omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2023-185-86-92omna-300Research ArticleЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКАENERGY AND ELECTRICAL ENGINEERINGРасчет добавочного шунта для диагностики изоляторовCalculation of additional shunt for current sensor of insulatorsТерещенкоН. А.TereshchenkoN. A.

Терещенко Надежда Андреевна - аспирант кафедры «Теоретическая и общая электротехника» ОмГТУ.

Омск

AuthorID (РИНЦ) 947723

AuthorID (SCOPUS) 57216615006

Omsk

nadezhda.tereshcenko@mail.ruНикитинК. И.NikitinK. I.

Никитин Константин Иванович - доктор технических наук, доцент (Россия), заведующий кафедрой «Теоретическая и общая электротехника» ОмГТУ.

Омск

AuthorID (РИНЦ) 641865

AuthorID (SCOPUS) 56825489500

Omsk

nki@ngs.ruХолмовМ. А.KholmovM. A.

Холмов Михаил Александрович - магистрант гр. ЭЭм-213 кафедры «Теоретическая и общая электротехника» ОмГТУ.

Омск

AuthorID (РИНЦ) 1087396

Omsk

misha97h@gmail.comНовосёловВ. И.NovoselovV. I.

Новосёлов Виктор Иванович - кандидат физико-математических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Электроэнергетика» Тобольского индустриального института (филиал).

Тобольск

AuthorID (РИНЦ) 816024

Tobolsk

vivnovoselov@yandex.ruОмский государственный технический университетРоссияOmsk State Technical UniversityRussian FederationТобольский индустриальный институт (филиал)РоссияTobolsk Industrial Institute (branch)Russian Federation202330032023018692Copyright © Терещенко Н.А., Никитин К.И., Холмов М.А., Новосёлов В.И., 20232023Терещенко Н.А., Никитин К.И., Холмов М.А., Новосёлов В.И.Tereshchenko N.A., Nikitin K.I., Kholmov M.A., Novoselov V.I.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/300

Цель исследования произвести обзор существующих устройств и методов для диагностики и мониторинга состояния высоковольтной изоляции, которая играет важную роль в критерии надежности энергосистемы. Одним из основных методов диагностики изоляторов является визуальный осмотр. На данный момент широкое распространение завоевали онлайн-методы, позволяющие зафиксировать процесс разрушения изоляции под напряжением. Несмотря на существование различных методов и устройств, проблема своевременного обнаружения ухудшения состояния изоляции в режиме эксплуатации на данный момент не решена. Данная задача была решена использованием добавочной конструкции шунта. При достижении поставленной задачи применялся метод расчета прочностного анализа добавочного шунта, а также выполнено моделирование данного процесса в программе ANSYS. В результате исследования с данной конструкцией шунта проведен ряд экспериментов, которые подтвердили его работоспособность. Благодаря наличию шунта удалось зафиксировать токи утечки порядка нескольких десятков микроампер. Таким образом, авторы предлагают датчик тока, который выполнен в виде добавочного резистивного шунта.

The purpose of the study is to review the existing devices and methods for diagnosing and monitoring the state of high-voltage insulation, which plays an important role in the criteria for the reliability of the power system. One of the main methods for diagnosing insulators is a visual inspection. At the moment, online methods have become widespread, allowing to fix the process of destruction of insulation under voltage. Despite the existence of various methods and devices, the problem of timely detection of insulation deterioration in the operating mode has not been solved at the moment. This problem is solved by using an additional shunt design. When the task is achieved, the method of calculating the strength analysis of the additional shunt is used, and the simulation of this process is performed in the ANSYS program. Mechanical strength sufficient for operation under voltage. Experimental tests are carried out with the developed sample of the shunt. As a result of the study, a number of experiments are carried out with this design of the shunt, which have confirmed its performance. Due to the presence of the shunt, it is possible to fix leakage currents of the order of several tens of microamperes. Thus, the authors have proposed the current sensor, which is made in the form of an additional resistive shunt.

