СПОСОБ ОПТИЧЕСКОЙ ДИСТАНЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ ИЗОЛИРУЮЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ
OPTICAL REMOTE DIAGNOSTICS METHOD FOR INSULATING STRUCTURE

Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено для выявления дефектной изолирующей конструкции, например гирлянды изоляторов высоковольтной линии электропередачи, при осуществлении диагностики с подвижных носителей автоматизированными системами контроля.
Известен способ оптической дистанционной диагностики изолирующей конструкции, находящейся под напряжением, основанный на регистрации светового излучения электрических разрядов, возникающих на поверхности дефектной изоляции, где основной физической величиной, характеризующей наличие дефектов, является интенсивность свечения разрядов [Арбузов Р.С. Современные методы диагностики воздушных линий электропередачи. / Р.С.Арбузов, А.Г.Овсянников. - Новосибирск: Наука, 2009, с.71-80; авторское свидетельство №883807, Кл. G01R 31/08, 1981].
Применение данного способа имеет ограниченную эффективность при проведении диагностики с подвижных носителей, например с вертолетов, поскольку локализованное свечение электрических разрядов зачастую экранируется самой изолирующей конструкцией или конструкцией опоры.
Наиболее близким к изобретению является способ диагностики загрязненной гирлянды изоляторов, находящейся под напряжением, основанный на регистрации оптического излучения светодиодного излучателя, установленного на ближнем к опоре изоляторе и оптически связанного с регистрирующим устройством посредством световолоконного провода. В данном способе излучатель подключен параллельно изолятору к его металлическим частям. При загрязнении поверхности изоляторов увеличивается ток утечки в гирлянде, что приводит к повышению интенсивности регистрируемого излучения светодиода [IEEE Transactions on Power Delivery, Vol.24, No.4, 2009, p.2257-2260].
Основным недостатком данного способа является возможность выхода из строя излучателя при перенапряжениях на линии. При перекрытии гирлянды изоляторов, например грозовым импульсом, ток короткого замыкания с большой вероятностью будет течь через излучатель, поскольку его сопротивление меньше соединенных параллельно сопротивления изолятора и воздуха. Кроме того, излучатель шунтирует один из изоляторов. Если зашунтированный излучателем изолятор гирлянды окажется дефектным, т.е. с низким сопротивлением или пробитым, то информация о состоянии гирлянды будет недостоверной.
Техническим результатом при реализации способа является повышение надежности и эффективности дистанционной оптической диагностики изолирующих конструкций при осуществлении мониторинга с движущихся транспортных средств, а также упрощение алгоритмов автоматизации их контроля.
Присущее оптическим средствам диагностики изолирующих конструкций высокое пространственное разрешение и чувствительность позволяют использовать их в подвижных системах контроля. Например, при облете высоковольтной линии электропередачи оптико-электронные приборы позволяют обнаруживать электрические разряды на изоляторах, вызванные повреждением изоляции, со значительных расстояний. Однако не все имеющиеся дефекты могут быть обнаружены в ходе такого обследования в силу загораживания видимости участков изоляторов с разрядами деталями конструкции как самих изоляторов, так и опор.
Установка оптических излучателей, сигнализирующих о наличии дефекта, на изолирующие конструкции в заранее определенных и доступных для наблюдения местах позволит повысить эффективность дистанционной диагностики в условиях перемещения регистрирующего устройства. Кроме того, поскольку положение излучателя на изолирующей конструкции известно, то упрощаются алгоритмы автоматического выявления дефектов.
Для достижения названного технического результата в предлагаемом способе, включающем подключение к участку изолирующей конструкции электрического светового излучателя, яркость свечения которого зависит от падения напряжения на его контактах, регистрацию светового излучения, определение дефекта по интенсивности свечения излучателя, в отличие от наиболее близкого аналога дополнительно параллельно световому излучателю подключают разрядник, а сам излучатель устанавливают в месте, доступном для наблюдения, при этом один из контактов излучателя заземляют, а второй контакт закрепляют на изолирующем участке конструкции.
Принцип, заложенный в изобретении, поясняется следующим. Распределение потенциалов вдоль изолирующей конструкции изменяется при нарушении целостности отдельных ее частей. Разность потенциалов на поврежденном участке уменьшается, что вызывает увеличение напряжения на неповрежденной части конструкции. Дефектное состояние изолирующей конструкции может быть обнаружено по интенсивности светового излучения электрического светового излучателя, установленного на участке изолирующей части конструкции или опоре, яркость свечения которого зависит от падения напряжения на его контактах. Один из контактов излучателя заземляется через заземленную часть изолирующей конструкции или опоры. Второй контакт излучателя закрепляют на изолирующей части конструкции, например на ближней к опоре юбке. При этом нет необходимости в соединении второго контакта излучателя с металлическими частями изолирующей конструкции. На любом участке изолирующей части конструкции имеется потенциал, отличный от нулевого. При выборе места закрепления второго контакта излучателя необходимо исходить от типа излучателя и минимизации его шунтирующего действия на изолирующую конструкцию.
Для обеспечения надежности работы излучателя при постоянной установке к нему параллельно подключают разрядник. При возникновении импульсных перенапряжений разрядник шунтирует излучатель, предохраняя его от выхода из строя.
Предлагаемый способ поясняется фиг.1-3. На фиг.1 изображена одна из возможных схем, по которой может быть изготовлен световой излучатель для работы на изолирующей конструкции переменного тока. Фиг.2 поясняет один из способов крепления контактов излучателя к изолирующей конструкции в виде полимерного изолятора. На фиг.3 приведено изображение двух полимерных изоляторов, на которых установлены световые излучатели согласно предлагаемому способу, полученное высокочувствительной видеокамерой в ходе экспериментальной проверки реализуемости предлагаемого решения.
Изобретение осуществляется следующим образом. Например, электрический световой излучатель на основе светодиода, собранный по схеме, изображенной на фиг.1, устанавливают на одной из юбок изолирующей конструкции переменного тока. Один из контактов излучателя (1) соединяют с металлической заземленной частью конструкции, а второй (2) на юбке, ближней к заземляющей опоре, как показано на фиг.2. При появлении на изолирующей конструкции дефектных участков изменится напряжение между контактами излучателя, что приведет к изменению яркости его свечения. Изменение яркости свечения излучателя может быть зарегистрировано расположенным на удалении оптико-электронным регистратором, например видеокамерой.
Примером, показывающим возможность достижения заявленного технического результата и осуществления изобретения, является результат лабораторного эксперимента, изображенный на фиг.3. На снимке (фиг.3), полученном высокочувствительной видеокамерой, изображены два полимерных изолятора ЛК 70/35, подключенные к напряжению переменного тока 35 кВ, один из которых (правый) имеет дефект в виде продольного проводящего канала, шунтирующего часть конструкции. На верхних юбках обеих изоляторов, ближних к заземленному концу, установлены световые излучатели. Как видно на снимке, светится только излучатель, установленный на дефектном изоляторе (в области верхнего оконцевателя). На дефектном изоляторе в центре сбоку наблюдается также свечение частичных разрядов под юбками, которое трудно обнаружить при съемке под другим ракурсом.