Способ бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных изоляторов

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для бесконтактной дистанционной диагностики рабочего состояния высоковольтных изоляторов. Технический результат: возможность определения наличия опасного дефекта, его вида и места расположения. Сущность: осуществляют бесконтактный прием электромагнитным приемником импульсных сигналов частичных разрядов, их индикацию и компьютерную обработку с целью определения в каждом из дискретных интервалов фазового напряжения средних значений количества и интенсивности импульсов частичного заряда, которые превышают допустимый порог для возникновения дефектов или их развития по сравнению с эталонным изолятором. Дополнительно определяют распределение числа частичных разрядов по интенсивности для положительного и отрицательного полупериодов высокого напряжения. О наличии и виде наиболее опасных дефектов судят по расширению фазовых интервалов излучения частичных разрядов и резкому увеличению количества частичных разрядов в отрицательных полупериодах высокого напряжения по сравнению с положительными полупериодами. Дополнительно определяют ширину и форму одиночных положительных и отрицательных импульсов частичных разрядов и по их различиям (увеличению ширины отрицательного импульса) устанавливают вид и место дефекта. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для бесконтактной дистанционной диагностики рабочего состояния высоковольтных изоляторов на основе обнаружения наиболее опасных дефектов с определением их вида и места расположения посредством регистрации электромагнитным приемником сигналов частичных разрядов и последующего компьютерного анализа определенного набора характеристик частичных разрядов.

Известны бесконтактные дистанционные способы диагностики рабочего состояния высоковольтных изоляторов, основанные на измерении и анализе определенных характеристик частичных разрядов (патенты RU №2359280 GOIR, 31/12. 2009; RU №2483315, GOIR. 31/12.2011, RU 2597963 GOIR 31/08, 2015). С помощью изложенных там способов возможно диагностировать степень дефектности изолятора без определения вида и места дефекта, поскольку в них предложено дистанционно измерять и анализировать только усредненные по всему образцу характеристики частичных разрядов. Как следует из проработанных источников информации до настоящего времени не предложено каких-либо способов бесконтактного дистанционного контроля, основанного на регистрации и анализе частичных разрядов, для определения вида и места расположения дефектов в высоковольтных изоляторах в ходе их эксплуатации.

Прототипом является способ бесконтактной диагностики состояния полимерных изоляторов (патент RU №2483315 от 27.05.2013) и выделения дефектных изоляторов по следующим диагностическим признакам: повышение интенсивности и количества частичных разрядов за дискретный фазовый интервал, наличие мощных разрядов, превышающих средние значения, сдвиг фазовых интервалов излучения частичных разрядов с наибольшими интенсивностями по сравнению с работоспособными бездефектными изоляторами. Основным недостатком этого способа является невозможность определения вида и места расположения дефекта, что затрудняет оценку реального влияния конкретного дефекта на работоспособность изолятора, находящегося в эксплуатационном режиме.

Как известно из теоретических и экспериментальных исследований (В.Я. Ушаков, Изоляция установок высокого напряжения. М. Энергоатомиздат 1994; Ch. Pan. Et al. J. Phys D. 44(2011); A.B. Голенищев-Кутузов и др. Электротехника №2, 2017), основными видами дефектов в высоковольтных изоляторах являются поверхностные трещины (для фарфора) или объемные полости (для полимеров) в диэлектрическом стержне. Другим видом дефектов являются неплотные контакты между стержнем и оконцевателями. Дефекты в узлах сочленения стержня с оконцевателем наиболее опасны, поскольку электрическое поле в воздушном зазоре микроскопического размера может существенно превосходить среднюю напряженность поля по образцу, эмиссия с катода (электрода) также будет значительно увеличивать ток через дефект и тем самым уменьшая порог электрического пробоя. Поскольку в контакте стержень-оконцеватель, содержащим микроскопическую воздушную прослойку возникает сильный градиент поля вблизи поверхности стержня, то при длительной эксплуатации происходит ускоренное старение и разложение диэлектрической среды, снижающие электрическую прочность изолятора. Поэтому важно разделять эти основные типы дефектов и места их расположения на изоляторе.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа бесконтактной диагностики рабочего состояния находящихся в эксплуатации высоковольтных изоляторов, в котором устранены недостатки аналогов и прототипа.

Техническим результатом является возможность определения наличия опасного дефекта, его вида и места расположения путем обнаружения вида и места расположения наиболее опасных дефектов, а также оценки степени их влияния на работоспособность изолятора. Наличие дефектов устанавливается путем определения в каждом из дискретных интервалов фазового напряжения среднего числа и интенсивности импульсов частичного разрядов, которые превышают допустимый порог для возникновения частичных разрядов для конкретного типа изоляторов, как это предусмотрено патентом-прототипом.