изоляторпеременное напряжениеток утечкирезистивный шунтinsulatorAC voltageleakage currentresistive shuntReferencesValeriy I., Iosif B. Predicting the service life of high-voltage insulators using actual leakage current values // Current Science. 2022. Vol. 122, № 4. P. 455–460.Valeriy I., Iosif B. Predicting the service life of high-voltage insulators using actual leakage current values // Current Science. 2022. Vol. 122, № 4. P. 455–460.Salem A. A., Lau K. Y., Rahima, W. [et al.]. Leakage current characteristics in estimating insulator reliability: experimental investigation and analysis // Scientific reports. 2022. Vol. 12, № 1. P. 1–21. DOI: 10.1038/s41598-022-17792-x.Salem A. A., Lau K. Y., Rahima, W. [et al.]. Leakage current characteristics in estimating insulator reliability: experimental investigation and analysis // Scientific reports. 2022. Vol. 12, № 1. P. 1–21. DOI: 10.1038/s41598-022-17792-x.Иванов, Д. А., Голенищев-Кутузов, А. В., Галиева, Т. Г. и др. Система мониторинга состояния высоковольтной изоляции // Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии (ХХI Бенардосовские чтения): материалы междунар. науч.-техн. конф., посвященной 140-летию изобретения электросварки Н. Н. Бенардосом, 02–04 июня 2021 г. Иваново, 2021. С. 81–84.Иванов, Д. А., Голенищев-Кутузов, А. В., Галиева, Т. Г. и др. Система мониторинга состояния высоковольтной изоляции // Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии (ХХI Бенардосовские чтения): материалы междунар. науч.-техн. конф., посвященной 140-летию изобретения электросварки Н. Н. Бенардосом, 02–04 июня 2021 г. Иваново, 2021. С. 81–84.Пат. 2753811 Российская Федерация, МПК G01R 31/12. Способ и устройство бесконтактного дистанционного контроля технического состояния высоковольтных линейных изоляторов воздушных линий электропередач / Катков В. И., Евдокимов Ю. К., Сагдиев Р. К., Охоткин Г. П. № 2020126832; заявл. 29.04.20; опубл. 23.08.21, Бюл. № 24.Пат. 2753811 Российская Федерация, МПК G01R 31/12. Способ и устройство бесконтактного дистанционного контроля технического состояния высоковольтных линейных изоляторов воздушных линий электропередач / Катков В. И., Евдокимов Ю. К., Сагдиев Р. К., Охоткин Г. П. № 2020126832; заявл. 29.04.20; опубл. 23.08.21, Бюл. № 24.Hashmi G., Aljohani K., Kamarudin J. Intelligent Fault Diagnosis for Online Condition Monitoring of MV Overhead Distribution Networks // 2022 4th International Conference on Applied Automation and Industrial Diagnostics (ICAAID). 2022. Vol. 1. P. 1–5. DOI: 10.1109/ICAAID51067.2022.9799512.Hashmi G., Aljohani K., Kamarudin J. Intelligent Fault Diagnosis for Online Condition Monitoring of MV Overhead Distribution Networks // 2022 4th International Conference on Applied Automation and Industrial Diagnostics (ICAAID). 2022. Vol. 1. P. 1–5. DOI: 10.1109/ICAAID51067.2022.9799512.Luo Y., Yu X., Yang D. [et al.]. A survey of intelligent transmission line inspection based on unmanned aerial vehicle // Artificial Intelligence Review. 2022. P. 1–29. DOI: 10.1007/s10462-022-10189-2.Luo Y., Yu X., Yang D. [et al.]. A survey of intelligent transmission line inspection based on unmanned aerial vehicle // Artificial Intelligence Review. 2022. P. 1–29. DOI: 10.1007/s10462-022-10189-2.Qiu Z., Zhu X., Liao C. [et al.]. Detection of Transmission Line Insulator Defects Based on an Improved Lightweight YOLOv4 Model // Applied Sciences. 2022. Vol. 12, № 3. 1207. DOI: 10.3390/app12031207.Qiu Z., Zhu X., Liao C. [et al.]. Detection of Transmission Line Insulator Defects Based on an Improved Lightweight YOLOv4 Model // Applied Sciences. 2022. Vol. 12, № 3. 1207. DOI: 10.3390/app12031207.Zhang Z., Huang S., Li Y. [et al.]. Image detection of insulator defects based on morphological processing and deep learning // Energies. 2022. Vol. 15, № 7. 2465. DOI: 10.3390/en15072465.Zhang Z., Huang S., Li Y. [et al.]. Image detection of insulator defects based on morphological processing and deep learning // Energies. 2022. Vol. 15, № 7. 2465. DOI: 10.3390/en15072465.Villalobos R. J., Moran L. A., Huenupán F. [et al.]. A New Current Transducer for On-Line Monitoring of Leakage Current on HV Insulator Strings // IEEE Access. 2022. Vol. 10. P. 78818– 78826. DOI: 10.1109/ACCESS.2022.3191349.Villalobos R. J., Moran L. A., Huenupán F. [et al.]. A New Current Transducer for On-Line Monitoring of Leakage Current on HV Insulator Strings // IEEE Access. 2022. Vol. 10. P. 78818– 78826. DOI: 10.1109/ACCESS.2022.3191349.Dolník B., Šárpataky Ľ., Kolcunová I. [et al.]. Sensing Method Using Multiple Quantities for Diagnostic of Insulators in Different Ambient Conditions // Sensors. 2022. Vol. 22, № 4. 1376. DOI: 10.3390/s22041376.Dolník B., Šárpataky Ľ., Kolcunová I. [et al.]