Способ бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных полимерных изоляторов


 


Владельцы патента RU 2566391:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") (RU)

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для дистанционного контроля рабочего состояния высоковольтных полимерных изоляторов на основе измерения и анализа наборов характеристик частичных разрядов (ЧР). Технический результат: обеспечение возможности одновременного измерения внутренних и поверхностных частичных разрядов за определенные дискретные фазовые интервалы высокого напряжения. Сущность: одновременно с пассивным приемом электромагнитным приемником электромагнитного излучения от частичных разрядов осуществляют пассивный прием инфракрасным приемником ИК излучений от частичных разрядов, индикацию и совместную компьютерную обработку электромагнитных и ИК сигналов, синхронизацию электромагнитных и ИК сигналов с фазой высокого напряжения, накопление их по узким фазовым интервалам. Осуществляют расчеты реального заряда и определяют среднее количество импульсов частичных разрядов в каждом из дискретных интервалов фазового напряжения. Электромагнитные и ИК сигналы частичных разрядов регистрируют на двух источниках - на эталонном источнике внутренних и поверхностных частичных разрядов, а также на полимерном изоляторе с внутренними и поверхностными дефектами. Электромагнитным приемником регистрируют сигналы излучения от внутренних частичных разрядов, а ИК приемником регистрируют сигналы от поверхностных частичных разрядов. О состоянии высоковольтных полимерных изоляторов судят по трем диагностическим признакам, отличающим исправные полимерные изоляторы от дефектных: появление одиночных частичных разрядов и постепенное увеличение количества импульсов частичных разрядов за дискретный фазовый интервал напряжения со средним значением реального заряда 100 пКл, характерных для внутренних дефектов и начала внутреннего разрушения полимерного изолятора; наличие серийно идущих один за другим частичных разрядов со средним значением реального заряда 100 пКл, являющееся признаком предпробойной ситуации, обусловленной внутренними дефектами полимерного изолятора; увеличение за дискретный фазовый интервал напряжения количества импульсов мощных поверхностных частичных разрядов со средним значением реального заряда 2000 пКл, являющееся признаком предпробойной ситуации, за счет разрушения поверхности полимерного изолятора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для дистанционного контроля рабочего состояния высоковольтных полимерных изоляторов на основе измерения и анализа наборов характеристик частичных разрядов (ЧР).

Известны способы бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных изоляторов путем измерения характеристик импульсов частичных разрядов с помощью приема электромагнитного излучения (патенты РФ №№ 2058559, 2359280) или акустического излучения (патент США № 4439723, патент РФ № 2187438; В.П. Вдовико «Частичные разряды в диагностировании высоковольтного оборудования». Новосибирск, наука 2007).

Особенностью этих способов является обработка сигналов частичных разрядов путем подсчета среднего количества импульсов и их интенсивности за определенные промежутки времени, а также изучение формы спектра отдельных частичных разрядов.

Известен способ дистанционной акустоэлектромагнитной диагностики состояния линейной изоляции контактной сети переменного тока железнодорожного транспорта, посредством совместной регистрации акустического и электромагнитного излучения частичных разрядов, возникающих в изоляторах контактной сети, при этом дистанционно выявляются гирлянды с неисправными изоляторами по таким параметрам как число импульсов частичных разрядов и интенсивность их излучения с одновременным анализом спектральных характеристик регистрируемого излучения в частотном диапазоне до 200 МГц (патент РФ № 2365928, МПК G01R 31/00, 27.08.2009).

Недостатком известных способов является отсутствие реальной оценки интенсивности частичных разрядов (кажущегося заряда по ГОСТу 20074-83), поскольку в упомянутом ГОСТе метод расчета интенсивности справедлив только для контактного метода измерения характеристик частичных разрядов. До настоящего времени, как следует из проработанных нами источников информации, не предложено каких-либо способов точного определения соотношения между сигналами ЧР и реальным зарядом на дефекте, поскольку при электромагнитном дистанционном способе интенсивность сигналов, принимаемых антенной приемника, зависит от многих факторов: расстояние от изолятора, размер дефекта, фаза переменного напряжения.

Прототипом является способ бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных полимерных изоляторов, при котором осуществляют пассивный прием электромагнитным и акустическим приемниками одновременно электромагнитного и акустического излучений от частичных разрядов, индикацию и совместную компьютерную обработку сигналов, отличающийся тем, что совместную компьютерную обработку сигналов осуществляют путем определения в каждом из дискретных интервалов фазового напряжения средних значений числа и интенсивности импульсов реального заряда, которые превышают допустимый порог для возникновения дефектов или их развития, при этом вначале электромагнитный и акустический приемники предварительно градуируют по чувствительности с учетом расстояния от источника измерения, затем для каждого типа полимерных изоляторов контактным способом определяют предельные значения интенсивности и числа частичных разрядов, характеризующие дефектное состояние высоковольтных полимерных изоляторов, далее регистрируют электромагнитные и акустические сигналы излучения от частичных разрядов, синхронизированные с фазой высокого напряжения, накапливают их по узким фазовым интервалам, затем это фазовое распределение числа импульсов и интенсивности сравнивают с ранее записанным распределением аналогичных сигналов для эталонного полимерного изолятора, выделяют сигналы, превышающие уровень, безопасный для нормального функционирования полимерных изоляторов, а о состоянии высоковольтных полимерных изоляторов судят по трем диагностическим признакам, отличающим исправные полимерные изоляторы от дефектных: повышение числа частичных разрядов и их интенсивности за дискретный фазовый интервал; наличие мощных частичных разрядов, превышающих по интенсивности средние значения за фазовый интервал; сдвиг фазовых интервалов числа частичных разрядов с наибольшими интенсивностями (патент РФ № 2483315, МПК G01R 31/12, 27.05.2013).

Основным недостатком способа-прототипа является отсутствие возможности различать частичные разряды, обусловленные внутренними и поверхностными дефектами, что не позволяет точно определить характер повреждений высоковольтных полимерных изоляторов.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение одновременного измерения внутренних и поверхностных частичных разрядов за определенные дискретные фазовые интервалы высокого напряжения.

Технический результат достигается тем, что в способе бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных полимерных изоляторов, при котором осуществляют пассивный прием электромагнитным приемником электромагнитного излучения от частичных разрядов, согласно предлагаемому изобретению, одновременно с пассивным приемом электромагнитным приемником электромагнитного излучения от частичных разрядов осуществляют пассивный прием инфракрасным приемником ИК излучений от частичных разрядов, индикацию и совместную компьютерную обработку электромагнитных и ИК сигналов, синхронизацию электромагнитных и ИК сигналов с фазой высокого напряжения, накопление их по узким фазовым интервалам, осуществляют расчеты реального заряда и определяют среднее количество импульсов частичных разрядов в каждом из дискретных интервалов фазового напряжения, электромагнитные и ИК сигналы частичных разрядов регистрируют на двух источниках - на эталонном источнике внутренних и поверхностных частичных разрядов, а также на полимерном изоляторе с внутренними и поверхностными дефектами, причем электромагнитный и ИК приемники предварительно градуируют по чувствительности с учетом расстояния от источника измерения для определения среднего количества импульсов частичных разрядов и величины реального заряда, при этом электромагнитным приемником регистрируют сигналы излучения от внутренних частичных разрядов, а ИК приемником регистрируют сигналы от поверхностных частичных разрядов, а о состоянии высоковольтных полимерных изоляторов судят по трем диагностическим признакам, отличающим исправные полимерные изоляторы от дефектных: появление одиночных частичных разрядов и постепенное увеличение количества импульсов частичных разрядов за дискретный фазовый интервал напряжения со средним значением реального заряда 100 пКл, характерных для внутренних дефектов и начала внутреннего разрушения полимерного изолятора; наличие серийно идущих один за другим частичных разрядов со средним значением реального заряда 100 пКл, являющееся признаком предпробойной ситуации, обусловленной внутренними дефектами полимерного изолятора; увеличение за дискретный фазовый интервал напряжения количества импульсов мощных поверхностных частичных разрядов со средним значением реального заряда 2000 пКл, являющееся признаком предпробойной ситуации, за счет разрушения поверхности полимерного изолятора.

