Экспериментальное определение частичных разрядов в макете цифрового измерительного трансформатора дифференциальным методом
А.В. Гусенков, В.Д. Лебедев, С.Н. Литвинов, С.А. Словесный, А.А. Яблоков
Вестник ИГЭУ, 2019 г. выпуск 2, сс. 32—42
Скачать PDF
Состояние вопроса. В настоящее время в электроэнергетике реализуется концепция интеллектуальной электроэнергетической системы, важными элементами которой являются высоковольтные цифровые трансформаторы тока и напряжения. Отсутствие опыта эксплуатации и показателей надежности их работы замедляет внедрение цифровых технологий в электроэнергетику. Одной из основных причин повреждения высоковольтного оборудования является повреждение изоляции. Наиболее информативными характеристиками, определяемыми в процессе оценки состояния изоляции, являются характеристики частичных разрядов. Эти характеристики нормируются для вращающихся электрических машин и силовых трансформаторов и измеряются внешним для них оборудованием. Существующие решения анализа частичных разрядов не могут быть использованы для цифровых трансформаторов тока и напряжения, поскольку отсутствуют критерии перехода в неработоспособное состояние инновационного оборудования с комплексной изоляцией. В связи с этим актуальным является исследование возможности экспериментального определения характеристик частичных разрядов в изоляции цифровых трансформаторов тока и напряжения с помощью встроенных индуктивных датчиков, для разработки метода контроля технического состояния цифровых трансформаторов тока и напряжения и повышения их надежности.
Материалы и методы. В работе используются макет цифровых трансформаторов тока и напряжения, высоковольтная испытательная установка, цифровой многоканальный осциллограф, индуктивные датчики. Программа эксперимента включает: обнаружение частичных разрядов в макете цифровых трансформаторов тока и напряжения внешней мостовой схемой, регистрацию напряжения возникновения частичных разрядов в моделируемой дефектной области, измерение соответствующей величины кажущегося заряда частичного разряда, обнаружение частичных разрядов в макете цифровых трансформаторов тока и напряжения дифференциальным методом с помощью встраиваемых индуктивных датчиков.
Результаты. Экспериментально измерены характеристики частичных разрядов, возникающих в моделируемой дефектной зоне макета цифровых трансформаторов тока и напряжения. Зарегистрированное на встроенном индуктивном датчике импульсное напряжение, соответствующее кажущемуся заряду 80 пКл, составило 600 мВ при значении испытательного напряжения 2,7 кВ.
Выводы. Встраиваемые индуктивные датчики позволяют реализовать метод контроля состояния изоляции цифровых трансформаторов тока и напряжения по характеристикам частичных разрядов не только в процессе изготовления, но и в процессе эксплуатации, расширяя функционал электронного (микропроцессорного) блока и повышая надежность цифровых трансформаторов тока и напряжения.
- David A. Nattrass. Partial Discharge Measurement and Interpretation // IEEE Eltctical insulation Magazine. – May/June 1988. – Vol. 4, № 3. – P. 10–23.
- Vahidinasab V., Mosallanejad A., Gholami A. Partial Discharge Theory, Modeling and Applications To Electrical Machines. roc. of the 5th WSEAS/IASME Int. Conf. on Electric Power Systems, High Voltages, Electric Machines. Tenerife, Spain, December 16–18, 2005. – P. 130–135.
- Коробейников С.М., Вечёркин М.В. Физика возникновения, характеристика и классификация частичных разрядов в высоковольтном оборудовании // Электротехнические системы и комплексы. – 2010. – № 18. – С. 204–212.
- Кучинский Г.С. Частичные разряды в высоковольтных конструкциях. – Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1979. – 224 с.
- Michael G. Danikas, Grigorios E. Vassiliadis. Models of partial discharges (PD) in enclosed cavities in solid dielectrics: a study of the relationship of pd magnitudes to the sensitivity of pd detectors and some further comments on insulation lifetime // Journal of ELECTRICAL ENGINEERING. – 2003. – Vol. 54, No. 5–6. – Р. 132–135.
- George Callender. Modelling Partial Discharge in Gaseous Voids: Thesis of the degree of Doctor of Philosophy. – March 26, 2018.
- Pedersen A., Crichton G.C., McAllister I.W. The Theory and Measurement of Partial Transients // IEEE Transactions on Electrical Insulation. – June 1991. – Vol. 26, No. 3. – P. 487–497.
- Bartnikas R. Partial Discharges. Their Mechanism, Detection and Measurement // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. – October 2002. – Vol. 9, No. 5. – P. 763–808.
- Словесный С.А. Применение мостовых схем для регистрации частичных разрядов в изоляции высоковольтного оборудования // VI Междунар. науч.-практ. конф. «Повышение эффективности энергетического оборудования». – Иваново, 2011. – С. 469–472.