. Sensing Method Using Multiple Quantities for Diagnostic of Insulators in Different Ambient Conditions // Sensors. 2022. Vol. 22, № 4. 1376. DOI: 10.3390/s22041376.Li Z., Ding L., Liu J. UV detection technology of insulator discharge based on UAV platform // 2022 IEEE International Conference on Electrical Engineering, Big Data and Algorithms (EEBDA). 2022. P. 261–265. DOI: 10.1109/EEBDA53927.2022.9744897.Li Z., Ding L., Liu J. UV detection technology of insulator discharge based on UAV platform // 2022 IEEE International Conference on Electrical Engineering, Big Data and Algorithms (EEBDA). 2022. P. 261–265. DOI: 10.1109/EEBDA53927.2022.9744897.Галиева Т. Г., Иванов Д. А., Садыков М. Ф. [и др.]. Метод и устройство диагностики состояния высоковольтных изоляторов на основе непрерывной регистрации пространственного уровня электромагнитного излучения частичных разрядов // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2022. Т. 24, № 4. С. 165–177. DOI: 10.30724/1998-9903-2022-24-4-165-177.Галиева Т. Г., Иванов Д. А., Садыков М. Ф. [и др.]. Метод и устройство диагностики состояния высоковольтных изоляторов на основе непрерывной регистрации пространственного уровня электромагнитного излучения частичных разрядов // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2022. Т. 24, № 4. С. 165–177. DOI: 10.30724/1998-9903-2022-24-4-165-177.Баринова В. А., Девятова А. А., Ломов Д. Ю. Роль цифровизации в глобальном энергетическом переходе и в российской энергетике // Вестник международных организаций: образование, наука, новая экономика. 2021. Т. 16, № 4. С. 126–145.Баринова В. А., Девятова А. А., Ломов Д. Ю. Роль цифровизации в глобальном энергетическом переходе и в российской энергетике // Вестник международных организаций: образование, наука, новая экономика. 2021. Т. 16, № 4. С. 126–145.Palangar M. F., Mohseni S., Mirzaie M. [et al.]. Designing an automatic detector device to diagnose insulator state on overhead distribution lines // IEEE Transactions on Industrial Informatics. 2021. Vol. 18, № 2. P. 1072–1082. DOI: 10.1109/TII.2021.3073685.Palangar M. F., Mohseni S., Mirzaie M. [et al.]. Designing an automatic detector device to diagnose insulator state on overhead distribution lines // IEEE Transactions on Industrial Informatics. 2021. Vol. 18, № 2. P. 1072–1082. DOI: 10.1109/TII.2021.3073685.Werneck M. M., Pinto P. H. S., Bellini R. T. [et al.]. Optical Sensor for Monitoring Leakage Current and Weather Conditions in a 500-kV Transmission Line // Sensors. 2022. Vol. 22, № 13. 5034. DOI: 10.3390/s22135034.Werneck M. M., Pinto P. H. S., Bellini R. T. [et al.]. Optical Sensor for Monitoring Leakage Current and Weather Conditions in a 500-kV Transmission Line // Sensors. 2022. Vol. 22, № 13. 5034. DOI: 10.3390/s22135034.Andreenkov E., Shunaev S. Sensor design for the diagnostic system of hanging isolated power grids // 2017 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). 2017. P. 1–5. DOI: 10.1109/ICIEAM.2017.8076288.Andreenkov E., Shunaev S. Sensor design for the diagnostic system of hanging isolated power grids // 2017 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). 2017. P. 1–5. DOI: 10.1109/ICIEAM.2017.8076288.Пат. 2020136129 Российская Федерация, МПК H01C 3/00. Конструкция шунта для диагностики опорных и штырьевых изоляторов воздушной линии электропередач / Терещенко Н. А., Мирошник В. Ю., Поляков Д. А., Никитин К. И. № 2020136129; заявл. 03.11.20; опубл. 07.06.21, Бюл. № 16.Пат. 2020136129 Российская Федерация, МПК H01C 3/00. Конструкция шунта для диагностики опорных и штырьевых изоляторов воздушной линии электропередач / Терещенко Н. А., Мирошник В. Ю., Поляков Д. А., Никитин К. И. № 2020136129; заявл. 03.11.20; опубл. 07.06.21, Бюл. № 16.Терещенко Н. А., Мирошник В. Ю., Холмов М. А. [и др.]. Разработка диагностического устройства штырьевых изоляторов // Омский научный вестник. 2021. № 3 (177). С. 70–74. DOI: 10.25206/1813-8225-2021-177-70-74.Терещенко Н. А., Мирошник В. Ю., Холмов М. А. [и др.]. Разработка диагностического устройства штырьевых изоляторов // Омский научный вестник. 2021. № 3 (177). С. 70–74. DOI: 10.25206/1813-8225-2021-177-70-74.Свод правил СП 76.13330.2016 «Электротехнические устройства». Актуализированная редакция СНиП 3.05.06-85: утв. приказом М-ва строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ 16.12.2016. Введ. 17.06.2017. Москва: Стандартинформ, 2017. 82 c.Свод правил СП 76.13330.2016 «Электротехнические устройства». Актуализированная редакция СНиП 3.05.06-85: утв. приказом М-ва строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ 16.12.2016. Введ. 17.06.2017. Москва: Стандартинформ, 2017. 82 c.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.