Методики розрахунку вологорозрядних характеристик ізоляторів
PDF

Ключові слова

вологорозрядна напруга
ізолятори
методика розрахунку
формула Теплера
електричні розряди
автоматизований інструмент розрахунку

Як цитувати

Шевченко, С. Ю., Д. О. Данильченко, Р. О. Ганус, і В. В. Варвʼянська. «Методики розрахунку вологорозрядних характеристик ізоляторів». Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Енергетика: надійність та енергоефективність, вип. 1 (8), Липень 2024, с. 117-24, doi:10.20998/2224-0349.2024.01.16.

Анотація

У статті представлено детальний аналіз та порівняння методів розрахунку вологорозрядної напруги ізоляторів. Початкова частина роботи присвячена короткому огляду принципів, що лежать в основі розряду у повітрі вздовж поверхні ізоляторів, що є ключовим аспектом для розуміння вологорозрядних процесів. Розглядаються дві основні методики розрахунку вологорозрядної напруги. Перша методика базується на формулі Теплера, яка потребує використання специфічних вихідних даних, що можуть бути отримані лише експериментально. Цей підхід, хоч і є класичним, утруднює його практичне застосування через складність отримання необхідних параметрів у реальних умовах. Друга методика опирається на загальнодоступні дані, що значно спрощує процес розрахунку. На основі цієї методики було створено автоматизований інструмент для розрахунку вологорозрядних характеристик ізоляторів. Використання цього інструменту дозволяє знизити залежність від експериментальних даних, забезпечуючи точні результати з мінімальними витратами часу та ресурсів. Для ілюстрації ефективності запропонованого інструменту було проведено розрахунок вологорозрядних характеристик для ізолятора типу ЛК 70-110. За результатами аналізу, вологорозрядна напруга для цього ізолятора становить 549 кВ, а напруженість — 2,1 кВ на сантиметр довжини шляху струму витоку. Ці показники співпадають з середніми значеннями, отриманими за допомогою першої методики, що підтверджує надійність і точність нової методики. Зроблені висновки свідчать про те, що друга методика розрахунку є повністю задовільною для стандартних розрахунків ізоляторів. Вона також може бути застосована у специфічних умовах, таких як підземні підстанції, де точність і оперативність є критично важливими. Таким чином, запропонована методика розрахунку може стати ефективним інструментом для інженерів та науковців, що займаються проєктуванням та аналізом ізоляційних систем. Ця робота робить значний внесок у розробку та вдосконалення методів оцінки вологорозрядних характеристик ізоляторів, що є важливим кроком до підвищення надійності електричних мереж та безпеки їх експлуатації.

https://doi.org/10.20998/2224-0349.2024.01.16
PDF

Посилання

S. Y. Shevchenko and R. O. Ganus, “Discharge voltage under humid conditions”, Energy Saving. Power Engineering. Energy Audit, no. 4(182), pp. 22–28, 2023, doi: https://doi.org/10.20998/2313-8890.2023.04.02

J. S. Forrest, “The characteristics and performance in service of high-voltage porcelain insulators”, Journal of the Institution of Electrical Engineers - Part II: Power Engineering, vol. 89, no. 7, pp. 60–80, Feb. 1942, doi: https://doi.org/10.1049/ji-2.1942.0008

IEEE Guide for Moisture Measurement and Control in SF6 Gas-Insulated Equipment, IEEE Std C37.122.5-2013, IEEE, doi: https://doi.org/10.1109/IEEESTD.2013.6692861

D. Konig, “Problem der Isoliergasfeuchte in metalgekapselten Hochspannungs-Schaltanlagen”, ETZA, vol. 94, no. 7, pp. 384–390, 1973.

F. H. Kreuger, Industrial High Voltage: Fields/Dielectrics/Constructions. Delft Univ. Press, 1991.

T. Nitta, Y. Shibuya, Y. Fujiwara, Y. Arahata, H. Takahashi, and H. Kuwahara, “Factors controlling surface flashover in SF6 gas insulated systems”, IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, PAS-97, no. 3, pp. 959–968, May 1978, doi: https://doi.org/10.1109/tpas.1978.354569

J. Li, W. Sima, C. Sun, and S. Sebo, “Use of leakage currents of insulators to determine the stage characteristics of the flashover process and contamination level prediction”, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 17, no. 2, pp. 490–501, Apr. 2010, doi: https://doi.org/10.1109/tdei.2010.5448105

S. Shevchenko, D. Danylchenko, and S. Dryvetskyi, “Experimental research of the electrical strength of the insulated system “protected wire-line insulator””, in 2020 IEEE 4th International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS), Istanbul, Turkey, Sep. 7–11, 2020. pp. 83–87, doi: https://doi.org/10.1109/ieps51250.2020.9263212

M. Faramarzi Palangar, M. Mirzaie, and A. Mahmoudi, “Improved flashover mathematical model of polluted insulators: A dynamic analysis of the electric arc parameters”, Electric Power Systems Research, vol. 179, Feb. 2020, Art. no. 106083, doi: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2019.106083

I. Borzenkov, D. Danylchenko, S. Shevchenko, I. Lebedinsky, and T. Zahorodnia, “Investigation of the leakage current of the suspend dish insulator of type PSD-70E in various conditions”, in 2020 IEEE 4th International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS), Istanbul, Turkey, Sep. 7–11, 2020. IEEE, pp. 98–101, doi: https://doi.org/10.1109/ieps51250.2020.9263113

M. T. Gençoğlu and M. Cebeci, “The pollution flashover on high voltage insulators”, Electric Power Systems Research, vol. 78, no. 11, pp. 1914–1921, Nov. 2008, doi: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2008.03.019

S. Shevchenko, D. Danylchenko, and I. Borzenkov, “Determination of power losses in the isolation of distribution networks”, Lighting Engineering & Power Engineering, vol. 3, no. 56, pp. 107–111, 2019, doi: https://doi.org/10.33042/2079-424x-2019-3-56-107-111

Y. Tu et al., “Effect of moisture on temperature rise of composite insulators operating in power system”, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 22, no. 4, pp. 2207–2213, Aug. 2015, doi: https://doi.org/10.1109/tdei.2015.004696

S. Yu. Shevchenko, D. O. Danylchenko, Yu. A. Viazovychenko, A. E. Potryvai, and V. M. Tsiupa, “Simulation of the electric field of a polymeric insulator bushing to determine the field concentration points”, Electrical Engineering and Power Engineering, no. 2, pp. 49–57, