WO2010143995A1 - Индикатор состояния высоковольтной изоляции - Google Patents

Индикатор состояния высоковольтной изоляции Download PDF

Info

Publication number
WO2010143995A1
WO2010143995A1 PCT/RU2010/000266 RU2010000266W WO2010143995A1 WO 2010143995 A1 WO2010143995 A1 WO 2010143995A1 RU 2010000266 W RU2010000266 W RU 2010000266W WO 2010143995 A1 WO2010143995 A1 WO 2010143995A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
indicator
insulator
insulators
voltage
insulation
Prior art date
Application number
PCT/RU2010/000266
Other languages
English (en)
French (fr)
Original Assignee
Закрытое Акционерное Общество "Арматурно-Изоляторный Завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое Акционерное Общество "Арматурно-Изоляторный Завод" filed Critical Закрытое Акционерное Общество "Арматурно-Изоляторный Завод"
Publication of WO2010143995A1 publication Critical patent/WO2010143995A1/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/005—Insulators structurally associated with built-in electrical equipment

Definitions

  • the invention relates to electrical engineering and for the diagnosis of the insulation state of the substation substation, linear, cantilever, clamp, linear and suspension insulators for high-voltage substations, power lines and railway contact network.
  • Reliability and efficiency of power systems operation largely determine the technical level and quality of power equipment used in power transmission lines and substations.
  • insulators One of the most important structural elements of power lines and open switchgears are insulators. Improvement and modernization of the design of insulators occurs throughout the history of the development of insulator construction and the electric power industry.
  • insulators Consumers of insulators set the task for developers to create special designs of insulators for transport (vandal-proof insulators, insulators for the contact network of electrified railways, etc.) and energy. But the main task is to ensure the reliability of power supply and the reliability of high-voltage insulation.
  • Insulators are electrical insulating structures designed for fastening and insulation of live parts of plants under potentials. Insulators are classified: by voltage, type of installation, purpose and design.
  • the voltage distinguishes between insulators designed for operation in high and low voltage installations.
  • the first, called high-voltage are used in electrical installations with a voltage of more than 1000 V, the second - in installations up to 1000 V, including communication installations.
  • insulators can be designed for use in protective rooms (insulators of indoor installation) and for outdoor installation.
  • insulators are made with normal or reinforced external insulation.
  • the reinforced design provides for an increase in the length of the current leakage path along the surface of the insulator as a result of giving it a special shape.
  • insulators are divided into hardware and linear. Hardware insulators are used to mount live parts of electrical apparatus and machines.
  • Linear cables are used for fastening and insulation of wires of power lines and contact wires of electrified railways. but the design of hardware isolators are divided into reference and walk-through. Other designs are also used: support-pin, support-rod insulators.
  • Linear insulators by design are divided into pin and suspension.
  • insulators are, as a rule, a fiberglass rod or pipe equipped with metal fittings fixed at the ends and a protective shell with ribs. Insulators are designed for insulation and fastening of high-voltage busbar elements in switchgears of stations and substations, wires of overhead power lines, and are also used as interphase spacers, etc.
  • a support-insulating structure is known in the form of a support polymer insulator containing a rod of electrical insulation material, for example, fiberglass impregnated with a thermosetting compound, as well as a tracking-resistant casing and metal flanges, described in many patents RU2319242, 03/10/2008, RU2328787 dated 10.07.2008 .2008
  • insulators The disadvantage of all designs of insulators is the lack of available methods for operational monitoring of the state of internal insulation. An exception is tempered glass pendant insulators. The internal breakdown of such insulators can be quite easily identified by the destruction of the glass insulating part. Due to this, these insulators are widely used in the electric power industry. However, they share many disadvantages. Weak hydrophobicity and tracking 'ostoykost compared to silicone rubber composite insulators, low vlagorazryadnye characteristics as compared to polymer insulation, the inability to manufacture the supporting insulation large size for substations, etc. Suspension insulators made of tempered glass made plate-type for suspension in the form of garlands on a power line.
  • the failure of one insulator in the garland can be identified by the destroyed electrical insulating part.
  • the destruction of the insulating part allows you to control the condition of only this insulator and it is impossible to determine the state of insulation of the entire garland from it. It is also impossible to determine the state of high-voltage insulation in the case of joint connection of such a glass insulator of tempered glass, for example, with a polymer insulator.
  • the insulation state of the polymer insulator cannot be determined by the state of the glass insulator added to it in the garland. In general, at the moment it is impossible to determine the state of the polymer insulator with a high degree of confidence. This is the most serious problem when using this type of insulator. Considering that at the moment more than half of all types of high-voltage insulators used in the world are polymeric, the impossibility of early diagnosis of the state of their insulation poses a great danger to the operational reliability of power supply.
  • the present invention solves the problem of diagnosing the insulation state of any insulating structures, including polymer insulators for attaching high-voltage busbar elements in switchgears of stations and substations, overhead power lines wires, creating interfacial spacers, etc.
  • the aim of the invention is a simple rather cheap device for reliable diagnosis of the state of insulation in the early stages of deterioration of its dielectric properties.
  • the device must also be resistant to adverse weather conditions, lightning overvoltages, overvoltages during switching and exclude false alarms.
  • Indication of problem isolation should be sufficient for detection without special devices and devices and should remain for a long time until the moment of a horseback or other scheduled inspection of the power line or insulation of the substation.
  • the indicator should allow timely detection and elimination of existing and emerging defects of high-voltage insulation, in advance of the complete loss of electrical insulation properties of insulation.
  • an indicator is used made of tempered insulating glass.
  • the indicator In case of violation of integrity in the event of a breakdown, the indicator is completely destroyed.
  • a shattered glass indicator signals the failure of the insulation and the violation of its insulating properties.
  • the indicator until destruction has electrical insulating properties, as well as a developed external surface that forms the external air gap.
  • the internal electric strength of the indicator is less than the electric strength of the distance between the places of potential application to it by air, less than the electric strength of its external air gap.
  • the indicator has a sufficient projection of the ribs so that the air gap has a higher strength than the electric strength of the insulating body of the indicator made of tempered glass.
  • the thickness of the internal insulating gap of the indicator from the heated glass is selected so that its electric strength was less than the electric strength of the external air gap around the edge of the indicator. Electric breakdown of the indicator with destruction occurs at a lower voltage than its overlap in the air.
  • the applicant is not aware of the tempered glass indicator having the above properties.
  • the operation of the indicator is described by the example of diagnostics of a suspended linear insulator.
  • the indicator is installed as an additional element in an insulating suspension, consisting of fittings, a polymer suspension insulator, an indicator and fittings that support the power line wire. During normal operation, the indicator also performs a small insulating function. In particular, it increases the total creepage distance of the insulating suspension, the combination of “polymer insulator + indicator”.
  • the drop in the electric field strength on the indicator is maximum, since it is installed first between the wire and the insulator.
  • the magnitude of the voltage drop on the indicator will be insufficient for its breakdown and destruction.
  • the value of the electric field drop will increase.
  • the value of the voltage drop on the indicator is greater than the internal electric strength, the indicator is destroyed, signaling the failure of the insulator.
  • the design of all insulators is based on the following principle: the air gap of any section of the insulator has lower dielectric strength than the corresponding section of the body of the insulator.
  • the indicator on the contrary, has an electric strength less than the external air gap around it.
  • the set of “polymer insulator + indicator” during the gradual destruction of the polymer insulator at a certain moment will have the combined strength of the air gap of the remainder of the polymer insulator and the internal electric strength of the control element equal to the instantaneous voltage value in the power line.
  • the breakdown of the control element with its destruction and the overlap of the working residue of the polymer insulator through the air will occur.
  • a faulty insulator can be easily identified on the line after it is disconnected as a result of a short circuit.
  • the power line can be operated further after a successful restart.
  • the insulators themselves will be fully operational and the power line can be operated further.
  • a destroyed indicator does not reduce the dielectric strength.
  • the indicator For normal use of the isolating suspension after destruction, the indicator must have a mechanical strength not lower than the transmission line necessary for the operation. This is quite simple if the indicator is enclosed, for example, in metal fittings by analogy with glass plate insulators, in which, after the destruction of the insulating part, the mechanical strength decreases only by 30%.
  • the first batch of insulators together with indicators for all voltage classes were tested with lightning impulses in accordance with regulatory documents (Electrical Installation Rules).
  • a pulse of positive polarity was supplied with a value of 190 kB
  • a voltage pulse of 480 kB was supplied
  • a voltage pulse of positive polarity was supplied with a value of 960 kB.
  • the indicator was destroyed into small fragments. In the absence of overlap, destruction did not occur.
  • the second batch of insulators with indicators for all voltage classes was tested by artificial modeling of partial destruction of polymer insulation.
  • part of the electrical insulating body of the polymer insulator was grounded by wrapping a grounded conductor around it. First, ground 1 A part of the insulator, then 1/3 part of the insulator, then 1 A part of the insulator, then 2/3 of the insulator and 3 A parts of the insulator. Thus, the gradual destruction of the polymer insulating part of the insulator was modeled.
  • the insulators were tested at each stage. The test was carried out with industrial frequency voltage value corresponding to each voltage class.
  • test results of polymer insulators confirm the possibility of using indicators for early diagnosis of the state of high-voltage insulation.
  • the inventive indicator can be used to indicate the state of insulation and fastening of high-voltage busbar elements in switchgear of stations and substations, wires of overhead power lines, as well as an indication of the state of phase-to-phase spacers, etc.
  • the use of such indicators will increase the reliability of energy supply to electricity consumers.
  • FIG. 1, 2, 3, 4 The invention is illustrated in FIG. 1, 2, 3, 4
  • FIG. 1 shows an example of indicator 1 installed under a support rod polymer insulator 3, including metal reinforcement 2.
  • the figure also the air gap for the indicator is marked, as well as the internal insulation gap of the indicator A.
  • the indicator in this simple case is a sheet of tempered glass, the electric strength of the air gap 4 of which is greater than the internal electric strength of the gap A. If the support insulator installed at the top of the indicator fails, to the indicator more and more voltage will be applied and as the electric internal strength of the indicator is less than the electric strength of the air gap and it collapses into small fragments when the voltage on it greater than the internal electrical resistance. This will indicate a failure of the insulator. Moreover, the insulator itself may not yet completely lose its electrical insulation properties. For example, an indicator may be triggered during an overvoltage surge during reconnection, and the operating voltage of the insulator may continue to isolate. Thus, early diagnosis is achieved.
  • FIG. Figure 2 shows indicator 1 installed between the metal reinforcement 2.
  • the figure also shows the air gap for indicator 4, as well as the internal insulation gap A.
  • the indicator in this case is a disk with fixed metal terminators for attaching the indicator.
  • the tempered glass disk configuration is such that the dielectric strength of the air gap 4 is greater than the dielectric strength of the internal insulation A.
  • Fig. 3 shows an example of the use of indicator 1 attached to a polymer suspension insulator 3 using terminations 2.
  • the figure shows the air gap for indicator 4 and insulator 5.
  • the electric strength of the air gap of indicator 4 and insulator 5 is less than the internal electric strength combination of insulator and indicator.
  • the internal electric strength of the indicator is less than the strength of the air gap and the indicator is destroyed signaling the failure of the insulator.
  • FIG. 4 shows a suspended polymer insulator to which an insulation status indicator 1 is connected in parallel.
  • the indicator is made in the form of a sealed bulb made of tempered glass, inside of which there are electrodes. Opposite electrodes are electrically connected. This is necessary to fulfill the condition when the internal strength of the indicator should be less than the electrical strength outside by air.
  • all the voltage of the power line will be applied to the section of the insulator in parallel to which the indicator is connected. Since the breakdown voltage of the external air gap 4 is greater than the breakdown voltage of two sections A, an internal breakdown will occur in section A and the tempered glass indicator will collapse. The section of the insulator parallel to which the indicator was connected will continue to work until the damaged insulator is detected and planned to be replaced.
  • terminators as well as the shape and design of the insulating body, may have a form different from that shown in the figures, which does not change the essence of the proposed indicator.

Landscapes

  • Insulators (AREA)

Abstract

Изобретение относится к электротехнике и касается опорных подстанционных, опорных линейных и подвесных изоляторов для высоковольтных подстанций и линий электропередачи. Предложен индикатор состояния высоковольтной изоляции, выполненный из закаленного электротехнического стекла. Результатом работы предложенного индикатора является возможность быстрого визуального контроля состояния высоковольтной изоляции, идентификация проблемного изолятора и своевременная их замена, исключение аварийных ситуаций по причине выхода из строя изоляторов. Индикация возможного выхода из строя изолятора производится по разрушенному индикатору.

Description

ИНДИКАТОР СОСТОЯНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ ИЗОЛЯЦИИ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Область техники
Изобретение относится к электротехнике и касается диагностики состояния изоляции опорных подстанционных, опорных линейных, консольных, фиксаторных, линейных и подвесных изоляторов для высоковольтных подстанций, линий электропередачи и контактной сети железной дороги.
Предшествующий уровень техники
Надежность и экономичность работы энергосистем в значительной степени определяют технический уровень и качество энергетического оборудования, применяемого на ЛЭП и подстанциях.
Одним из важнейших конструктивных элементов линий электропередачи и открытых распределительных устройств являются изоляторы. Совершенствование и модернизация конструкций изоляторов происходит на протяжении всей истории развития изоляторостроения и электроэнергетики.
Сегодняшние и перспективные задачи проектировщиков изоляторов заключаются в необходимости разработки новых поколений изоляторов повышенной эксплуатационной надежности (до Г1 отказов/год для подвесных изоляторов), в значительном расширении номенклатуры выпускаемых изоляторов с целью максимального удовлетворения требований заказчиков и учета разнообразных эксплуатационных условий.
Потребители изоляторов ставят перед разработчиками задачу создания специальных конструкций изоляторов для транспорта (антивандальные изоляторы, изоляторы для контактной сети электрифицированных железных дорог и т.д.) и энергетики. Но главной задачей является обеспечение надежности электроснабжения и надежности работы высоковольтной изоляции.
Изоляторы представляют собой электроизоляционные конструкции, предназначенные для крепления и изоляции токоведущих частей установок, находящихся под потенциалами. Изоляторы классифицируют: по напряжению, роду установки, назначению и конструкции.
По напряжению различают изоляторы, предназначенные для эксплуатации в установках высокого и низкого напряжения. Первые, называемые высоковольтными, используются в электроустановках напряжением более 1000 В, вторые - в установках до 1000 В, в том числе и в установках связи.
По роду установки изоляторы могут быть предназначены для использования в защитных помещениях (изоляторы внутренней установки) и для наружной установки. Для наружной установки изоляторы изготавливают с нормальной или усиленной внешней изоляцией. Усиленное исполнение предусматривает увеличение длины пути утечки тока по поверхности изолятора в результате придания ей специальной формы.
По назначению изоляторы подразделяются на аппаратные и линейные. Аппаратные изоляторы служат для крепления токоведущих частей электрических аппаратов и машин.
Линейные используются для крепления и изоляции проводов линий электропередачи и контактных проводов электрифицированных железных дорог. но конструкции аппаратные изоляторы подразделяются на опорные и проходные. Применяются также и другие конструкции: опорно-штыревые, опорно-стержневые изоляторы.
Линейные изоляторы по конструкции делятся на штыревые и подвесные.
В последнее время широкое распространение получили полимерные изоляторы. Такие изоляторы представляют собой, как правило, стеклопластиковый стержень или трубу, снабжённую закрепленной на концах металлической арматурой и защитной оболочкой с ребрами. Изоляторы предназначены для изоляции и крепления элементов высоковольтной ошиновки в распределительных устройствах станций и подстанций, проводов воздушных линий электропередачи, а также используются в качестве междуфазных распорок и т.п.
Известна опорно-изоляционная конструкция в виде опорного полимерного изолятора, содержащего стержень из электроизоляционного материала, например, из стекложгута, пропитанного термореактивным компаундом, а также трекингостойкую оболочку и металлические фланцы, описанная во многих патентах RU2319242, от 10.03.2008 г., RU2328787 от 10.07.2008г.
Недостатком всех конструкций изоляторов является отсутствие доступных методов оперативного контроля состояния внутренней изоляции. Исключение составляют подвесные изоляторы из закаленного стекла. Внутренний пробой таких изоляторов можно достаточно легко идентифицировать по разрушению стеклянной изоляционной детали. Благодаря этому эти изоляторы получили большое распространение в электроэнергетике. Однако им присущи многие недостатки: слабая гидрофобность и трекинг'остойкость в сравнении с кремнийорганической резиной полимерных изоляторов, низкие влагоразрядные характеристики в сравнении с полимерной изоляцией, невозможность изготовления опорной изоляции больших габаритов для подстанций и др. Подвесные изоляторы из закаленного стекла изготавливаются тарельчатого типа для подвески в виде гирлянд на линии электропередачи. Выход одного изолятора из строя в гирлянде можно идентифицировать по разрушенной электроизоляционной детали. Однако разрушение электроизоляционной детали позволяет контролировать состояние только данного изолятора и невозможно по нему определить состояние изоляции всей гирлянды. Также невозможно определить состояние высоковольтной изоляции в случае совместного соединения такого стеклянного изолятора из закаленного стекла, например, с полимерным изолятором. Состояние изоляции полимерного изолятора невозможно определить по состоянию стеклянного изолятора, добавленного к нему в гирлянду. Вообще в настоящий момент невозможно с большой степенью уверенности определить состояние полимерного изолятора. Это является самой серьезной проблемой при применении этого типа изоляторов. Учитывая, что в настоящий момент более половины всех типов высоковольтных изоляторов, применяемых в мире, являются полимерными, невозможность ранней диагностики состояния их изоляции создает большую опасность эксплуатационной надежности электроснабжения.
Проблеме диагностики полимерной изоляции высоковольтных электрических сетей посвящается все больше научных исследований, докладов и публикаций. Это особенно актуально для линий электропередачи ввиду их большой протяженности и труднодоступности участков этих линий для любых видов контроля. Способы контроля состояния линейной изоляции описаны во многих изобретениях и патентах. В частности, в RU2207581 от 2003.06.27 описан «Cпocoб определения состояния линейной изоляции распределительных сетей и определения места ее повреждения)). Большинство способов определения дефектных изоляторов используют сложные и дорогие методы: радиоконтроль, аудиовизуальный контроль с использованием аэроинспекции, анализ спектрального излучения гирлянды, анализ ультрафиолетового излучения и др. Такие методы описаны также в , . . г. , . . г., Al, .гэ. э.lУУ , WO 88/05543 Al, 28.07.1988. Кроме технической сложности этих методов, их недостатком является также то, что состояние высоковольтной изоляции в основном ухудшается во время грозы, дождя и других погодных явлений, во время которых обследование линий электропередачи невозможно.
Известны также устройства для определения опоры и гирлянды изоляторов с поврежденной изоляцией, патент SU 1108372 А, 19.01.1983, SU 1051468 А, 15.03.1982. Известно устройство для определения перекрытых гирлянд изоляторов линии электропередачи, патент SU 885934 от 30.11.1980 г. Общим недостатком всех этих устройств является индикация перекрытия изоляторов по внешнему воздушному промежутку. В случае электрического пробоя изоляции внутри, устройство не будут работать правильно и идентификация пробитого изолятора невозможна. Все устройства также указывают на свершившийся факт перекрытия воздушного промежутка изоляторов и не могут служить для ранней диагностики состояния изоляции.
Цели изобретения
Предлагаемым изобретением решается задача диагностики состояния изоляции любых изоляционных конструкций, в том числе и полимерных изоляторов для крепления элементов высоковольтной ошиновки в распределительных устройствах станций и подстанций, проводов воздушных линий электропередачи, создания междуфазных распорок и т.п.
Целью изобретения является простое достаточно дешевое устройство для надежной диагностики состояния изоляции на ранних стадиях ухудшения ее диэлектрических свойств. Устройство также должно быть устойчиво к неблагоприятным погодным условиям, грозовым перенапряжениям, перенапряжениям во время коммутации и исключать ложных срабатываний. Индикация проблемной изоляции должна быть достаточна для обнаружения без специальных приспособлений и устройств и должна сохраняться длительное время до момента верхового или другого планового обследования линии электропередачи или изоляции подстанции. Индикатор должен позволять своевременно обнаруживать и устранять существующие и возникающие дефекты высоковольтной изоляции, заблаговременно до полной потери электроизоляционных свойств изоляции.
Описание
Для решения поставленных целей, согласно предполагаемому изобретению, используется индикатор, выполненный из электроизоляционного закаленного стекла. При нарушении целостности в случае пробоя индикатор полностью разрушается. Разрушенный стеклянный индикатор сигнализирует о выходе изоляции из строя и нарушении ее изоляционных свойств. Индикатор до разрушения обладает электроизоляционными свойствами, а также развитой внешней поверхностью, формирующей внешний воздушный промежуток. В отличие от обычного стеклянного изолятора, внутренняя электрическая прочность индикатора меньше, чем электрическая прочность расстояния между местами приложения к нему потенциалов по воздуху, меньше, чем электрическая прочность его внешнего воздушного промежутка. Таким образом, при совместном использовании индикатора и изолятора при выходе из строя изоляции фазное напряжение линии электропередачи (токопровода) или мгновенное - в случае перенапряжений - становится приложенным к индикатору. Индикатор имеет достаточный вылет ребра для того, чтобы воздушный промежуток имел более высокую прочность, чем электрическая прочность изоляционного тела индикатора, выполненного из закаленного стекла. Толщина внутреннего изоляционного промежутка индикатора из з?чaлeннoгo стекла выбрана таким образом, чтобы з электрическая прочность его была меньше электрической прочности внешнего воздушного промежутка вокруг ребра индикатора. Электрический пробой индикатора с разрушением происходит при более низком напряжении, чем перекрытие его по воздуху.
