Complex remote diagnostics of defects in the insulation of high-voltage equipment

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A methodology and a system for complex remote diagnostics of insulation elements of high-voltage equipment of substations and power transmission lines, including support, suspended and through-pass insulators, have been developed. The developed system is based on the principle of simultaneous measurement and subsequent analysis of a set of characteristics of partial discharges by high-frequency (400—800 MHz) and acoustic (30 kHz) sensors. Using this system, more than 50 specimens of polymer (LC70/35) and porcelain (IOS110/400) insulators were examined during their operating mode. As a result, the amplitude-phase diagrams of partial discharge parameters were obtained, which can be used to determine the type and degree of influence of the defect on the insulation object. The features of defects for 35 and 110 kV electrical networks have been studied.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. А. Golenishchev-Kutuzov

Kazan State Power Engineering University

Email: campoce6e@gmail.com
Russian Federation, Kazan

A. V. Golenishchev-Kutuzov

Kazan State Power Engineering University

Email: campoce6e@gmail.com
Russian Federation, Kazan

A. V. Semennikov

Kazan State Power Engineering University

Author for correspondence.
Email: campoce6e@gmail.com
Russian Federation, Kazan

R. I. Kalimullin

Kazan State Power Engineering University

Email: campoce6e@gmail.com
Russian Federation, Kazan

D. A. Ivanov

Kazan State Power Engineering University

Email: campoce6e@gmail.com
Russian Federation, Kazan

References

  1. Ушаков В.Я. Изоляция установок высокого напряжения. М.: Энергоатомиздат, 1994. 496 с.
  2. Кучинский Г.С. Частичные разряды в высоковольтных конструкциях. М.-Л.: Энергия, 1979. 270 с.
  3. Kreuger F.H. Partial discharge detection in high voltage equipment. London, Boston: Butterworths, 1989. 193 p.
  4. Вдовико В.П. Частичные разряды в диагностировании высоковольтного оборудования. Новосибирск: Наука, 2008. 156 с.
  5. Русов В.А. Измерение частичных разрядов в изоляции высоковольтного оборудования. Екатеринбург: Изд-во УрГУПС, 2011. 368 с.
  6. ГОСТ 27.002-2015. Надежность в технике (ССНТ). Термины и определения (с поправкой). Официальное издание. М.: Стандартинформ, 2016.
  7. ГОСТ 20074-83 (СТ СЭВ 20074-83). Электрооборудование и электроустановки. Метод измерения характеристик и частичных разрядов. М.: Издательство стандартов, 1983.
  8. IEC TS62478:2016 High voltage test techniques — Measurement of partial discharges by electromagnetic and acoustic methods. Technical Specification. 2016.
  9. Knowledge rules for partial discharge diagnosis in service: CIGRE TF 15.11/33.03.02. Technical Brochure CIGRE, 226. Paris, 2003.
  10. Туржин А.В. // Электроэнергия. Передача и распределение. 2017. № 3(42). С. 120.
  11. СТО 34.01-1.3-018-2020 Изоляторы полимерные подвесные и опорные на напряжение 6—750 кВ. Стандарт организации ПАО “Россети”, 2020. 77 с.
  12. Heitz Ch. // J. Phys. D. Appl. Phys. 1999. V. 32. P. 1012.
  13. Захаров А.А., Голенищев-Кутузов А.В., Федоров Г.С. // Изв. вузов. Пробл. энергетики. 2005. № 11—12. С. 93.
  14. Овсянников А.Г. Частичные разряды и диагностирование оборудования высокого напряжения. Новосибирск: Изд. НГТУ, 2023. 256 с.
  15. Аввакумов М.В., Голенищев-Кутузов А.В. // Изв. вузов. Пробл. энергетики. 2003. № 5—6. С. 130.
  16. Голенищев-Кутузов А.В., Иванов Д.А., Калимуллин Р.И., Семенников А.В. // Изв. РАН. Сер. физ. 2020. Т. 84. № 12. С. 1763, Golenishchev-Kutuzov A.V., Ivanov D.A., Kalimullin R.I., Semennikov A.V. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2020. V. 84. No. 12. P. 1502.
  17. Голенищев-Кутузов В.А., Голенищев-Кутузов А.В., Семенников А.В. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2022. Т. 86. № 11. С. 1660, Golenishchev-Kutuzov V.A., Golenishchev-Kutuzov A.V., Semennikov A.V. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2022. V. 86. No. 11. P. 1376.
