omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2024-189-103-109LTJQCAomna-319Research ArticleЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКАENERGY AND ELECTRICAL ENGINEERINGДиагностическое устройство одноэлементных изоляторов воздушной линии электропередачи по температуреDiagnostic device of single-element insulators of overhead transmission line by temperatureТерещенкоН. А.TereshchenkoN. A.

Терещенко Надежда Андреевна, аспирант кафедры «Теоретическая и общая электротехника»

AuthorID (РИНЦ): 947723

AuthorID (SCOPUS): 57216615006

г. Омск

Tereshchenko Nadezhda Andreyevna, Graduate Student of Theoretical and General Electrical Engineering Department

AuthorID (RSCI): 947723

AuthorID (SCOPUS): 57216615006

Omsk

nadezhda.tereshcenko@mail.ruОмский государственный технический университетРоссияOmsk State Technical UniversityRussian Federation20243003202401103109Copyright © Терещенко Н.А., 20242024Терещенко Н.А.Tereshchenko N.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/319

Изолятор — электротехническое устройство, предназначенное для электрической изоляции и механического крепления электроустановок или их отдельных частей, находящихся под разными электрическими потенциалами. Являясь элементом энергосистемы, выполняет важную роль в обеспечении ее надежного функционирования. В настоящее время вопрос осуществления диагностики и мониторинга изоляторов по-прежнему остается актуальным. В статье приведены статистические данные отказов на воздушных линиях и перечислены методы и устройства для обнаружения повреждения изоляции. Проблема исследования заключается в отсутствии надежного и экономически эффективного устройства для заблаговременного определения разрушения изолятора под напряжением. Решением является ранее предложенный метод диагностики одноэлементных изоляторов по температуре. Автором предложена схема диагностического устройства, описан ее принцип работы в нормальном и аварийном режимах. Диагностическое устройство, выполненное по предложенной схеме, простое, работает под напряжением и без вмешательства эксплуатационного персонала.

Insulator, electrical device designed for electrical isolation and mechanical fastening of electrical installations or their separate parts, which are under different electrical potentials. As an element of the power system, it plays an important role in ensuring its reliable operation. At present the issue of diagnostics and monitoring of insulators is still topical. The article provides statistical data of failures on overhead lines and lists methods and devices for detecting insulation damage. The research problem is the lack of a reliable and cost-effective device for early detection of insulator failure under voltage. The solution is the previously proposed method of diagnosing single-element insulators by temperature. The author proposed a scheme of the diagnostic device, described its principle of operation in normal and emergency modes. The diagnostic device made according to the proposed scheme is simple, works under voltage and without the intervention of operating personnel.

изолятортемпературамониторингдиагностикаустройствокомпараторinsulatortemperaturemonitoringdiagnosticsdevicecomparatorРабота выполнена при поддержке Фонда содействия инновациям (Договор 915ГССС15-L/80877 от 15.12.2022).The work is carried out with the support of the Innovation Promotion Fund (Agreement 915ГССС15-L/80877 dated December 15, 2022).ReferencesАхмадеев А. А. Анализ причин аварийных отключений воздушных линий электроперпедач и мероприятия по их снижению // Тинчуринские чтения: материалы XIV Междунар. молодеж. науч. конф. В 3 т. Казань: Изд-во КГЭУ, 2019. Т. 1, № 2. С. 258–263. EDN: RAHOFT.Akhmadeyev A. A. Analiz prichin avariynykh otklyucheniy vozdushnykh liniy elektroperpedach i meropriyatiya po ikh snizheniyu [Analysis of the causes of emergency shutdowns of overhead power lines and measures to reduce them] // Tinchurinskiye Chteniya. Tinchurin Readings. In 3 vols. Kazan, 2019. Vol. 1, no. 2. P. 258–263. EDN: RAHOFT. (In Russ.).Белов С. И., Петров П. С. Прогнозирование аварийных отключений в электрических сетях 35–220 кВ // Агроинженерия. 2017. № 4 (80). С. 77–82. EDN: ZEGBNF.Belov S. I., Petrov P. S. Prognozirovaniye avariynykh otklyucheniy v elektricheskikh setyakh 35–220 kV [Forecasting emergency disconnections in power networks of 35–220 kv] // Agroinzheneriya. Agroengineering. 2017. No. 4 (80). P. 77–82. (In Russ.).Иванов Д. А., Садыков М. Ф., Ярославский Д. А. [и др.]. Система контроля акустического излучения разрядных процессов на электрической подстанции для целей диагностики технического состояния изоляционного оборудования // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2021. Т. 85, № 11. С. 1596–1599. DOI: 10.31857/S0367676521110120. EDN: QJXROU.Ivanov D. A., Sadykov M. F., Yaroslavskiy D. A. [et al.]. Sistema kontrolya akusticheskogo izlucheniya razryadnykh protsessov na elektricheskoy podstantsii dlya tseley diagnostiki tekhnicheskogo sostoyaniya izolyatsionnogo oborudovaniya [System for monitoring the acoustic radiation of discharge processes at an electric substation to diagnose the technical state of insulators] // Izvestiya Rossiyskoy Akademii Nauk. Seriya Fizicheskaya. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2021. Vol. 85, no. 11. P. 1596–1599. DOI: 10.31857/S0367676521110120. EDN: QJXROU. (In Russ.).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.-тех. конф., посвященной 140-летию изобретения электросварки Н. Н. Бенардосом, Иваново, 02–04 июня 2021 г. Иваново: Изд-во ИГЭУ, 2021. Т. 1. С. 81–84. EDN: MGISFM.Ivanov D. A., Golenishchev-Kutuzov A. V., Galiyeva T. G. [et al.]. Sistema monitoringa sostoyaniya vysokovol’tnoy izolyatsii [Monitoring system of the high voltage insulation condition] // Sostoyaniye i perspektivy razvitiya elektro- i teplotekhnologii (XXI Benardosovskiye chteniya). State and Prospects for the Development of Electrical and Thermal Technology (XXI Benardos Readings). Ivanovo, 2021. Vol. 1. P. 81–84. EDN: MGISFM. (In Russ.).Han Z., Hu J., He J. Online Monitoring of Insulator Failure Using Micro Electric-field Sensor // 2023 IEEE 4th International Conference on Electrical Materials and Power Equipment (ICEMPE). Shanghai, 2023. P. 1–4. DOI: 10.1109/ICEMPE57831.2023.10139364.Han Z., Hu J., He J. Online Monitoring of Insulator Failure Using Micro Electric-field Sensor // 2023 IEEE 4th International Conference on Electrical Materials and Power Equipment (ICEMPE). Shanghai, 2023. P. 1–4. DOI: 10.1109/ ICEMPE57831.2023.10139364. (In Engl.).Сизых Ю. А. Новый стандарт ГОСТ Р 58087-2018 «Паспорт воздушных линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше» // Энергоэксперт. 2018. № 4 (68). С. 58–61. EDN: NHSEDZ.Sizykh Yu. A. Novyy standart GOST R 58087-2018 «Pasport vozdushnykh liniy elektroperedachi napryazheniyem 35 kV i vyshe» [New standard GOST R 58087-2018 «Passport of overhead power lines with voltage of 35 kV and above»] // Energoekspert. Energyexpert. 2018. No. 4 (68). P. 58–61. (In Russ.).РД 34.20.504-94. Типовая инструкция по эксплуатации воздушных линий электропередачи напряжением 35–800 кВ: утв. РАО «ЕЭС России» 19.09.1994. Москва: НЦ ЭНАС, 2017. 200 с. ISBN 5-93196-369-3.Tipovaya instruktsiya po ekspluatatsii vozdushnykh liniy elektroperedachi napryazheniyem 35–800 kV. Moscow, 2017. 200 p. ISBN 5-93196-369-3. (In Russ.).Об утверждении Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации и о внесении изменений в приказы Минэнерго России от 13 сентября 2018 г. № 757, от 12 июля 2018 г. № 548: приказ Министерства энергетики РФ от 04.10.2022 г. № 10170. Доступ из справ.-правовой системы «Консультант Плюс».Ob utverzhdenii Pravil tekhnicheskoy ekspluatatsii elektricheskikh stantsiy i setey Rossiyskoy Federatsii i o vnesenii izmeneniy v prikazy Min•energo Rossii ot 13 Sentyabrya 2018 g. No. 757: prikaz Ministerstva energetiki RF ot 04.10.2022 g. No. 10170 [On approval of the Rules for the technical operation of power plants and networks of the Russian Federation and on amendments to the orders of the Ministry of Energy of Russia dated September 13, 2018 No. 757: Order of the Ministry of Energy of the Russian Federation dated October 4, 2022. No. 10170]. Available at «Consultant Plus» System. (In Russ.).Об утверждении Правил технического обслуживания устройств и комплексов релейной защиты и автоматики и внесении изменений в требования к обеспечению надежности электроэнергетических систем, надежности и безопасности объектов электроэнергетики и энергопринимающих установок «Правила организации технического обслуживания и ремонта объектов электроэнергетики», утвержденные приказом Минэнерго России от 25 октября 2017 г. № 1013: приказ Министерства энергетики РФ от 13.07.2020 г. № 555. Доступ из справ.-правовой системы «Консультант Плюс».Ob utverzhdenii Pravil tekhnicheskogo obsluzhivaniya ustroystv i kompleksov releynoy zashchity i avtomatiki i vnesenii izmeneniy v trebovaniya k obespecheniyu nadezhnosti elektroenergeticheskikh sistem, nadezhnosti i bezopasnosti ob’yektov elektroenergetiki i energoprinimayushchikh ustanovok «Pravila organizatsii tekhnicheskogo obsluzhivaniya i remonta ob’yektov elektroenergetiki», utverzhdennyye prikazom Min•energo Rossii ot 25 Oktyabrya 2017 g. No. 1013: prikaz Ministerstva energetiki RF ot 13.07.2020 g. No. 555 [On approval of the Rules for the maintenance of devices and complexes of relay protection and automation and amendments to the requirements for ensuring the reliability of electric power systems, the reliability and safety of electric power facilities and power receiving installations «Rules for organizing the maintenance and repair of electric power facilitie», approved by order of the Ministry of Energy of Russia dated October 25, 2017 No. 1013: Order of the Ministry of Energy of the Russian Federation dated July 13, 2020 No. 555]. Available at «Consultant Plus» System. (In Russ.).Волков В. Г., Гиндин П. Д., Карпов В. В. [и др.]. Оптические приборы с рабочим ультрафиолетовым диапазоном спектра // Контенант. 2019. Т. 18, № 1–1. С. 61–74. EDN: IOVUCP.Volkov V. G., Gindin P. D., Karpov V. V. [et al.]. Opticheskiye pribory s rabochim ul’trafioletovym diapazonom spektra [Optical devices with ultraviolet region of the spectrum] // Kontenant. Contenant. 2019. Vol. 18, no. 1–1. P. 61–74. (In Russ.).Мараев А. М. Диагностика изоляторов и жил токопроводов с помощью УФ-дефектоскопа и тепловизора // Энергоэксперт. 2020. № 1 (73). С. 68–71. EDN: SBRGXI.Marayev A. M. Diagnostika izolyatorov i zhil tokoprovodov s pomoshch’yu UF-defektoskopa i teplovizora [Diagnostics of insulators and conductors of current conductors using a UV flaw detector and a thermal imager] // Energoekspert. Energyexpert. 2020. No. 1 (73). P. 68–71. EDN: SBRGXI. (In Russ.).Dolník B., Šárpataky L., Havranet P. [et al.]. Sensing method using multiple quantities for diagnostic of insulators in different ambient conditions // Sensors. 2022. Vol. 22, no. 4. P. 1376. DOI: 10.3390/s22041376.Dolník B., Šárpataky L., Havranet P. [et al.]. Sensing method using multiple quantities for diagnostic of insulators in different ambient conditions // Sensors. 2022. Vol. 22, no. 4. P. 1376. DOI: 10.3390/s22041376. (In Engl.).Bashir N., Ahmad H., Suddin M. S. Ageing studies on transmission line glass insulators using dielectric dissipation factor test // 2010 Conference Proceedings IPEC. Singapore, 2010. P. 1062–1066. DOI: 10.1109/IPECON.2010.5696973.Bashir N., Ahmad H., Suddin M. S. Ageing studies on transmission line glass insulators using dielectric dissipation factor test // 2010 Conference Proceedings IPEC. Singapore, 2010. P. 1062–1066. DOI: 10.1109/IPECON.2010.5696973. (In Engl.).Gataullin A. M. Insulators electrical strength estimation under AC applied voltage // 2019 International Ural Conference on Electrical Power Engineering (UralCon). IEEE, Chelyabinsk, 2019. P. 35–39. DOI: 10.1109/URALCON.2019.8877654.Gataullin A. M. Insulators electrical strength estimation under AC applied voltage // 2019 International Ural Conference on Electrical Power Engineering (UralCon). IEEE, Chelyabinsk, 2019. P. 35–39. DOI: 10.1109/URALCON.2019.8877654. (In Engl.).Поляков Д. А., Никитин К. И., Терещенко Н. А. [и др.]. Исследование частичных разрядов в опорных изоляторах // Омский научный вестник. 2020. № 1 (169). С. 32–38. DOI: 10.25206/1813-8225-2020-169-32-38. EDN: IDVJOF.Polyakov D. A., Nikitin K. I., Tereshchenko N. A., Novoselov A. S., Bilevich Ya. P. Issledovaniye chastichnykh razryadov v opornykh izolyatorakh [Analysis of partial discharges in supporting insulators] // Omskiy Nauchnyy Vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2020. No. 1 (169). P. 32–38. DOI: 10.25206/1813-8225-2020-169-32-38. EDN: IDVJOF. (In Russ.).Putra N. R. M., Sartika N., Rachmawati R. The study on leakage current waveform characteristics and computer simulation of ceramic insulator under artificial tropical condition // 2018 12th International Conference on the Properties and Applications of Dielectric Materials (ICPADM). IEEE, Xi'an, 2018. P. 320–323. DOI: 10.1109/ICPADM.2018.8401273.Putra N. R. M., Sartika N., Rachmawati R. The study on leakage current waveform characteristics and computer simulation of ceramic insulator under artificial tropical condition // 2018 12th International Conference on the Properties and Applications of Dielectric Materials (ICPADM). IEEE, Xi'an, 2018. P. 320–323. DOI: 10.1109/ICPADM.2018.8401273. (In Engl.).Пат. 219963 Российская Федерация, МПК H 01 C 13/00. Конструкция резистивного датчика для диагностики опорных и штыревых изоляторов воздушной линии электропередачи / Терещенко Н. А., Мирошник В. Ю., Поляков Д. А., Никитин К. И. № 2023105800; заявл. 14.03.23; опубл. 16.08.23, Бюл. № 23.Patent No. 219963 Russian Federation, IPC H 01 C 13/00. Konstruktsiya rezistivnogo datchika dlya diagnostiki opornykh i shtyrevykh izolyatorov vozdushnoy linii elektroperedachi [Design of a resistive sensor for diagnosing support and pin insulators of overhead power lines] / Tereshchenko N. A., Miroshnik V. Yu., Polyakov D. A., Nikitin K. I. No. 2023105800. (In Russ.).Андреенков Е. С., Шунаев С. А. Разработка конструкции датчика напряжения для системы диагностики подвесной изоляции линий электропередач 110 кВ // Вестник МЭИ. 2017. № 6. С. 54–59. DOI: 10.24160/1993-6982-2017-6-54-59. EDN: ZWYUOJ.Andreyenkov E. S., Shunayev S. A. Razrabotka konstruktsii datchika napryazheniya dlya sistemy diagnostiki podvesnoy izolyatsii liniy elektroperedach 110 kV [Designing a voltage sensor for the diagnostic system of 110 kV overhead power line suspension insulation] // Vestnik MEI. Vestnik MEI. 2017. No. 6. P. 54–59. DOI: 10.24160/1993-6982-2017-6-54-59. (In Russ.).Методика испытания воздушных линий электропередачи до 10 кВ. URL: https://23etl.ru/metodica-ispitanie-vozdushnih-liniy/ (дата обращения: 27.08.2023).Metodika ispytaniye vozdushnykh liniy elektroperedachi do 10 kV [Methodology for testing overhead power lines up to 10 kV]. URL: https://23etl.ru/metodica-ispitanie-vozdushnih-liniy/ (accessed: 27.08.2023). (In Russ.).Пат. 2788070 Российская Федерация, МПК G01R 31/50. Способ диагностики одноэлементных изоляторов ВЛЭП и устройство для его реализации / Терещенко Н. А., Мирошник В. Ю., Поляков Д. А., Никитин К. И. № 2022105467; заявл. 01.03.22; опубл. 16.01.23, Бюл. № 2.Patent No. 2788070 Russian Federation, IPC G 01 R 31/50. Sposob diagnostiki odnoelementnykh izolyatorov VLEP i ustroystvo dlya ego realizatsii [A method for diagnosing single-element insulators of overhead power lines and a device for its implementation] / Tereshchenko N. A., Miroshnik V. Yu., Polyakov D. A., Nikitin K. I. No. 2022105467. (In Russ.).Терещенко Н. А., Холмов М. А., Трофименко С. В. [и др.]. Устройство диагностики одноэлементных изоляторов ВЛЭП по температуре // Актуальные вопросы энергетики: материалы Всерос. науч.-прак. конф. с междунар. участием, Омск, 25–27 мая 2022 г. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2022. С. 78–82. EDN: DOTOBG.Tereshchenko N. A., Kholmov M. A., Trofimenko S. V. [et al.]. Ustroystvo diagnostiki odnoelementnykh izolyatorov VLEP po temperature [Device for diagnostics of single-element insulators of overhead power lines by temperature] // Aktual’nyye Voprosy Energetiki. Current Energy Issues. Оmsk, 2022. P. 78–82. EDN: DOTOBG. (In Russ.).Поляков В. С. Технологии тепловизионной диагностики электрооборудования и опыт их использования. Санкт-Петербург: Изд-во ПЭИПК, 1997. 23 с.Polyakov V. S. Tekhnologii teplovizionnoy diagnostiki elektrooborudovaniya i opyt ikh ispol’zovaniya [Technologies for thermal imaging diagnostics of electrical equipment and experience in their use]. Saint Petersburg, 1997. 23 p. (In Russ.).ГОСТ Р МЭК 60870-5-104-2004. Устройства и системы телемеханики. Часть 5. Протоколы передачи. Раздел 104. Доступ к сети для ГОСТ Р МЭК 870-5-101 с использованием стандартных транспортных профилей. Введ. 2005–07–01. Москва: Стандартинформ, 2004. 46 с.GOST R MEK 60870-5-104-2004. Ustroystva i sistemy telemekhaniki. Chast’ 5. Protokoly peredachi. Razdel 104. Dostup k seti dlya GOST R MEK 870-5-101 s ispol’zovaniyem standartnykh transportnykh profiley [Telemechanics devices and systems. Part 5. Transmission protocols. Section 104. Network access for GOST R IEC 870-5-101 using standard transport profiles]. Moscow, 2004. 46 p. (In Russ.).

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