Заявителю неизвестен индикатор из закаленного стекла обладающий вышеперечисленными свойствами.
Описание работы индикатора
Работа индикатора описывается на примере диагностики подвесного линейного изолятора.
Индикатор установлен как дополнительный элемент в изолирующей подвеске, состоящей из арматуры, полимерного подвесного изолятора, индикатора и арматуры, поддерживающей провод линии электропередачи. При нормальной работе индикатор также выполняет небольшую изолирующую функцию. В частности, увеличивает общую длину пути утечки изолирующей подвески, совокупности «пoлимepный изолятор + индикaтop».
Падение напряженности электрического поля на индикаторе максимально, так как он установлен первым между проводом и изолятором. В нормальном состоянии при рабочем состоянии изоляционного тела полимерного изолятора величина падения напряжения на индикаторе будет недостаточной для его пробоя и разрушения. В случае ухудшения электроизоляционных свойств несущего изоляционного тела полимерного изолятора на индикаторе значение падения напряженности электрического поля будет увеличиваться. При достижении значения падения напряжения на индикаторе больше внутренней электрической прочности индикатор разрушается, сигнализируя о выходе из строя изолятора. В конструкцию всех изоляторов заложен следующий принцип: воздушный промежуток любого участка изолятора имеет меньшую электрическую прочность, чем соответствующий участок тела изолятора. Индикатор же напротив имеет электрическую прочность меньше, чем внешний воздушный промежуток вокруг него. В результате совокупность «пoлимepный изолятор + индикaтop» при постепенном разрушении полимерного изолятора в определенный момент будет иметь совокупную прочность воздушного промежутка остатка полимерного изолятора и внутреннюю электрическую прочность контрольного элемента, равную мгновенному значению напряжения в линии электропередачи. В этот момент произойдет пробой контрольного элемента с его разрушением и перекрытие рабочего остатка полимерного изолятора по воздуху. Неисправный изолятор можно легко идентифицировать на линии после ее отключения в результате короткого замыкания. В случае, если остаток полимерного изолятора имеет электрическую прочность более фазного напряжения, линию электропередачи возможно эксплуатировать далее после успешного повторного включения. Так как в линии электропередачи, особенно на напряжения до ПО кВ, импульсы перенапряжения в 2-3 раза превосходящие значение фазного напряжения встречаются достаточно часто, следует ожидать, что большинство изоляторов после пробоя контрольного элемента и перекрытия остатка полимерного изолятора могут эксплуатироваться и далее. При плановом обследовании линии такие изоляторы будут выявлены и заменены на новые. При этом, учитывая разброс значений перекоммутации трудно количественно определить величину первоначального разрушения полимерного изолятора. При прямом ударе молнии или грозовом перенапряжении в десятки раз превосходящем фазное напряжение даже абсолютно целые изоляторы будут перекрыты по воздушному промежутку между оконцевателями, а индикаторы будут разрушены, сигнализируя о произошедшем перекрытии изоляторов. При этом сами изоляторы будут полностью работоспособными и линия электропередачи может эксплуатироваться далее. Разрушенный индикатор не уменьшает электрическую прочность изолятора. Для нормальной эксплуатации изолирующей подвески индикатор должен иметь после разрушения механическую прочность не ниже неооходимой для эксплуатации линии электропередачи. Это достаточно просто выполняется в случае заключения индикатора, например, в металлическую арматуру по аналогии со стеклянными тарельчатыми изоляторами, у которых после разрушения изоляционной детали механическая прочность уменьшается только на 30%.
Реализация изобретения и пример устройств, работающих на заявленном методе
На предприятии - заявителе были изготовлены партии полимерных изоляторов на напряжение 35кB, 1 ЮкВ, 220кB подвесного исполнения. Также изготовлены индикаторы из закаленного электротехнического стекла. Индикаторы были изготовлены специально таким образом, чтобы напряжение перекрытия их было меньше напряжения внутреннего пробоя. Индикатор сконструирован таким образом, что при разрушении остаток сохраняет прочность на уровне 70-75% от первоначальной. Механическая прочность индикатора для подвесных изоляторов выбиралась изначально на 30-35% больше нормированного для того, чтобы после разрушения она соответствовала нормированному значению.
Первую партию изоляторов вместе с индикаторами на все классы напряжения испытывали грозовыми импульсами в соответствии с нормативными документами ( Правила устройств электроустановок). В частности, для класса напряжения 35кB подавался импульс положительной полярности значением 190кB, для класса напряжения изоляторов 1 ЮкВ подавался импульс напряжения значением 480кB, для класса напряжения 220кB на изоляторы подавался импульс напряжения положительной полярности значением 960кB. Во всех случаях при перекрытии изоляторов по воздуху происходило разрушение индикатора на мелкие осколки. При отсутствии перекрытия разрушения не происходило.