При этом регистрируют в среднем за один период фазового напряжения в интервале 240-250 градусов 82 импульса частичных разрядов со средним значением реального заряда 100 пКл, что является признаком предпробойной ситуации, обусловленной внутренним разрушением полимерного изолятора.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема устройства для осуществления предлагаемого способа бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных полимерных изоляторов.

Цифрами на чертеже обозначены:

1 - широкополосная электромагнитная антенна,

2 - ИК датчик,

3 - широкополосный усилитель,

4 - предусилитель ИК сигнала,

5 - аналогово-цифровой преобразователь,

6 - аналогово-цифровой преобразователь,

7 - устройство обработки сигналов с блоком отображения информации и блоком памяти (персональный компьютер),

8 - устройство обработки сигналов с блоком отображения информации и блоком памяти (микропроцессорное устройство с ЖК дисплеем),

9 - двухканальный осциллограф.

Способ бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных полимерных изоляторов осуществляют посредством следующих операций.

Используя широкополосную электромагнитную антенну (1) и ИК датчик (2) принимают сигналы частичных разрядов в виде электромагнитных импульсов и ИК излучения соответственно, усиливают их с помощью широкополосного усилителя 3 и предусилителя ИК сигнала 4.

Затем импульсы частичных разрядов поступают в аналогово-цифровые преобразователи (5,6) и далее поступают в устройство (7) обработки сигналов с блоком отображения информации и блоком памяти (персональный компьютер) и микропроцессорное устройство с ЖК дисплеем (8). Непосредственное отображение усиленных сигналов внутренних частичных разрядов осуществляется двухканальным осциллографом (9).

Электромагнитный приемник с широкополосной электромагнитной антенной 1 и ИК приемник с ИК датчиком 2 предварительно градуируют по чувствительности с учетом расстояния от источника измерения. Далее, используя широкополосную электромагнитную антенну 1 и ИК датчик 2, регистрируют сигналы электромагнитного и ИК излучений от частичных разрядов, синхронизированные с фазой высокого напряжения, накапливают их по узким фазовым интервалам в блоке памяти (персональном компьютере).

Электромагнитные и ИК сигналы частичных разрядов регистрируют на двух источниках - на эталонном источнике внутренних и поверхностных частичных разрядов, а также на полимерном изоляторе с внутренними и поверхностными дефектами.

Выделяют с помощью определенной компьютерной программы сигналы внутренних и поверхностных частичных разрядов, выявляют изоляторы с дефектами и определяют возможность их дальнейшего функционирования.

Полученные во время проведения экспериментов результаты позволили разработать три диагностических признака, отличающих исправные полимерные изоляторы от дефектных:

появление одиночных частичных разрядов и постепенное увеличение количества импульсов частичных разрядов за дискретный фазовый интервал напряжения со средним значением реального заряда 100 пКл, характерных для внутренних дефектов и начала внутреннего разрушения полимерного изолятора;

наличие серийно идущих один за другим частичных разрядов со средним значением реального заряда 100 пКл, являющееся признаком предпробойной ситуации, обусловленной внутренними дефектами полимерного изолятора;

увеличение за дискретный фазовый интервал напряжения количества импульсов мощных поверхностных частичных разрядов со средним значением реального заряда 2000 пКл, являющиеся признаком предпробойной ситуации, за счет разрушения поверхности полимерного изолятора.

При этом регистрируют в среднем за один период фазового напряжения в интервале 240-250 градусов 82 импульса частичных разрядов со средним значением реального заряда 100 пКл, что является признаком предпробойной ситуации, обусловленной внутренним разрушением полимерного изолятора.

Использование предлагаемого способа, по которому для регистрации характеристик частичных разрядов одновременно используют два канала - электромагнитный и инфракрасный, обеспечит одновременное измерение внутренних и поверхностных частичных разрядов за определенные дискретные фазовые интервалы высокого напряжения, что позволит точно определить характер повреждений высоковольтных полимерных изоляторов.

1. Способ бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных полимерных изоляторов, при котором осуществляют пассивный прием электромагнитным приемником электромагнитного излучения от частичных разрядов, отличающийся тем, что одновременно с пассивным приемом электромагнитным приемником электромагнитного излучения от частичных разрядов осуществляют пассивный прием инфракрасным приемником ИК излучений от частичных разрядов, индикацию и совместную компьютерную обработку электромагнитных и ИК сигналов, синхронизацию электромагнитных и ИК сигналов с фазой высокого напряжения, накопление их по узким фазовым интервалам, осуществляют расчеты реального заряда и определяют среднее количество импульсов частичных разрядов в каждом из дискретных интервалов фазового напряжения, электромагнитные и ИК сигналы частичных разрядов регистрируют на двух источниках - на эталонном источнике внутренних и поверхностных частичных разрядов, а также на полимерном изоляторе с внутренними и поверхностными дефектами, причем электромагнитный и ИК приемники предварительно градуируют по чувствительности с учетом расстояния от источника измерения для определения среднего количества импульсов частичных разрядов и величины реального заряда, при этом электромагнитным приемником регистрируют сигналы излучения от внутренних частичных разрядов, а ИК приемником регистрируют сигналы от поверхностных частичных разрядов, а о состоянии высоковольтных полимерных изоляторов судят по трем диагностическим признакам, отличающим исправные полимерные изоляторы от дефектных: появление одиночных частичных разрядов и постепенное увеличение количества импульсов частичных разрядов за дискретный фазовый интервал напряжения со средним значением реального заряда 100 пКл, характерных для внутренних дефектов и начала внутреннего разрушения полимерного изолятора; наличие серийно идущих один за другим частичных разрядов со средним значением реального заряда 100 пКл, являющееся признаком предпробойной ситуации, обусловленной внутренними дефектами полимерного изолятора; увеличение за дискретный фазовый интервал напряжения количества импульсов мощных поверхностных частичных разрядов со средним значением реального заряда 2000 пКл, являющееся признаком предпробойной ситуации, за счет разрушения поверхности полимерного изолятора.

2. Способ бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных полимерных изоляторов по п.1, отличающийся тем, что регистрируют в среднем за один период фазового напряжения в интервале 240-250 градусов 82 импульса частичных разрядов со средним значением реального заряда 100 пКл, что является признаком предпробойной ситуации, обусловленной внутренним разрушением полимерного изолятора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу оценки для электродуговых разрядов, которые возникают между внутренним кольцом подшипника и внешним кольцом подшипника для подшипника качения.

Использование: изобретение относится к технике высоких напряжений, в частности, к диагностике высоковольтных аппаратов по параметрам электрических шумов, вызванных частичными разрядами.

Изобретение относится к мониторингу частичных разрядов, происходящих в электрических системах. Способ заключается в том, что принимают импульс от электрической системы.

Изобретение относится к электротехнической области и может быть использовано при пропитке и сушке электротехнических изделий, в частности обмоток электрических машин подвижного состава.

Изобретение относится к испытанию аппаратов, в частности силовых трансформаторов (15) или дросселей. Сущность: предлагается перенести необходимое разделение потенциала (11/1, 11/2) для подавления асимметричных возмущающих воздействий на сторону входов (18, 19, 20) статического преобразователя (2) частоты, т.е.

Изобретение относится к технике электрических измерений, представляет собой способ оценки оставшегося срока службы высоковольтной изоляции и предназначено для профилактических испытаний и диагностики изоляции высоковольтных электрических машин и трансформаторов.

