТНЫЕ СИСТЕМЫ" | Беспилотное летательное устройство для мониторинга высоковольтных линий электропередачи |
-
2020
- 2020-08-27 RU RU2020128528A patent/RU2755924C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4439723A (en) * | 1981-05-11 | 1984-03-27 | Loftness Marvin O | Ultrasonic and VHF locator of electrical systems defects |
| RU2365928C1 (ru) * | 2007-12-03 | 2009-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС(ИрИИТ)) | Способ дистанционной акустоэлектромагнитной диагностики состояния линейной изоляции контактной сети переменного тока железнодорожного транспорта |
| RU2483315C1 (ru) * | 2011-12-26 | 2013-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Способ бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных полимерных изоляторов |
| RU140278U1 (ru) * | 2013-12-03 | 2014-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Устройство для контроля состояния гирлянд изоляторов воздушных линий электропередачи |
| RU2604578C1 (ru) * | 2015-05-20 | 2016-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) | Способ контроля технического состояния элементов высоковольтного оборудования |
| RU177254U1 (ru) * | 2017-06-06 | 2018-02-14 | Акционерное общество "КТ-БЕСПИЛОТНЫЕ СИСТЕМЫ" | Беспилотное летательное устройство для мониторинга высоковольтных линий электропередачи |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6835554B2 (ja) | 電気機械を監視するシステム及び方法 | |
| JPS61243375A (ja) | 電力ケ−ブルの絶縁体劣化診断法 | |
| Qi et al. | Severity diagnosis and assessment of the partial discharge provoked by high-voltage electrode protrusion on GIS insulator surface | |
| CN107607847A (zh) | 基于极化去极化电流法的110kV高压电缆检测方法 | |
| Wang et al. | Measurement and analysis of partial discharge using an ultra-high frequency sensor for gas insulated structures | |
| Purnomoadi et al. | The influence of free moving particles on the breakdown voltage of GIS under different electrical stresses | |
| RU2755924C1 (ru) | Способ и устройство индикации электрического состояния полимерных изоляторов | |
| RU2744464C1 (ru) | Способ определения опасных зон в изоляции трёхжильных трёхфазных кабельных линий электропередач | |
| CN104330714B (zh) | 变压器介电响应回复电压的测量系统及方法 | |
| CN107356849B (zh) | 气体绝缘开关中支撑绝缘子局部放电检测装置和方法 | |
| KR101041399B1 (ko) | 접지 매설 시험장 장치 | |
| CN106771902B (zh) | 一种gis电晕放电程度的确定方法 | |
| CN110988634B (zh) | 一种高压直流气体绝缘组合电器局部放电检测系统 | |
| Li et al. | Partial discharge Characteristics of Submillimeter Metal Particles on the insulator surface in GIS with long-time AC stress | |
| Wenger et al. | Simultaneous electrical, UHF, current and optical PD measurements on floating potential under DC stress | |
| Ren et al. | Partial discharge test under standard oscillating impulses on a gas-insulated bus with artificial metal particle defects on the insulator surface | |
| Okubo et al. | Partial discharge detection techniques under the condition of metallic particle adhering to solid spacer in SF6 | |
| Gataullin | Insulators electrical strength estimation under AC applied voltage | |
| Poungsri et al. | An analysis and location of partial discharges in power transformers by acoustic emission sensor | |
| Thummapal et al. | Partial discharge pattern recognition of HV GIS by using artificial neural networks | |
| JP2020148579A (ja) | 単発地絡検出装置 | |
| Morsalin et al. | Diagnostic testing of power cable insulation for reliable smart grid operation | |
| RU2731169C1 (ru) | Датчик для системы непрерывного контроля состояния изолирующих конструкций | |
| Wu et al. | Study on PD detection method in GIS under oscillating impulse voltage based on UHF method | |
| KR20140093033A (ko) | 윈도우 개수를 이용한 부분방전 원인 분석방법 |