Вторую партию изоляторов с индикаторами на все классы напряжения испытывали искусственньм моделированием частичного разрушения полимерной изоляции. Для этого часть электроизоляционного тела полимерного изолятора заземляли оборачиванием вокруг него заземленного проводника. Сначала заземляли 1A часть изолятора, далее 1/3 часть изолятора, далее 1A часть изолятора, далее 2/3 части изолятора и 3A части изолятора. Таким образом, моделировалось постепенное разрушение' полимерной электроизоляционной части изолятора. Испытанию подвергались изоляторы на каждом этапе. Испытание проводилось напряжением промышленной частоты значением, соответствующим для каждого класса напряжения. В частности, для класса 35кB - напряжением 62кB, на класс напряжения 1 ЮкВ - значением 220кB, на класс напряжения 220кB - значением 420кB. У всех изоляторов произошло перекрытие с разрушением (пробоем) контрольного элемента при заземлении примерно половины длины изоляционного тела. Изоляторы после отключения напряжения остались работоспособными. Механические испытания проводились как в первой партии.
Результаты испытаний полимерных изоляторов подтверждают возможность применения индикаторов для ранней диагностики состояния высоковольтной изоляции.
Заявляемый индикатор может найти применение для индикации состояния изоляции и крепления элементов высоковольтной ошиновки в распределительных устройствах станций и подстанций, проводов воздушных линий электропередачи, а также индикации состояния междуфазных распорок и т.п. Применение таких индикаторов позволит увеличить надежность энергоснабжения потребителей электроэнергии.
Сущность изобретения поясняется Фиг. 1, 2, 3, 4
На Фиг. 1 изображён пример индикатора 1 , установленного под опорный стержневой полимерный изолятор 3, включающего металлическую арматуру 2. На рисунке также отмечен воздушны промежуток для индикатора , а также внутренний изоляционный промежуток индикатора А. Индикатор в этом простом случае представляет собой лист закаленного стекла, электрическая прочность воздушного промежутка 4 которого больше внутренней электрической прочности промежутка А. При выходе из строя опорного изолятора установленного наверху индикатора, к индикатору будет приложено все большее и большее напряжение и так, как электрическая внутренняя прочность индикатора меньше электрического прочности воздушного промежутка он разрушится на мелкие осколки при достижении напряжения на нем больше величины электрической внутренней прочности. Это будет указывать на выход из строя изолятора. При этом сам изолятор может еще не до конца потерять электроизоляционные свойства. Например, индикатор может сработать во время всплеска перенапряжения во время перекоммутации, а рабочее напряжение изолятор может продолжать изолировать. Тем самым достигается ранняя диагностика.
На Фиг. 2 изображён индикатор 1, установленный между металлической арматурой 2. На рисунке также отмечен воздушный промежуток для индикатора 4, а также внутренний изоляционный промежуток А. Индикатор в этом случае представляет собой диск с закрепленными металлическими оконцевателями для крепления индикатора. Конфигурация диска из закаленного стекла такова, что электрическая прочность воздушного промежутка 4 больше электрической прочности внутренней изоляции А.
На Фиг.З изображен пример применения индикатора 1 прикрепленного к полимерному подвесному изолятору 3, с помощью оконцевателей 2. На рисунке обозначен воздушный промежуток для индикатора 4 и для изолятора 5. При нормальной работе электрическая прочность воздушного промежутка индикатора 4 и изолятора 5 меньше внутренней электрической прочности совокупности изолятора и индикатора. При выходе из строя изолятора, внутренняя электрическая прочность индикатора меньше чем прочность воздушного промежутка и индикатор разрушается сигнализируя о выходе из строя изолятора.
На Фиг. 4 изображен подвесной полимерный изолятор к которому параллельно подключен индикатор состояния изоляции 1. Индикатор выполнен в виде запаянной колбы из закаленного стекла, внутри которой находятся электроды. Противоположные электроды соединены электрически. Это необходимо для выполнения условия когда внутренняя прочность индикатора должна быь меньше электрической прочности снаружи по воздуху. В случае выхода из строя изоляции неохваченной индикатором все напряжение линии электропередачи будет приложено к участку изолятора параллельно которому подключен индикатор. Так как напряжение пробоя внешнего воздушного промежутка 4 больше чем напряжения пробоя двух участков А, произойдет внутренний пробой по участку А и индикатор из закаленного стекла разрушится. Участок изолятора параллельно которому был подключен индикатор будет продолжать работать до момента обнаружения поврежденного изолятора и его плановой замены.
Оконцеватели, а также форма и конструкция изоляционного тела, могут иметь вид, отличный от изображённых на фигурах, что не меняет сущности предлагаемого индикатора.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Индикатор состояния высоковольтной изоляции, выполненный из закаленного электротехнического стекла, отличающийся тем, что внутренняя электрическая прочность индикатора меньше электрической прочности его внешнего воздушного промежутка и при снижении диэлектрических свойств контролируемой изоляции индикатор разрушается в результате внутреннего пробоя, сигнализируя о выходе из строя контролируемой изоляции.
PCT/RU2010/000266 2009-06-10 2010-05-25 Индикатор состояния высоковольтной изоляции WO2010143995A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009122250/28A RU2392679C1 (ru) 2009-06-10 2009-06-10 Индикатор состояния высоковольтной изоляции
RU2009122250 2009-06-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010143995A1 true WO2010143995A1 (ru) 2010-12-16

