Автоматизированный электрический контроль состояния высоковольтных изоляторов под напряжением

Представлен двухпараметрический метод электрического контроля степени загрязнения высоковольтных опорных изоляторов под рабочим напряжением, точность которого повышена за счет измерения активной и реактивной составляющих поверхностного тока утечки для определения площади сектора загрязнения на повер...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2011
Hauptverfasser:	Орлович, А.Е., Серебренников, С.В., Сириков, А.И.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2011
Schriftenreihe:	Техническая диагностика и неразрушающий контроль
Schlagworte:	Производственный раздел
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102194
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Автоматизированный электрический контроль состояния высоковольтных изоляторов под напряжением / А.Е. Орлович, С.В. Серебренников, А.И. Сириков // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2011. — № 1. — С. 48-53. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-102194
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1021942016-06-12T03:02:51Z Автоматизированный электрический контроль состояния высоковольтных изоляторов под напряжением Орлович, А.Е. Серебренников, С.В. Сириков, А.И. Производственный раздел Представлен двухпараметрический метод электрического контроля степени загрязнения высоковольтных опорных изоляторов под рабочим напряжением, точность которого повышена за счет измерения активной и реактивной составляющих поверхностного тока утечки для определения площади сектора загрязнения на поверхности изолятора. В разработанной системе технической диагностики использован плавающий пороговый уровень тока утечки, зависящий от влажности воздуха, разности температур, сектора загрязнения и приложенного напряжения. Represented by two-parameter method of electrical control pollution of high voltage insulators at an operating voltage accuracy is improved by measuring active and reactive components of the surface leakage current for determining the area of sector of pollution on the insulator surface. In the developed system of technical diagnostics used floating threshold leakage current depends on the humidity, temperature difference, the sector of pollution and the applied voltage. 2011 Article Автоматизированный электрический контроль состояния высоковольтных изоляторов под напряжением / А.Е. Орлович, С.В. Серебренников, А.И. Сириков // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2011. — № 1. — С. 48-53. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0235-3474 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102194 621.311.1; 621.315.62 ru Техническая диагностика и неразрушающий контроль Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Производственный раздел Производственный раздел
spellingShingle	Производственный раздел Производственный раздел Орлович, А.Е. Серебренников, С.В. Сириков, А.И. Автоматизированный электрический контроль состояния высоковольтных изоляторов под напряжением Техническая диагностика и неразрушающий контроль
description	Представлен двухпараметрический метод электрического контроля степени загрязнения высоковольтных опорных изоляторов под рабочим напряжением, точность которого повышена за счет измерения активной и реактивной составляющих поверхностного тока утечки для определения площади сектора загрязнения на поверхности изолятора. В разработанной системе технической диагностики использован плавающий пороговый уровень тока утечки, зависящий от влажности воздуха, разности температур, сектора загрязнения и приложенного напряжения.
format	Article
author	Орлович, А.Е. Серебренников, С.В. Сириков, А.И.
author_facet	Орлович, А.Е. Серебренников, С.В. Сириков, А.И.
author_sort	Орлович, А.Е.
title	Автоматизированный электрический контроль состояния высоковольтных изоляторов под напряжением
title_short	Автоматизированный электрический контроль состояния высоковольтных изоляторов под напряжением
title_full	Автоматизированный электрический контроль состояния высоковольтных изоляторов под напряжением
title_fullStr	Автоматизированный электрический контроль состояния высоковольтных изоляторов под напряжением
title_full_unstemmed	Автоматизированный электрический контроль состояния высоковольтных изоляторов под напряжением
title_sort	автоматизированный электрический контроль состояния высоковольтных изоляторов под напряжением
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2011
topic_facet	Производственный раздел
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102194
citation_txt	Автоматизированный электрический контроль состояния высоковольтных изоляторов под напряжением / А.Е. Орлович, С.В. Серебренников, А.И. Сириков // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2011. — № 1. — С. 48-53. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
series	Техническая диагностика и неразрушающий контроль
work_keys_str_mv	AT orlovičae avtomatizirovannyjélektričeskijkontrolʹsostoâniâvysokovolʹtnyhizolâtorovpodnaprâženiem AT serebrennikovsv avtomatizirovannyjélektričeskijkontrolʹsostoâniâvysokovolʹtnyhizolâtorovpodnaprâženiem AT sirikovai avtomatizirovannyjélektričeskijkontrolʹsostoâniâvysokovolʹtnyhizolâtorovpodnaprâženiem
first_indexed	2025-07-07T11:58:31Z
last_indexed	2025-07-07T11:58:31Z
_version_	1836989297165598720
fulltext	УДК 621.311.1; 621.315.62 АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИЗОЛЯТОРОВ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ А. Е. ОРЛОВИЧ, С. В. СЕРЕБРЕННИКОВ, А. И. СИРИКОВ (Кировоград. нац. техн. ун-т) Представлен двухпараметрический метод электрического контроля степени загрязнения высоковольтных опорных изоляторов под рабочим напряжением, точность которого повышена за счет измерения активной и реактивной составляющих поверхностного тока утечки для определения площади сектора загрязнения на поверхности изолятора. В разработанной системе технической диагностики использован плавающий пороговый уровень тока утечки, за- висящий от влажности воздуха, разности температур, сектора загрязнения и приложенного напряжения. Represented by two-parameter method of electrical control pollution of high voltage insulators at an operating voltage accuracy is improved by measuring active and reactive components of the surface leakage current for determining the area of sector of pollution on the insulator surface. In the developed system of technical diagnostics used floating threshold leakage current depends on the humidity, temperature difference, the sector of pollution and the applied voltage. При эксплуатации электроустановок систем элек- троснабжения загрязнение и увлажнение поверх- ности изоляции приводит к ухудшению ее изо- ляционной прочности. Это приводит к аварийному перекрытию, замыканиям на землю и несанкци- онированным отключениям потребителей, разру- шению изоляции и токопроводников, потерь элек- троэнергии и другим негативным последствиям. Наиболее распространенным организационно- техническим мероприятием по обеспечению надеж- ной работы изоляторов является их периодическая регламентная очистка от загрязнений. Процесс на- копления загрязнения на поверхности изолятора имеет сложный во времени характер и подвержен влиянию ряда случайных факторов. Поэтому во многих случаях регламентная очистка изоляции проводится преждевременно, а иногда с опоздани- ем. Для диагностирования опасного уровня загряз- нения и определения момента необходимости очис- тки созданы автоматизированные системы электри- ческого контроля степени загрязнения изоляции под рабочим напряжением, основанные на измерении поверхностного тока утечки [1]. Недостатком этих систем является невозможность интерпретации ре- зультатов контроля в случае, если загрязнен лишь некоторый продольный сектор боковой поверх- ности изолятора (секторное загрязнение), пос- кольку одному и тому же значению тока могут соответствовать разные его плотности (в зависи- мости от площади загрязнения) и разрядные нап- ряжения. Кроме того, существующие системы ди- агностики не учитывают влияние нестабильности приложенного к изолятору напряжения, а также таких факторов окружающей среды, как темпе- ратура и влажность. Поэтому актуальной задачей является усовер- шенствование метода электрического контроля степени загрязнения высоковольтных изоляторов и разработка новой системы технической диагнос- тики повышенной точности. При горизонтальном расположении изолято- ра в шкафу комплектных распределительных ус- тройств наружной установки (КРУН) наблюда- ется продольное секторное загрязнение его по- верхности. С течением времени площадь секто- ра загрязнения постепенно увеличивается вплоть до полного загрязнения всей поверхнос- ти изолятора. Поэтому значение сектора загряз- нения, по которому протекает ток утечки, в про- цессе контроля неизвестно. Неопределенность площади загрязнения исключает возможность коррекции результатов контроля путем простого выбора новых граничных уровней критического значения тока утечки. Моделирование токов утечки. При прило- жении высокого напряжения Uпр к загрязненному изолятору через него начинает протекать комп- лексный ток утечки I ⋅ у , обусловленный объемны- ми и поверхностными составляющими (рис. 1). Комплексный ток утечки условно можно раз- ложить на семь составляющих: © А. Е. Орлович, С. В. Серебренников, А. И. Сириков, 2011 Рис. 1. Схема замещения электрических процессов образова- ния тока утечки загрязненного изолятора 48 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2011 I ⋅ у = I ⋅ уо + I ⋅ уп = I ⋅ уо + (I ⋅ 4 + I ⋅ 5 + I ⋅ упз) = = (I ⋅ 1 + I ⋅ 2 + I ⋅ 3) + (I ⋅ 4 + I ⋅ 5 + I ⋅ 6 + I ⋅ 7), где I⋅уо , I ⋅ уп — объемный и поверхностный ток утеч- ки; I ⋅ упз — поверхностный ток утечки от загряз- нения; I ⋅ 1 — ток, обусловленный емкостью C0 между фланцами через тело изолятора; I ⋅ 2 — ток активной проводимости твердого диэлектрика между фланцами R0; I ⋅ 3 — ток абсорбции твердого диэлектрика; I⋅4 — ток, обусловленный емкостью Cп между фланцем изолятора с шиной и токосъем- ным кольцом через воздух и тело изолятора; I⋅5 — ток активной проводимости по поверхности чис- того твердого диэлектрика; I⋅6 — емкостный ток, который создается загрязнением и увлажнением поверхности; I ⋅ 7 — ток активной проводимости через загрязняющий слой на поверхности. Объемный ток утечки I ⋅ уо не зависит от заг- рязнения, в то время как поверхностный ток утеч- ки I ⋅ уп зависит от характера и степени загрязнения, поэтому является информативным параметром для контроля [2]. Вследствие загрязнения и увлажнения повер- хность изолятора становится электропроводной, создавая электрическую емкость к токопроводя- щей шине и заземленным частям, поэтому повер- хностный ток утечки через загрязняющий слой из- меняется в функции продольной координаты x вследствие наличия токов смещения через воздух и тело изолятора. Это предопределяет при мате- матическом моделировании тока утечки рассмат- ривать схему замещения как цепь с распределен- ными параметрами в функции продольной коор- динаты (рис. 2). При разработке математической модели сдела- ны допущения, что погонные параметры: r0, ко- торым моделируется степень загрязнения; C1 — — емкость к фланцу с токопроводящей шиной; C2 — емкость к заземленному фланцу изолятора и заземленных частей, равномерно распределены по всей длине изолятора Н. Это позволило полу- чить упрощенную модель для качественного ис- следования параметров поверхностного тока утеч- ки в конце изолятора решением системы диффе- ренциальных уравнений: − dU dx = I . r0 , − dI . dx = Ujω (C1 + C2) − EjωC1 . (1) Для решения системы (1) запишем начальные условия: напряжение в начале изолятора (x = 0) равно фазному напряжению (U = Uпр);ъ На основании решения системы напряжение в конце изолятора, где находится токосъемное кольцо для выделения поверхностного тока утечки (x ≈ Н), равно нулю (U = 0). На основании решения системы (1) при на- чальных условиях для тока частичное решение I ⋅ упз представим выражением: I . упз = ⎛ ⎜ ⎝ jωE β ⎛ ⎝ C2 − C1 + C2e− βH e− βH − eβH ⎞ ⎠ ⎞ ⎟ ⎠ e− βx + + ⎛ ⎜ ⎝ − jωE (e− βH − eβH) β (C1 + C2 e− βH) ⎞ ⎟ ⎠ eβx , (2) где β = √⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯jωr0 (C1 + C2) — коэффициент, который характеризует изменение тока вдоль оси опорного изолятора вследствие наличия токов смещения че- рез воздух и тело изолятора. Решение (2) в случае x = Н имеет вид I . упз = jωE β (C2e− βH − cth(βH) (C1 + C2e− βH)). Для получения более адекватной модели с целью количественного исследования параметров поверхностного тока утечки в конце изолятора и оценки степени приближения упрощенной модели необходимо учесть зависимость r0, C1, C2 от те- кущей координаты x, что усложняет аналитичес- кое решение системы дифференциальных уравне- ний (1). Поэтому для их решения предложен приб- лиженный метод, при котором поверхность изо- лятора разбивается на N элементарных ячеек с сосредоточенными параметрами (рис. 3). Предпо- ложим, что комплексный поверхностный ток утечки в начале изолятора I1 известен, тогда нап- ряжение U1 будет: U1 = E − I . 1 r1, где r1 — первый элемент массива сопротивлений r.Рис. 2. Схема замещения загрязненной поверхности изолято- ра при распределенных параметрах ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2011 49 Вычислив напряжение U1, сможем найти ток I2: I . 2 = I . 1 + (E − U1) jωC11 − U1 jωC21, где C11 и C21 — соответственно первый элемент массива емкостей к токопроводящей шине C1 и заземленной плоскости C2, а затем, — остальные напряжения и токи: U2 = U1 − I ⋅ 2r2, I ⋅ 3 = I ⋅ 2 + (E − U2)jωC12 − U2jωC22, U3 = U2 − I ⋅ 3r3, I ⋅ 4 = I ⋅ 3 + (E − U3)jωC13 − U3jωC23, ................................................................................., UN = UN − 1 − I ⋅ NrN, I ⋅ N + 1 = = I ⋅ N + (E − UN)jωC1N − UNjωC2N . Напряжение в конце изолятора равняется ну- лю, т. е. UN − I ⋅ N + 1rN + 1 = 0. Итак, решение системы уравнений (1) с учетом зависимости погонных параметров от текущей ко- ординаты x сводится к отысканию такого значения комплексного тока утечки в начале изолятора I1, при котором напряжение в конце (x = Н) равняется нулю. Учитывая, что массивы r, C1 и C2 могут отображать любой характер изменения соответс- твующих параметров от продольной координаты х, предложенным методом возможно получить I = = f(x), U = f(x) с учетом неравномерности расп- ределения параметров схемы замещения. Исследования погонных параметров. Изме- нение погонного сопротивления r0 = f(x) объяс- няется переменной кривизной поверхности изо- лятора. Если предположить, что загрязнение рас- пределено в границах бесконечно малого сектора равномерно, то пределы изменения r0(x) можно оценить из отношения диаметров изолятора (1– – Dmin/Dmax)⋅100 % = (1 – 95/115)⋅100 % = 17 %. Минимальное значение r0 можно найти из пре- дельно допустимого (критического) поверхност- ного тока утечки, который для опорных изолято- ров 10 кВ при равномерном загрязнении и увлаж- нении всей поверхности изолятора составляет 0,36 мА [3]. При критическом значении тока утеч- ки перенапряжение, которое может возникнуть при замыкании на землю (3,2Uф) приведет к пе- рекрытию изолятора с вероятностью 50 %. Приняв Imax = 0,4 мА, получим минимальное значение по- гонного сопротивления 125 кОм/мм. Максималь- ное значение r0 получим 5 МОм/мм, приняв Imin = = 10 мкА. Учитывая сложность аналитического опреде- ления зависимости погонных емкостей C1 = f(x) и C2 = f(x) вследствие переменной кривизны по- верхности изолятора и влияния встроенных флан- цев, указанные зависимости найдены эксперимен- тально. Соответствующие графики для изолятора ИОР-10-750-III приведены на рис. 4. Для изоля- тора ИОР-10-750-I характер зависимостей C1 = f(x) и C2 = f(x) аналогичен. Для дальнейших расчетов получены эмпири- ческие зависимости погонных емкостей от коор- динаты x, которые аппроксимированы парабола- ми. Адекватность полученных уравнений оценена коэффициентом множественной детерминации R2, который находится в пределах от 0,9535 до 0,9971. Расчет среднего значения относительной погреш- ности определения погонной емкости показал, что оно составляет 8,13 %. Моделирование поверхностного тока утечки. По результатам моделирования поверхностного то- ка утечки с использованием упрощенной матема- тической модели с равномерно распределенными параметрами сделаны следующие выводы: – наличие секторного загрязнения незначи- тельно влияет на активную составную тока утечки в конце изолятора; – реактивная составная тока утечки в конце изолятора существенно зависит от величины сектора загрязнения, что позволяет использо- вать ее для определения площади сектора заг- рязнения на поверхности изолятора (величина сектора загрязнения S определяется отношением электропроводной площади загрязненного сек- тора к общей площади изолятора). Так, напри- мер, для изолятора ИОР-10-750-III при r0 = = 1 МОм/мм и при S = 1 реактивная состав- ляющая поверхностного тока утечки в конце изолятора составляет 42 мкА, при S = 0,5—19 мкА, при S = 0,25—6 мкА (рис. 5). Рис. 3. Схема замещения поверхности изолятора при сосре- доточенных параметрах Рис. 4. График зависимости погонных емкостей от продоль- ной координаты для изолятора ИОР-10-750-III при различ- ных значениях сектора загрязнения: 1, 2 — соответственно полная поверхность к шине и плоскости; 3, 4 — соответствен- но 1/2 поверхности к шине и плоскости; 5, 6 — соответствен- но 1/4 поверхности к шине и плоскости 50 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2011 Моделирование поверхностного тока утечки с учетом неравномерности распределения парамет- ров позволяет сделать следующие выводы: 1) как и в модели с равномерным распереде- лением параметров секторное загрязнение почти не влияет на активную составляющую тока утечки в конце изолятора; 2) прослеживается зависимость между значе- нием реактивной составляющей в поверхностном токе утечки и сектором загрязнения (рис. 6). Расхождение значений реактивных составляю- щих поверхностного тока утечки, вычисленных по обеим математическим моделям, показывает не- обходимость принятия более адекватной матема- тической модели с учетом неравномерности рас- пределения погонных параметров. Зависимость реактивной составляющей от ве- личины сектора загрязнения позволяет использо- вать угол сдвига фазы поверхностного тока утечки в качестве информативного параметра для конт- роля степени секторного загрязнения. Для определения взаимосвязи сектора загряз- нения с составляющими комплексного поверхнос- тного тока утечки выполнен множественный не- линейный регрессионный анализ результатов ма- тематического моделирования с учетом неравно- мерности распределения погонных параметров. Полученные уравнения регрессии имеют вид: — для изолятора ИОР-10-750-I S = 0,21073 Ip − 1,8593 ⋅ 10−4 Ia Ip + + 4,4481 ⋅ 10−7 Ia 2 + 5,4231 ⋅10−8(Ia Ip)2, (3) — для изолятора ИОР-10-750-III S = − 3,4372 ⋅10−3Ia + 0,27073 Ip + + 6,4502 ⋅10−6Ia 2 − 1,3651 ⋅10−2Ip 2 , (4) где Iа, Iр — соответственно активная и реактивная составляющая поверхностного тока утечки в конце изолятора; S — величина проводящего сектора. Система технической диагностики. В основу разработанной системы технической диагностики положено уравнение преобразования, которое свя- зывает первичные параметры (величину сектора загрязнения, температуру и влажность воздуха, температуру изолятора, приложенное напряже- ние) с критическим значением поверхностного то- ка утечки. Уравнение преобразования получено следующим образом. Обработкой результатов физического эксперимента получена статисти- ческая зависимость поверхностного тока утечки от факторов окружающей среды и характерис- тик загрязняющего слоя, адекватность которой оценена коэффициентом R2 = 0,946. Путем под- становки знчений парметров наиболее неблагопри- ятных факторов окружающей среды (W = 100 %, tиз – tвоз = –2°С) и предельно допустимого тока утечки для равномерно загрязненного изолятора ( I′кр= 0,36 мА) определена максимально допус- тимая плотность ионообразующего вещества заг- рязнения (μкр=0,466⋅10-2мг/см2) [3]. С учетом пря- мо пропорциональной зависимости Iкр от величи- ны сектора загрязнения и приложенного напря- жения, а также после подстановки μкр в статис- тическую зависимость поверхностного тока утеч- ки от факторов окружающей среды и характерис- тик загрязняющего слоя получено уравнение пре- образования, которое имеет вид: Iкp = U Uн (1,58314 + 0,4249 Δt + 0,0082938 Δt2 − (5) − 0,04723 W + 0,000333034 W2 − 0,0050654 ΔtW)S, где U — фактическое значение приложенного к изолятору напряжения; Uн — номинальное зна- чение фазного напряжения сети; Δt = tиз– tвоз — разница между температурой изолятора tиз и воз- духа tвоз, °С; W — относительная влажность, %. Принцип работы системы технической диаг- ностики степени загрязнения состоит в следую- щем (рис. 7). Для разделения поверхностного тока утечки на составляющие к блоку 1 подается опорное фазное Рис. 5. Графики зависимости реактивной составляющей по- верхностного тока утечки в конце изолятора от погонного сопротивления при различных значениях сектора загрязне- ния (модель с равномерно распределенными параметрами): 1–3 — ИОР-10-750-I (соответственно полная поверхность; 1/2 и 1/4); 4–6 — ИОР-10-750-III (соответственно полная по- верхность; 1/2 и 1/4) Рис. 6. Графики зависимости реактивной составляющей по- верхностного тока утечки в конце изолятора от погонного сопротивления (модель с неравномерно распределенными па- раметрами) (обозначения те же, что и на рис. 5) ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2011 51 напряжение сети Uс от трансформатора напряже- ния TV и поверхностный ток утечки Iуп. В блоке 1 определяется угол сдвига фаз между Uс и по- верхностным током Iуп, а по его значению — со- ответственно активная Iа и реактивная Iр состав- ляющие Iуп, которые приводятся к номинальному напряжению сети по значению Uс. Далее в блоке 2 происходит определение величины сектора заг- рязнения S по значениям Iа и Iр соответственно вы- ражениям (3) или (4). Значения S вместе с величиной влажности окружающего изолятор воздуха W и тем- пературы tвоз, а также температурой изолятора tиз, от блока датчиков 3 и напряжением Uс подается в блок 4 для определения критического тока утечки Iкр из уравнения преобразования (5). Для диагностирования опасного уровня заг- рязнения необходимо сравнить полученный Iкр с тем, что протекает в данное время Iуп. Воз- можны два случая: при Iкр ≤ Iуп уровень загрязнения критический и в ближайшее время необходимо провести очис- тку изоляции; при Iкр > Iуп запас изоляционной прочности достаточен и изоляторы могут эксплуатироваться и дальше без очистки. Если система определяет опасный уровень заг- рязнения, то оповещает обслуживающий персонал через средства сигнализации 6. В случае работы подстанции без обслуживающего персонала сиг- нал из блока 5 поступает в телемеханический ка- нал связи, который оповестит центральный дис- петчерский пункт об опасном уровне загрязнения на данной подстанции [4]. На рис. 8 приведена функциональная схема раз- работанного прибора, который является частью предложенной системы технической диагностики и измеряет следующие величины: фазу поверхност- ного тока утечки; амплитудные значения первых гармоник приложенного к изолятору напряжения и тока утечки; влажность и температуру окружающе- го изолятор воздуха; температуру изолятора. Основной элемент измерительного устройства — микроконтроллер ATmega16. Измерение тем- ператур осуществляется цифровыми датчиками DS18B20 с дискретностью 0,1 °С при абсолютной погрешности измерения ±0,5 °С. Измерения влаж- ности осуществляется аналоговым датчиком влаж- ности НIН-4000-003 с точностью ±0,5 %. Для отображения измеренных величин используется информационная LCD-панель. В разработанном макете прибора учтена возможность нелинейных искажений приложенного к изолятору сетевого напряжения и тока утечки, для этого использован ортогональный метод определения угла сдвига фаз с цифровой обработкой сигналов. Прибор предус- матривает возможность подключения к ПК через интерфейс RS-232 для дальнейшей обработки из- меренных величин. Выводы На основе анализа методов контроля степени загрязнения изоляторов под высоким напряжени- Рис. 7. Блок-схема системы технической диагностики степени секторных загрязнений поверхности высоковольтных опорных изоляторов под рабочим напряжением: 1 — блок определения активной и реактивной составляющей поверхностного тока утечки; 2 — блок вычисления величины сектора загрязнения; 3 — блок датчиков влажности и температуры; 4 — блок определения критического тока утечки; 5 — блок сравнения; 6 — блок сигнализации Рис. 8. Функциональная схема измерительного устройства 52 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2011 ем установлено, что необходимо усовершенство- вать метод электрического контроля путем учета площади сектора загрязнения, влияния влажности и температуры воздуха, температуры изолятора, отклонения рабочего напряжения. Анализ характера тока утечки через загрязнен- ный изолятор выявил в поверхностном токе ре- активную составляющую, которая возникает за счет электропроводной электрической емкости вследствие загрязнения поверхности. На основе математической модели процессов протекания комплексного поверхностного тока утечки в слое загрязнения на поверхности изолятора исследованы параметры тока, которые позволяют вычислять составляющие тока в зависимости от ве- личины сектора загрязнения. Малые значения угла сдвига фазы тока (до 0,1°) обусловливают требова- ние высокой чувствительности системы техничес- кой диагностики при измерении фазы. Получено выражение для вычисления величи- ны сектора загрязнения по активной и реактивной составляющим поверхностного тока утечки, что позволило повысить точность электрического ме- тода контроля путем перерасчета значения кри- тического тока утечки пропорционально величине сектора загрязнения. Получено уравнение преобразования для кри- тического поверхностного тока утечки в зависи- мости от разницы температур между изолятором и воздухом, относительной влажности воздуха, рабочего напряжения и величины сектора загряз- нения, которое позволяет рассчитать предельно допустимый поверхностный ток утечки, с учетом их влияния и определять своевременность очис- тки изоляции. Разработана блок-схема системы технической диагностики степени секторных загрязнений высо- ковольтных изоляторов под рабочим напряжением, которая в отличие от существующих использует усо- вершенствованный метод электрического контроля по комплексному значению поверхностного тока утечки с учетом факторов окружающей среды и от- клонения рабочего напряжения. 1. Котиш А. І., Орлович А. Ю., Серебренніков С. В. Авто- матизована система контролю за станом ізоляції в повітряних мережах напругою 10…35 кВ // Технич. ди- агностика и неразруш. контроль. — 2000. — №4. — С. 62–65. 2. Серебренніков С. В., Сіріков О. І. Вибір інформативних параметрів для контролю забрудненості високовольтних ізоляторів: Зб. наук. праць. — Львів: Фізико-механічний ін-т ім. Г. В. Карпенка НАН України, 2006. — Вип. 11. — С. 224–229. 3. Орлович А. Ю., Плєшков П. Г., Серебренніков С. В., Сіріков О. І. Визначення критичного струму витоку для контролю секторних забруднень високовольтних ізоля- торів: Загальнодержавний міжвідомчий наук.-техн. зб. «Конструювання, виробництво та експлуатація сільсько- господарських машин» — Вип. 40. — Ч. II. — Кіровог- рад: КНТУ, 2010. — С. 210–214. 4. Козловский О. А., Орлович А. Е., Серебренников С. В. Ав- томатизированная система прогнозирования разрушаю- щих атмосферных нагрузок на элементах конструкций воздушных линий электропередач // Техн. диагностика и неразруш. контроль. — 2002. — № 2. — С. 46–48. Поступила в редакцию 15.12.2010 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №1,2011 53

Автоматизированный электрический контроль состояния высоковольтных изоляторов под напряжением

Institution

Ähnliche Einträge