"Способ диагностики одноэлементных изоляторов ВЛЭП и устройство для его реализации"
METHOD FOR DIAGNOSTICS OF SINGLE-ELEMENT INSULATORS OF THE OVERHEAD LINE AND THE DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к вопросам мониторинга и диагностики изоляторов воздушной линии электропередачи (ВЛЭП), позволяющее контролировать техническое состояние изоляторов класса напряжения 6-35 кВ, с целью обнаружения повреждения изоляторов и предупреждению возможных пробоев их, возникновения замыкания на землю и коротких замыканиях в энергосистеме.
Известно устройство тепловизор Testo 885-1 для определения бесконтактным методом распределения температур на поверхностях изоляторов при мониторинге и диагностике изоляции (научная статья Мараев А. М. Диагностика изоляторов и жил токопроводов с помощью УФ-дефектоскопа и тепловизора //Энергоэксперт. - 2020. - №. 1. - С. 68-71), недостаток которого заключается в возможности пропуска быстроразвивающегося дефекта, т.к. используют прибор при всей обходе ВЛЭП, а также необходимы в плановом порядке периодические исследования с определенными человеческими трудозатратами.
Известно устройство для мониторинга и диагностики высоковольтных линейных полимерных изоляторов (патент RU 2720638 C1, МПК G01R 31/14, опубл. 12.05.2020), содержащее датчик температуры изолятора на каждой фазе с установленным диагностическим устройством на каждой опоре. Недостатком его является то, что устройство измеряет температуру каждого изолятора, эту информацию диагностическое устройство непрерывно передает в диспетчерский пункт, и не отстраивается от воздействия солнечного излучения и внешних тепловых погодных условий. Как показывают исследования, в таких случаях возможны ложные передачи сигналов в жаркую и ясную солнечную погоду, когда «здоровые» изоляторы могут разогреваться до 50 и более градусов, и, наоборот, в морозную погоду «больные» изоляторы могут иметь температуру ниже критической, несмотря на большие токи утечки.
Задачей предлагаемого изобретения является простое и надежное определение поврежденного изолятора с учетом внешних погодных условий за счет сравнения температуры изоляторов, расположенных на одной опоре и находящихся в одинаковых условиях. Сигнал о предпробойном состоянии при достижении выше критической температуры изолятора передается только в момент его возникновения. А также упрощается аппаратура диагностики и нет необходимости постоянно передавать большие потоки информации в диспетчерский пункт.
Способ диагностики одноэлементных изоляторов ВЛЭП заключается в том, что попарно сравнивают их температуру и при превышении ее разницы между нормальным и повреждающимся выше критического значения передают сигнал о предпробойном состоянии последнего.
При определении разницы температур выше критической в одной из пар изоляторов между повреждающимся и нормальным изоляторами передают сигнал о его предпробойном состоянии.
На Фиг. 1 изображено устройство для ВЛЭП, реализующее способ диагностики одноэлементных подвесных изоляторов.
Устройство, реализующее способ диагностики одноэлементных изоляторов ВЛЭП и устройство для его реализации состоит из трехфазной системы электроснабжения, каждая фаза которой содержит подвесной изолятор 1, в нижней части которого прикреплен линейный провод 2 ВЛЭП. На верхней части изолятора 1 расположен датчик температуры 3, а сам изолятор крепится к траверсе 4. Выводы датчика температуры 3 подключены к диагностическому устройству 5.
На Фиг. 2 представлено устройство для одноэлементных штырьевых и опорных изоляторов.
Устройство, реализующее способ диагностики одноэлементных изоляторов ВЛЭП и устройство для его реализации состоит из трехфазной системы электроснабжения, каждая фаза которой содержит штыревой или опорный изолятор 1, в верхней части которого прикреплен линейный провод 2. На нижней части изолятора 1 расположен датчик температуры 3, а сам изолятор установлен на траверсе 4. Выводы датчика температуры 3 подключены к диагностическому устройству 5.
На Фиг. 3 изображена структурная схема диагностического устройства, где 6 - солнечная панель, 7 - ионистор, 8 - блок питания, 9 - максиселектор, 10 - схема сравнения, 11 - эталон, 12 - передатчик.
Устройство работает следующим образом.
При включении схемы в работу солнечная панель 6 в дневное время заряжает ионистор 7, который является источником питания диагностического устройства 5 и заряда которого хватает на темное время суток. Для стабилизации напряжения используется блок питания 8. В нормальном режиме, когда все изоляторы 1 исправны, токи утечек незначительны и они не вызывают нагрев изоляторов. Попарное сравнение разниц температур между изоляторами каждой пары осуществляется в максиселекторе 9, которое не превышает критического значения, соответственно, диагностическое устройство 5 не срабатывает, и не передает сигнал на диспетчерский пункт.
В предаварийном режиме состояние одного из изоляторов ухудшается до критического значения, увеличивается ток утечки и он значительно нагревается. Разница температур попарных сравнений изоляторов между нормальным и повреждающимся велика. Максиселектор 9 вычисляет повреждающийся изолятор с критическим значением температуры и передает сигнал в схему сравнения 10 с эталонным значением 11. При превышении наибольшей разницы попарных сравнений температур выше эталонного значения, схема сравнения 10 срабатывает и передает сигнал о предпробойном состоянии изолятора 1 через передатчик 12 в диспетчерский пункт.
Например, в нормальном режиме температура изолятора №1 t1=0 °С, температура изолятора №2 t2=1 °С, температура изолятора №3 t3=3 °С.Разница температур:
Δt1=|t1-t2|=1 °С; Δt2=|t2-t3|=2 °С; Δt3=|t3-t1|=3 °С.Разница температур возможна из-за погрешности датчиков, разных условий охлаждения и нагрева от солнечных лучей. Наибольшая разница соответствует 3 °С, которую необходимо сравнить с эталонным. При установке значения эталона 50 °С, диагностическое устройство не сработает т.к 3 °С<50 °С.
Например, в аварийном режиме температура изолятора №1 t1=1 °С, температура изолятора №2 t2=50 °С, температура изолятора №3 t3=52 °С.Разница температур:
Δt1=|t1- t2|=49 °С; Δt2=|t2- t3|=2 °С; Δt3=|t3- t1|=51 °С.Наибольшая разница соответствует 51 °С, которую необходимо сравнить с эталонным. При установке значения эталона 50 °С, диагностическое устройство сработает т.к 51 °С>50 °С.
Таким образом, осуществляется постоянный контроль всех изоляторов для определения дефектов на начальной стадии и своевременной его замене до возникновения повреждений. Таким образом, это исключает повреждение изолятора с возникновением замыкания на землю в системе с изолированной нейтралью или короткого замыкания в системе с заземленной нейтралью.