Family

ID=42682910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2010/000266 WO2010143995A1 (ru) 2009-06-10 2010-05-25 Индикатор состояния высоковольтной изоляции

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2392679C1 (ru)
WO (1) WO2010143995A1 (ru)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103344340A (zh) * 2013-07-08 2013-10-09 国家电网公司 一种劣化绝缘子现场检测方法
RU2517776C1 (ru) * 2012-12-03 2014-05-27 Дамир Камилевич Зарипов Способ оптической дистанционной диагностики изолирующей конструкции
CN104157379A (zh) * 2014-08-18 2014-11-19 国家电网公司 一种多级复合绝缘子
RU2609823C1 (ru) * 2015-10-12 2017-02-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") Способ оптического контроля состояния изолирующей конструкции
CN106952697A (zh) * 2017-05-19 2017-07-14 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种新型复合绝缘子及其制备方法
RU189899U1 (ru) * 2019-04-02 2019-06-10 Андрей Степанович Дзюбин Индикатор пробоя и/или перекрытия изолятора с соединительными трубками
CN113340345A (zh) * 2021-05-27 2021-09-03 三瑞科技(江西)有限公司 一种玻璃绝缘子质检装置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2479057C1 (ru) * 2011-11-10 2013-04-10 Игорь Валентинович Симановский Индикатор пробоя полимерного изолятора и полимерный изолятор с индикацией пробоя
RU2537377C1 (ru) * 2013-07-16 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный университет путей сообщения" (УрГУПС) Опорный изолятор с индикатором неисправности
RU2668992C9 (ru) * 2017-04-07 2018-12-25 Общество С Ограниченной Ответственностью "Мзва" (Ооо "Мзва") Индикатор перекрытия изоляторов воздушных линий электропередачи напряжением 6 ÷ 1150 кв
EA034856B1 (ru) * 2018-03-28 2020-03-30 Андрей Степанович Дзюбин Индикатор пробоя изолятора и изолятор с таким индикатором
RU2699023C1 (ru) * 2018-07-24 2019-09-03 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэнерго-Инжиниринг" (Ооо "Форэнерго-Инжиниринг") Индикатор электрического состояния полимерных изоляторов (варианты)
CN108717071B (zh) * 2018-08-31 2021-11-19 国网河北能源技术服务有限公司 一种复合绝缘子伞裙破损诊断方法
RU190784U1 (ru) * 2019-01-10 2019-07-12 Акционерное общество "Энеръгия + 21" Индикатор перекрытия полимерного изолятора

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4259545A (en) * 1979-12-31 1981-03-31 Hayden Robert K High voltage safety-glow insulator
SU1697121A1 (ru) * 1989-05-11 1991-12-07 Специальное конструкторско-технологическое бюро по изоляторам и арматуре Всесоюзного производственного объединения "Союзэлектросетьизоляция" Полимерный изол тор
JPH11203969A (ja) * 1998-01-12 1999-07-30 Ngk Insulators Ltd ポリマー碍子の外被ゴム流入検出方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4259545A (en) * 1979-12-31 1981-03-31 Hayden Robert K High voltage safety-glow insulator
SU1697121A1 (ru) * 1989-05-11 1991-12-07 Специальное конструкторско-технологическое бюро по изоляторам и арматуре Всесоюзного производственного объединения "Союзэлектросетьизоляция" Полимерный изол тор
JPH11203969A (ja) * 1998-01-12 1999-07-30 Ngk Insulators Ltd ポリマー碍子の外被ゴム流入検出方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2517776C1 (ru) * 2012-12-03 2014-05-27 Дамир Камилевич Зарипов Способ оптической дистанционной диагностики изолирующей конструкции
CN103344340A (zh) * 2013-07-08 2013-10-09 国家电网公司 一种劣化绝缘子现场检测方法
CN104157379A (zh) * 2014-08-18 2014-11-19 国家电网公司 一种多级复合绝缘子
CN104157379B (zh) * 2014-08-18 2016-08-17 国家电网公司 一种多级复合绝缘子
RU2609823C1 (ru) * 2015-10-12 2017-02-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") Способ оптического контроля состояния изолирующей конструкции
CN106952697A (zh) * 2017-05-19 2017-07-14 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种新型复合绝缘子及其制备方法
RU189899U1 (ru) * 2019-04-02 2019-06-10 Андрей Степанович Дзюбин Индикатор пробоя и/или перекрытия изолятора с соединительными трубками
CN113340345A (zh) * 2021-05-27 2021-09-03 三瑞科技(江西)有限公司 一种玻璃绝缘子质检装置

Also Published As

Publication number Publication date
RU2392679C1 (ru) 2010-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2392679C1 (ru) Индикатор состояния высоковольтной изоляции
Istad et al. Thirty-six years of service experience with a national population of gas-insulated substations
Davis Analysis of faults in overhead transmission lines
CN109596948A (zh) 一种配电线路绝缘状态评价方法
Giraudet Various benefts for line surge arrester application and advantages of externally gapped line arresters
Kosse et al. Overview of development, design, testing and application of compact gas-insulated DC systems up to±550 kV
RU2392678C1 (ru) Полимерный изолятор с контролем состояния изоляции
Metwally Technology progress in high-voltage gas-insulated substations
EP4046250A1 (en) Tower, particularly for a high-voltage overhead electric transmission line, equipped with switchgear unit and related protection, command and control system
CN104917158B (zh) 开关柜电弧光检测保护系统
Lapworth et al. Transformer internal over-voltages caused by remote energisation
Jiang et al. Live work insulation considerations on HVDC lines
CN207992363U (zh) 单相接地故障线路监测系统
Bunov et al. Transmission line arresters application for control of switching overvoltages on 500-kV transmission line
CN204794049U (zh) 一种开关柜电弧光检测保护系统
Mishra et al. Condition assessment of porcelain and toughened glass insulators from residual strength tests
Giraudet Various benefits for line surge arrester application and advantages of externally gapped line arresters
Kioupis et al. Failures of insulating joints and spark gaps on the Hellenic Gas Pipeline System-a case study
Biabani et al. Maintenance of EHV substation
Giraudet Line surge arresters: applications, designs, trends, monitoring and recommendations
Paul et al. Mov surge arrester's failure analysis
Chan et al. Mitigation of thermal stress accelerants on key components of an electric grid
AU2019440229B2 (en) Disconnector device with passive radio device, grid protection system having the disconnector device, and method for indicating a state of the disconnector device
Balzer et al. Condition Assessment
Raju et al. Comparative study on disc insulators deployed in EHV AC and HVDC transmission lines

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10786431

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10786431

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1