  18. Иванов Д.А., Садыков М.Ф., Ярославский Д.А. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2021. Т. 85. № 11. С. 1596, Ivanov D.A., Sadykov M.F., Yaroslavsky D.A. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2021. V. 85. No. 11. P. 1258.
  19. Голенищев-Кутузов А.В., Голенищев-Кутузов В.А., Иванов Д.А. и др. // Изв. вузов. Пробл. энергетики. 2016. № 5—6. С. 87.
  20. Callender G., Golosnoy I., Rapisarda P., Lewin P. // J. Phys. D. Appl. Phys. 2018. V. 51. No. 12. Art. No. 125601.
  21. Месяц Г.А. // УФН. 2006. Т. 176. № 10. С. 1069, Mesyats G.A. // Phys. Usp. 2006. V. 49. No. 10. P. 1045.
  22. Голенищев-Кутузов А.В., Голенищев-Кутузов В.А., Иванов Д.А., Марданов Г.Д. // Изв. вузов. Пробл. энергетики. 2018. Т. 20. № 3—4. С. 99.
  23. Коробейников С.М., Овсянников А.Г. Физические механизмы частичных разрядов. Новосибирск: Изд. НГТУ, 2022. 266 с.
  24. Rodríguez-Serna J.M., Albarracín-Sánchez R. // Polymers. 2021. V. 13. Art. No. 324.
  25. Borghei M., Ghassemi M., Rodríguez-Serna J.M., Albarracín-Sánchez R. // IEEE Trans. Power Deliv. 2021. V. 36. No. 4. P. 2570.
  26. Sekii Y. // IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 2010. V. 17. No. 1. P. 116.
  27. Ильина Е.В., Растегняев Д.Ю. // Энергоэксперт. 2014. № 4. С. 70.
  28. Pan C., Wu K., Chen G. et al. // IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 2020. V. 27. No. 6. P. 1951.
  29. Голенищев-Кутузов В.А., Абдуллазянов Э.Ю., Голенищев-Кутузов А.В. и др. // В кн.: Новые технологии, материалы и оборудование в энергетике. Т. III. Качество энергоснабжения, энергоэффективность и экология. Казань: КГЭУ, 2018. С. 44.
  30. Голенищев-Кутузов В.А., Голенищев-Кутузов А.В., Семенников А.В. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2023. Т. 87. № 12. С. 1823, Golenishchev-Kutuzov V.A., Golenishchev-Kutuzov A.V., Semennikov A.V. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023. V. 87. No. 12. P. 1894.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Diagram of the distribution of the electric field in the defect cavity depending on the phase of the applied field Ea: 1 — application of the field Ea in the defect cavity, 2 — field of induced charges Ei on the dielectric surfaces of the cavity, 3 — total field in the cavity Eg = Ei ± Ea.

Download (155KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Amplitude-phase characteristics of PDs detected by electromagnetic (a) and acoustic (b) sensors, and phase distribution of the number of PDs (c) detected by the electromagnetic sensor, for a defect-free, operational polymer insulator (left), as well as for a defect-free porcelain insulator (right).

Download (517KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Amplitude-phase characteristics of PD (a) and phase distribution of the number of PD (b), detected by electromagnetic (left) and acoustic (right) sensors for a defective porcelain insulator.

Download (423KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Amplitude-phase characteristics of PD (a) and phase distribution of the number of PD (b), detected by electromagnetic (left) and acoustic (right) sensors, for a polymer insulator close in condition to a defective one.

Download (362KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Amplitude-phase characteristics of PD (a) and phase distribution of the number of PD (b), detected by electromagnetic (left) and acoustic (right) sensors for a defective porcelain insulator.

Download (422KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Configuration of the defect between the flange and the casing of the WI: 1 - metal flange, 2 - defect cavity, 3 - protective dielectric casing, 4 - fiberglass rod, 5 - streamer, 6 - propagation of PD along the dielectric surface of the defect.

Download (175KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Amplitude-phase characteristics of PD (a) and phase distribution of the number of PD (b), detected by electromagnetic (left) and acoustic (right) sensors for a defective porcelain insulator.

Download (355KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».