Технический результат достигается тем, что в способе бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных изоляторов, при котором осуществляют бесконтактный прием электромагнитным приемником импульсных сигналов частичных разрядов, их индикацию и компьютерную обработку с целью определения в каждом из дискретных интервалов фазового напряжения средних значений количества и интенсивности импульсов частичного заряда, которые превышают допустимый порог для возникновения дефектов или их развития по сравнению с эталонным изолятором, согласно настоящему изобретению, дополнительно определяют распределение числа частичных разрядов по интенсивности для положительного и отрицательного полупериодов высокого напряжения, а о наличии и виде наиболее опасных дефектов судят по расширению фазовых интервалов излучения частичных разрядов и резкому увеличению количества частичных разрядов в отрицательных полупериодах высокого напряжения по сравнению с положительными полупериодами.

При этом дополнительно определяют ширину и форму одиночных положительных и отрицательных импульсов частичных разрядов и по их различиям (увеличению ширины отрицательного импульса) устанавливают вид и место дефекта.

Вид и место расположения наиболее опасных для нормального функционирования изоляторов определяют по трем предлагаемым в данном способе диагностическим признакам:

- значительному уширению фазовых интервалов излучения частичных разрядов;

- резкому увеличению количества частичных разрядов в отрицательных полупериодах высокого напряжения по сравнению с положительными полупериодами;

- значительному отличию формы одиночных импульсов частичных разрядов для положительных и отрицательных сигналов.

Определение количества импульсов и значений интенсивности ЧР (в единицах заряда), превышающих допустимый безопасный уровень при эксплуатации и форма импульсов ЧР для каждого типа изоляторов выполняется путем сравнения с подобными характеристиками изолятора того же типа, принятого за эталон.

Эксперименты были выполнены на реальных высоковольтных изоляторах типа ЛК 70/35, снятых с эксплуатации и имевших дефекты двух типов: повреждения оболочки стержня и повреждение контакта стержень-оконцеватель. Эти виды дефектов, были вначале оценены визуально, а затем на экспериментальном стенде кафедры «Промышленная электроника и светотехника» КГЭУ были измерены наборы характеристик ЧР способом, приведенным в патенте RU №2483315. Характеристики были сняты электромагнитным приемником AOR AR 5000 А в частотном интервале 550 МГц при приложении к изоляторам рабочего напряжения в 35 кВ.

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

Используя узконаправленную электромагнитную антенну и приемник, принимают сигналы частичных разрядов в виде электромагнитных импульсов, и регистрируют на экране осциллографа. Затем импульсы частичных разрядов поступают в аналого-цифровой преобразователь и далее в устройство обработки информации в цифровом виде. Сигналы частичных разрядов, синхронизованные с фазой высокого напряжения, накапливаются по узким фазовым интервалам в блоке памяти персонального компьютера. Затем это фазовое распределение количества импульсов и интенсивности сравнивается с ранее записанным распределением аналогичных сигналов для эталонного изолятора. Выделяются по определенной программе сигналы, превышающие безопасный для нормального функционирования уровень и по ним выявляют изоляторы с дефектами и определяют возможность их дальнейшего функционирования.

Для обоснования предложенных диагностических признаков представлены результаты обработки сигналов частичных разрядов для трех изоляторов: работоспособного бездефектного (фиг. 1) и двух дефектных; содержащего пробой вдоль стержня (фиг. 2) и нарушение контакта стержень - оконцеватель (фиг. 3). По осям абсцисс (верхние строки) - значения фазовых интервалов (в градусах) и количества частичных разрядов в каждом фазовом интервале. Верхние графики (а) - представляют фазовые распределения интенсивностей (в единицах реального заряда) одиночных частичных разрядов. Нижние графики (б) - распределение частичных разрядов, усредненные по фазовым интервалам, графики (в) - распределения количества частичных разрядов, нижняя строка по оси абсцисс в зависимости от интенсивности (верхняя строка).

Из графиков следует, что сигналы частичных разрядов в изоляторах с дефектами (фиг. 2) и (фиг. 3) по количеству и интенсивности превышают аналогичные сигналы в бездефектном изоляторе (фиг. 1) (характеристики (а) и (б)), а так же по фазовым интервалам излучения частичных разрядов (характеристики в (в)).