Изобретение относится к области электроизоляционной техники и используется для определения электрической прочности жидких диэлектриков. Сущность: устройство для определения пробивного напряжения жидких диэлектриков состоит из источника питания с регистрирующими приборами и системой управления, испытательной ячейки с жидким диэлектриком, снабженной электродами и пропеллерной мешалкой.

Изобретение относится к испытательным системам для испытания импульсным напряжением электрических высоковольтных компонентов. Система (2, 4, 6) содержит генератор (12) импульсного напряжения и делитель (14) напряжения в виде соответствующей башенной структуры, которая имеет первый и второй концы структуры, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда контейнер (16), который имеет первый и второй концы контейнера, поворотное соединение, посредством которого генератор (12) импульсного напряжения и контейнер (16) соединены друг с другом на своих соответствующих вторых концах поперек продольного направления генератора (12) импульсного напряжения, привод, который приспособлен для выполнения поворотного движения генератора (12) импульсного напряжения и/или делителя (14) напряжения между первым, приблизительно горизонтальным, положением и вторым, приблизительно вертикальным, положением вокруг поворотной оси (18) поворотного соединения.

Изобретение относится к мониторингу частичных разрядов, происходящих в электрических или энергетических системах. Способ заключается в том, что определяют нижний порог срабатывания триггера и верхний порог срабатывания триггера, определяют длительность меньшего временного интервала, отслеживают по меньшей мере одну фазу электрической системы с целью обнаружения импульса на протяжении меньшего временного интервала, определяют максимальную амплитуду импульса, возникающего в электрической системе на протяжении меньшего временного интервала, устанавливают, превышает ли измеренная максимальная амплитуда импульса нижний порог срабатывания триггера и верхний порог срабатывания триггера, присваивают импульсу коэффициент пульсации, если максимальная амплитуда импульса превышает нижний порог срабатывания триггера и верхний порог срабатывания триггера, регистрируют импульс или касающуюся его информацию, если коэффициент пульсации, соответствующий импульсу, меньше предварительно заданного порогового коэффициента пульсаций в меньшем временном интервале, применяют временной сдвиг подвижного триггера, так что: если импульс превышает нижний порог срабатывания триггера, но не верхний порог срабатывания триггера, а коэффициент пульсации равен предварительно заданному числу пульсаций, регистрируют промежуток во времени на протяжении меньшего временного интервала, в котором это имеет место, и прекращают регистрацию импульсов с амплитудой, превышающей нижний порог срабатывания триггера, но не верхний порог срабатывания триггера, до наступления этого промежутка во времени в следующем меньшем временном интервале, и переустанавливают на ноль промежуток во времени временного сдвига подвижного триггера, и начинают регистрацию на протяжении следующего меньшего временного интервала импульсов с амплитудой, превышающей только нижний порог срабатывания триггера, после того, как величина временного сдвига подвижного триггера становится равной величине меньшего временного интервала, и сохраняют зарегистрированные импульсы в запоминающем устройстве.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для детектирования и измерения частичных разрядов в электрических системах или компонентах.

Изобретение относится к технике электрических испытаний и может быть использовано для контроля качества изоляции проводов. Сущность: датчик содержит корпус, внутри которого расположен рабочий элемент из эластичного электропроводящего материала. Корпус выполнен в виде швеллера. Между параллельными стенками швеллероа закреплена диэлектрическая основа для размещения элементов датчика, выполненная в виде швеллера. Параллельные стенки основы закреплены крепежными деталями к параллельным стенкам корпуса датчика. Основание основы расположено перпендикулярно к основанию корпуса. В датчик дополнительно введены: два металлических коромысла, две пружины, два скользящих контакта, два вывода для подсоединения источника питания, две направляющие втулки. Коромысла выполнены в виде металлических пластин, на одном конце каждой из которых жестко закреплены перпендикулярно плоскости пластины цилиндрические оси под подшипники. На другом конце каждой пластины коромысла выполнены перпендикулярно плоскости коромысел отверстия под оси, которые жестко закреплены на диэлектрической основе для размещения элементов датчика. Рабочий элемент датчика выполнен в виде двух одинаковых свободно вращающихся роликов, прижатых пружинами друг к другу образующими поверхностями в точке соприкосновения, лежащей на вертикальной оси симметрии указанных роликов. Рабочая часть роликов выполнена из проводящей резины. По образующим поверхностям роликов выполнены проточки, лежащие при соприкосновении роликов против друг друга и служащие для фиксации и ограничения движения провода в поперечном направлении. В центральную часть роликов впрессованы подшипники, насаженные на упомянутые выше цилиндрические оси, жестко закрепленные на подвижном конце коромысел. Неподвижные концы коромысел надеты на оси, механически закрепленные на диэлектрической основе для размещения элементов датчика. Ролики прижаты друг другу своими образующими поверхностями при помощи сжимающих пружин, один конец которых закреплен к коромыслу, а их другой конец закреплен к диэлектрической основе для размещения элементов датчика. Питающее напряжение к рабочим поверхностям роликов подводится скользящими контактами, выполненными в виде упругих пластинчатых пружин, один конец которых прижат к осям роликов, другой конец электрически и механически подсоединен к концу с размещенными на диэлектрической основе выводами для подсоединения источника питания. В стенках корпуса закреплены направляющие втулки, продольные оси симметрии которых совпадают с осью провода. Технический результат: упрощение конструкции и повышение надежности. 1 ил.

Изобретение относится к области физики электрического пробоя и может быть использовано для определения амплитуды и длительности импульса тока электрического пробоя в диэлектриках. Технический результат: повышение точности определения тока в канале электрического пробоя диэлектриков. Сущность: подают на электроды с размещенным между ними образцом диэлектрика высокое постоянное напряжение U от предварительно заряженного конденсатора емкостью Cd. Измеряют по осциллограмме импульса напряжения при пробое на включенном последовательно с электродами измерительном резисторе R круговую частоту ω и времени затухания колебаний τ. Определяют сопротивление канала R0 расчетным путем, а искомые значения амплитуды и длительности тока находят, соответственно, по формулам Im=U/R0, Δt=R0C. 5 ил.

Изобретение относится к обнаружению дефектов в многослойном упаковочном материале, имеющем по меньшей мере один проводящий слой. Сущность: заземляют проводящий слой многослойного упаковочного материала, размещают электрод в плотном контакте с упомянутым многослойным упаковочным материалом, прилегающим к упомянутому многослойному упаковочному материалу или на заданном расстоянии от упомянутого многослойного упаковочного материала. Прикладывают напряжение к упомянутому электроду путем повышения напряжения от исходного значения до верхнего заданного значения. Причем приложенное напряжение достаточно высоко, чтобы вызвать прорыв дефекта с превращением его в открытое отверстие. Обнаруживают дефект в упаковочном материале путем регистрации пробоя диэлектрика между электродом и проводящим слоем многослойного упаковочного материала. Технический результат: повышение безопасности продуктов в контейнере, выполненном из многослойного упаковочного материала, за счет обнаружения слабых мест в слое полимера. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Использование: для исследования электрической прочности газообразных, твердых, жидких диэлектрических материалов. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для исследования электрической прочности диэлектриков содержит многоэлектродную обойму с расположенными вертикально верхними подвижными и нижними неподвижными электродами, где многоэлектродная обойма выполнена цилиндрической и размещена в герметичном корпусе со съемной крышкой, снабженном нагревателем, гермовводами, термопарой, устройствами ввода и удаления газообразного или жидкого диэлектрика, а верхние подвижные электроды расположены в цилиндрической обойме азимутально и выполнены с элементами их вертикальной фиксации, обеспечивающими необходимые им свободный ход при исследованиях твердого диэлектрика или расстояние между соответствующими нижними неподвижными электродами при исследовании газообразного или жидкого диэлектрика. Технический результат: обеспечение возможности исследования электрической прочности газообразных, твердых, жидких диэлектрических материалов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх