Влияние температуры на диэлектрический отклик изоляционной системы высоковольтного оборудования
Ключевые слова:
ток поляризации, ток деполяризации, диэлектрический отклик, изоляционная система, высоковольтное оборудование
Аннотация
Современные подходы к оценке состояния высоковольтного оборудования основаны на измерении параметров изоляционной системы. В мировой практике для оценки качества диэлектрической изоляции все чаще используют методы измерения токов поляризации и деполяризации в диэлектрике. При этом предполагается, что поляризационные процессы определяются состоянием диэлектрика, влияние же внешних факторов на результаты измерений, как правило, не учитывается. Статья посвящена исследованию влияния внешних эксплуатационных факторов (температура, приложенное тестовое напряжение) на токи поляризации и деполяризации, а также диэлектрический отклик системы. В результате эксперимента установлены зависимости токов поляризации и деполяризации от температуры и приложенного тестового напряжения. Обнаружено, что функция диэлектрического отклика не зависит от тестового напряжения только при температуре ниже 60 оС, что требует корректировки методик интерпретации результатов диагностики высоковольтного оборудования, полученных при более высоких значениях температуры. Дано теоретическое обоснование установленных зависимостей на основе физических процессов, протекающих в диэлектрике. Полученные результаты могут быть использованы при оценке состояния и интерпретации результатов диагностики изоляционной системы высоковольтного электрооборудования (силовые трансформаторы, электродвигатели, кабели и др.).
Литература
1. Макаревич Л.В., Шифрин Л.Н., Алпатов М.Е. Современные тенденции в создании и диагностике силовых трансформаторов больших мощностей. – Известия РАН. Энергетика, 2008, № 1, с. 45–69.
2. ГОСТ 11677-85. Трансформаторы силовые. Общие технические условия. М.: ИПК Издательство Стандартов, 2002, 39 с.
3. Львов М.Ю., Львов Ю.Н. Оценка технического состояния силовых трансформаторов и автотрансформаторов напряжением 110 кВ и выше (развитие нормативно-технической документации). – Энергия единой сети, 2021, №. 2 (57), с. 33–41.
4. Молчанов М.В. и др. Прогнозирование остаточного срока службы силовых масляных трансформаторов на основании данных мониторинга. – Известия ТулГУ. Технические науки, 2021, № 9, с. 518–526.
5. Роженцова Н.В., Галяутдинова А.Р. Анализ методов диагностики силовых трансформаторов. – Энергетика и энергосбережение: теория и практика, 2018, с. 431–434.
6. Назарычев А.Н., Мельникова О.С., Сулыненков И.Н. Диагностика главной изоляции силовых трансформаторов по статистическому критерию электрической прочности масла. – Электричество, 2022, № 9, c. 22–32.
7. Помогаев Ю.М., Картавцев В.В., Лакомов И.В. Диагностика изоляции электрооборудования. – Вестник Воронежского государственного аграрного университета, 2016, № 1 (48), с. 98–104.
8. Амброзевич С.А. и др. К методике токов поляризации-деполяризации для диагностики качества диэлектрической изоляции. – Известия вузов. Физика, 2015, т. 58, № 9, с. 71–77.
9. Рогальски П. Установка, методика и результаты измерений электрических параметров композита электротехнический картон-трансформаторное масло. – Приборы и методы измерений, 2020, № 3, с. 187–195.
10. Чернышев В.А., Чернов В.А., Кисляков М.А. Оценка состояния изоляции силовых трансформаторов на основе исследования поляризационных процессов. – Электрика, 2009, № 12, с. 26–30.
11. Зенова Е.В., Чернышев В.А., Чернов В.А. Спектры токов поляризации изоляционных промежутков маслонаполненного оборудования и их диагностические возможности. – II Всероссийская научно-практическая конференция Энерго-12. Повышение надежности и эффективности эксплуатации электрических станций и энергетических систем, 2012, с. 60–62.
12. Saha T.K., Purkait Р. Investigations of Temperature Effects on the Dielectric Response Measurements of Transformer Oil-Paper Insulation System. – IEEE Transactions on Power Delivery, 2008, vol. 23, No. 1, pp. 252–260, DOI: 10.1109/TPWRD.2007.911123.
13. Ambrozevich S.A. et al. Physics of Semiconductors and Dielectrics to a Method of Polarization-Depolarization Currents for Diagnosis of Dielectric Isolation. – Russian Physics Journal, 2016, vol. 58, No. 9, pp. 1284–1290, DOI: 10.1007/s11182-016-0644-8.
14. Birlasekaran S., Xingzhou Y. Relaxation Studies on Power Equipment. – IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 2003, vol. 10, No. 6, pp. 1061–1077, DOI: 10.1109/TDEI.2003.1255784.
15. Kumar A. et al. Investigation of Polarization and Depolarization Current for Evaluation of Moisture in Oil-Pressboard Insulation. – International Journal of Computer and Electrical Engineering, 2011, vol. 3, No. 6, pp. 853–856, DOI: 10.1109/TDEI.2004.1266329.
16. Sunthrasakaran N. et al. Application of Polarization and Depolarization Current in High Voltage Insulator. A Review. – International Journal of Integrated Engineering, 2020, vol. 12, Nо. 2, pp. 159–169, DOI:10.30880/ijie.2020.12.02.019.
17. Ренне В.Т. Электрические конденсаторы. Л.: Энергия, 1969, 592 с.
18. Patel P., Perkins M. DFR - An Excellent Diagnostic Tool for Power Transformers. – Weidmann Annual Diagnostic Solutions Technical Conference, 2008, pp. 1–16.
#
1. Makarevich L.V., Shifrin L.N., Alpatov M.E. Izvestiya RAN. Energetika – in Russ. (News of the Russian Academy of Sciences. Power Engineering), 2008, No. 1, pp. 45–69.
2. GOST 11677-85. Transformatory silovye. Obshchie tehnicheskie usloviya (Power Transformers. General Technical Conditions). M.: IPK Izdatel’stvo Standartov, 2002, 39 p.
3. L’vov M.Yu., L’vov Yu.N. Energiya edinoy seti – in Russ. (Uni-fied Grid Energy), 2021, №. 2 (57), pp. 33–41.
4. Molchanov M.V. et al. Izvestiya TulGU. Tehnicheskie nauki – in Russ. (News of Tula State University. Engineering Sciences), 2021, No. 9, pp. 518–526.
5. Rozhentsova N.V., Galyautdinova A.R. Energetika i energo-sberezhenie: teoriya i praktika – in Russ. (Energy and Energy Saving: Theory and Practice), 2018, pp. 431–434.
6. Nazarychev A.N., Mel’nikova O.S., Sulynenkov I.N. Elektri-chestvo – in Russ. (Electricity), 2022, No. 9, pp. 22–32.
7. Pomogaev Yu.M., Kartavtsev V.V., Lakomov I.V. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta – in Russ. (Bulletin of the Voronezh State Agrarian University), 2016, No. 1 (48), pp. 98–104.
8. Ambrozevich S.A. et al. Izvestiya vuzov. Fizika – in Russ. (News of Higher Educational Institutions. Physics), 2015, vol. 58, No. 9, pp. 71–77.
9. Rogal’ski P. Pribory i metody izmereniy – in Russ. (Instruments and Methods of Measurement), 2020, No. 3, pp. 187–195.
10. Chernyshev V.A., Chernov V.A., Kislyakov M.A. Elektrika – in Russ. (Electrics), 2009, No. 12, pp. 26–30.
11. Zenova E.V., Chernyshev V.A., Chernov V.A. II Vseros-siyskaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya Energo-12. Povyshenie nadezhnosti i effektivnosti ekspluatatsii elektricheskih stantsiy i energeticheskih sistem – in Russ. (II All-Russian Scientific and Practical Conference Energo-12. Improving the Reliability and Efficiency of Operation of Electric Power Plants and Energy Systems), 2012, pp. 60–62.
12. Saha T.K., Purkait R. Investigations of Temperature Effects on the Dielectric Response Measurements of Transformer Oil-Paper Insulation System. – IEEE Transactions on Power Delivery, 2008, vol. 23, No. 1, pp. 252–260, DOI: 10.1109/TPWRD.2007.911123.
13. Ambrozevich S.A. et al. Physics of Semiconductors and Dielectrics to a Method of Polarization-Depolarization Currents for Diagnosis of Dielectric Isolation. – Russian Physics Journal, 2016, vol. 58, No. 9, pp. 1284–1290, DOI: 10.1007/s11182-016-0644-8.
14. Birlasekaran S., Xingzhou Y. Relaxation Studies on Power Equipment. – IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 2003, vol. 10, No. 6, pp. 1061–1077, DOI: 10.1109/TDEI. 2003.1255784.
15. Kumar A. et al. Investigation of Polarization and Depolarization Current for Evaluation of Moisture in Oil-Pressboard Insulation. – International Journal of Computer and Electrical Engineering, 2011, vol. 3, No. 6, pp. 853–856, DOI: 10.1109/TDEI.2004.1266329.
16. Sunthrasakaran N. et al. Application of Polarization and Depolarization Current in High Voltage Insulator. A Review. – International Journal of Integrated Engineering, 2020, vol. 12, No. 2, pp. 159–169, DOI:10.30880/ijie.2020.12.02.019.
17. Renne V.T. Elektricheskie kondensatory (Electrical Capaci-tors). L.: Energiya, 1969, 592 p.
18. Patel P., Perkins M. DFR – An Excellent Diagnostic Tool for Power Transformers. – Weidmann Annual Diagnostic Solutions Technical Conference, 2008, pp. 1–16
2. ГОСТ 11677-85. Трансформаторы силовые. Общие технические условия. М.: ИПК Издательство Стандартов, 2002, 39 с.
3. Львов М.Ю., Львов Ю.Н. Оценка технического состояния силовых трансформаторов и автотрансформаторов напряжением 110 кВ и выше (развитие нормативно-технической документации). – Энергия единой сети, 2021, №. 2 (57), с. 33–41.
4. Молчанов М.В. и др. Прогнозирование остаточного срока службы силовых масляных трансформаторов на основании данных мониторинга. – Известия ТулГУ. Технические науки, 2021, № 9, с. 518–526.
5. Роженцова Н.В., Галяутдинова А.Р. Анализ методов диагностики силовых трансформаторов. – Энергетика и энергосбережение: теория и практика, 2018, с. 431–434.
6. Назарычев А.Н., Мельникова О.С., Сулыненков И.Н. Диагностика главной изоляции силовых трансформаторов по статистическому критерию электрической прочности масла. – Электричество, 2022, № 9, c. 22–32.
7. Помогаев Ю.М., Картавцев В.В., Лакомов И.В. Диагностика изоляции электрооборудования. – Вестник Воронежского государственного аграрного университета, 2016, № 1 (48), с. 98–104.
8. Амброзевич С.А. и др. К методике токов поляризации-деполяризации для диагностики качества диэлектрической изоляции. – Известия вузов. Физика, 2015, т. 58, № 9, с. 71–77.
9. Рогальски П. Установка, методика и результаты измерений электрических параметров композита электротехнический картон-трансформаторное масло. – Приборы и методы измерений, 2020, № 3, с. 187–195.
10. Чернышев В.А., Чернов В.А., Кисляков М.А. Оценка состояния изоляции силовых трансформаторов на основе исследования поляризационных процессов. – Электрика, 2009, № 12, с. 26–30.
11. Зенова Е.В., Чернышев В.А., Чернов В.А. Спектры токов поляризации изоляционных промежутков маслонаполненного оборудования и их диагностические возможности. – II Всероссийская научно-практическая конференция Энерго-12. Повышение надежности и эффективности эксплуатации электрических станций и энергетических систем, 2012, с. 60–62.
12. Saha T.K., Purkait Р. Investigations of Temperature Effects on the Dielectric Response Measurements of Transformer Oil-Paper Insulation System. – IEEE Transactions on Power Delivery, 2008, vol. 23, No. 1, pp. 252–260, DOI: 10.1109/TPWRD.2007.911123.
13. Ambrozevich S.A. et al. Physics of Semiconductors and Dielectrics to a Method of Polarization-Depolarization Currents for Diagnosis of Dielectric Isolation. – Russian Physics Journal, 2016, vol. 58, No. 9, pp. 1284–1290, DOI: 10.1007/s11182-016-0644-8.
14. Birlasekaran S., Xingzhou Y. Relaxation Studies on Power Equipment. – IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 2003, vol. 10, No. 6, pp. 1061–1077, DOI: 10.1109/TDEI.2003.1255784.
15. Kumar A. et al. Investigation of Polarization and Depolarization Current for Evaluation of Moisture in Oil-Pressboard Insulation. – International Journal of Computer and Electrical Engineering, 2011, vol. 3, No. 6, pp. 853–856, DOI: 10.1109/TDEI.2004.1266329.
16. Sunthrasakaran N. et al. Application of Polarization and Depolarization Current in High Voltage Insulator. A Review. – International Journal of Integrated Engineering, 2020, vol. 12, Nо. 2, pp. 159–169, DOI:10.30880/ijie.2020.12.02.019.
17. Ренне В.Т. Электрические конденсаторы. Л.: Энергия, 1969, 592 с.
18. Patel P., Perkins M. DFR - An Excellent Diagnostic Tool for Power Transformers. – Weidmann Annual Diagnostic Solutions Technical Conference, 2008, pp. 1–16.
#
1. Makarevich L.V., Shifrin L.N., Alpatov M.E. Izvestiya RAN. Energetika – in Russ. (News of the Russian Academy of Sciences. Power Engineering), 2008, No. 1, pp. 45–69.
2. GOST 11677-85. Transformatory silovye. Obshchie tehnicheskie usloviya (Power Transformers. General Technical Conditions). M.: IPK Izdatel’stvo Standartov, 2002, 39 p.
3. L’vov M.Yu., L’vov Yu.N. Energiya edinoy seti – in Russ. (Uni-fied Grid Energy), 2021, №. 2 (57), pp. 33–41.
4. Molchanov M.V. et al. Izvestiya TulGU. Tehnicheskie nauki – in Russ. (News of Tula State University. Engineering Sciences), 2021, No. 9, pp. 518–526.
5. Rozhentsova N.V., Galyautdinova A.R. Energetika i energo-sberezhenie: teoriya i praktika – in Russ. (Energy and Energy Saving: Theory and Practice), 2018, pp. 431–434.
6. Nazarychev A.N., Mel’nikova O.S., Sulynenkov I.N. Elektri-chestvo – in Russ. (Electricity), 2022, No. 9, pp. 22–32.
7. Pomogaev Yu.M., Kartavtsev V.V., Lakomov I.V. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta – in Russ. (Bulletin of the Voronezh State Agrarian University), 2016, No. 1 (48), pp. 98–104.
8. Ambrozevich S.A. et al. Izvestiya vuzov. Fizika – in Russ. (News of Higher Educational Institutions. Physics), 2015, vol. 58, No. 9, pp. 71–77.
9. Rogal’ski P. Pribory i metody izmereniy – in Russ. (Instruments and Methods of Measurement), 2020, No. 3, pp. 187–195.
10. Chernyshev V.A., Chernov V.A., Kislyakov M.A. Elektrika – in Russ. (Electrics), 2009, No. 12, pp. 26–30.
11. Zenova E.V., Chernyshev V.A., Chernov V.A. II Vseros-siyskaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya Energo-12. Povyshenie nadezhnosti i effektivnosti ekspluatatsii elektricheskih stantsiy i energeticheskih sistem – in Russ. (II All-Russian Scientific and Practical Conference Energo-12. Improving the Reliability and Efficiency of Operation of Electric Power Plants and Energy Systems), 2012, pp. 60–62.
12. Saha T.K., Purkait R. Investigations of Temperature Effects on the Dielectric Response Measurements of Transformer Oil-Paper Insulation System. – IEEE Transactions on Power Delivery, 2008, vol. 23, No. 1, pp. 252–260, DOI: 10.1109/TPWRD.2007.911123.
13. Ambrozevich S.A. et al. Physics of Semiconductors and Dielectrics to a Method of Polarization-Depolarization Currents for Diagnosis of Dielectric Isolation. – Russian Physics Journal, 2016, vol. 58, No. 9, pp. 1284–1290, DOI: 10.1007/s11182-016-0644-8.
14. Birlasekaran S., Xingzhou Y. Relaxation Studies on Power Equipment. – IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 2003, vol. 10, No. 6, pp. 1061–1077, DOI: 10.1109/TDEI. 2003.1255784.
15. Kumar A. et al. Investigation of Polarization and Depolarization Current for Evaluation of Moisture in Oil-Pressboard Insulation. – International Journal of Computer and Electrical Engineering, 2011, vol. 3, No. 6, pp. 853–856, DOI: 10.1109/TDEI.2004.1266329.
16. Sunthrasakaran N. et al. Application of Polarization and Depolarization Current in High Voltage Insulator. A Review. – International Journal of Integrated Engineering, 2020, vol. 12, No. 2, pp. 159–169, DOI:10.30880/ijie.2020.12.02.019.
17. Renne V.T. Elektricheskie kondensatory (Electrical Capaci-tors). L.: Energiya, 1969, 592 p.
18. Patel P., Perkins M. DFR – An Excellent Diagnostic Tool for Power Transformers. – Weidmann Annual Diagnostic Solutions Technical Conference, 2008, pp. 1–16