В свою очередь, распределения количества частичных разрядов в зависимости от интенсивности (характеристики (в)) различаются для бездефектного (фиг. 1) и дефектных изоляторов (фиг. 2) и (фиг. 3), но и различаются между изоляторами (фиг. 2) и (фиг. 3).

1. Способ бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных изоляторов, при котором осуществляют бесконтактный прием электромагнитным приемником импульсных сигналов частичных разрядов, их индикацию и компьютерную обработку с целью определения в каждом из дискретных интервалов фазового напряжения средних значений количества и интенсивности импульсов частичного заряда, которые превышают допустимый порог для возникновения дефектов или их развития по сравнению с эталонным изолятором, отличающийся тем, что дополнительно определяют распределение числа частичных разрядов по интенсивности для положительного и отрицательного полупериодов высокого напряжения, а о наличии и виде наиболее опасных дефектов судят по расширению фазовых интервалов излучения частичных разрядов и резкому увеличению количества частичных разрядов в отрицательных полупериодах высокого напряжения по сравнению с положительными полупериодами.

2. Способ по п. 1 отличающийся тем, что дополнительно определяют ширину и форму одиночных положительных и отрицательных импульсов частичных разрядов и по их различиям (увеличению ширины отрицательного импульса) устанавливают вид и место дефекта.



 

Похожие патенты:
Устройство относится к метрологии, в частности к средствам для дистанционного контроля высоковольтного оборудования. Устройство контроля высоковольтного оборудования под напряжением, включающее приемник сигналов от частичных разрядов, оптический визир, блок лазерной наводки, жидкокристаллический индикатор, блок автоматической регулировки чувствительности сигналов от частичных разрядов, блок обработки сигналов.

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быть использовано: для тестирования в финальной стадии изготовления радиоэлектронной аппаратуры, элементы которой покрыты защитным диэлектриком.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается устройства, способа и системы для измерения электрического разряда, характеризующегося величиной разрядного тока, причем электрический разряд приводит к соответствующему испусканию оптического излучения.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается устройства, способа и системы для измерения электрического разряда, характеризующегося величиной разрядного тока, причем электрический разряд приводит к соответствующему испусканию оптического излучения.

Изобретение относится к области электроэнергетики. Предложены новые формы испытательного напряжения треугольного, трапецеидального типа или их суммы с прямоугольным меандром для выявления частичных разрядов.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для испытаний трансформаторно-реакторного оборудования в трехфазном и однофазном режимах. Технический результат: упрощение и снижение потерь электроэнергии.

Изобретение относится к технике испытаний и может быть использовано при наземной экспериментальной отработке и при приемочных испытаниях радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов на стойкость к инициированию вторичной дуги при работе аппаратуры на напряжениях, превышающих падение потенциала на дуге, в условиях имитации космического пространства, включая плазменное окружение, имитирующее плазму первичного разряда.

Изобретение относится к области измерений в электротехнике и электроэнергетике, в частност, к измерению параметров частичных разрядов. Способ измерения частичных разрядов заключается в подаче на испытуемый объект высокого напряжения и временной фиксации сигнала от датчика, его фильтрации и записи.

Изобретение относится к области силовых кабелей, в частности резиновой изоляции кабелей, и может быть использовано для диагностики и оценки качества резиновой изоляции кабелей.

Заявленное техническое решение относится к области электроэнергетики. Новым в устройстве для испытания трансформаторов и реакторов является то, что при переходе с трехфазного режима в однофазный вторичные обмотки выходных однофазных трансформаторов преобразуются в параллельное соединение.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для бесконтактной дистанционной диагностики рабочего состояния высоковольтных изоляторов. Технический результат: возможность определения наличия опасного дефекта, его вида и места расположения. Сущность: осуществляют бесконтактный прием электромагнитным приемником импульсных сигналов частичных разрядов, их индикацию и компьютерную обработку с целью определения в каждом из дискретных интервалов фазового напряжения средних значений количества и интенсивности импульсов частичного заряда, которые превышают допустимый порог для возникновения дефектов или их развития по сравнению с эталонным изолятором. Дополнительно определяют распределение числа частичных разрядов по интенсивности для положительного и отрицательного полупериодов высокого напряжения. О наличии и виде наиболее опасных дефектов судят по расширению фазовых интервалов излучения частичных разрядов и резкому увеличению количества частичных разрядов в отрицательных полупериодах высокого напряжения по сравнению с положительными полупериодами. Дополнительно определяют ширину и форму одиночных положительных и отрицательных импульсов частичных разрядов и по их различиям устанавливают вид и место дефекта. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх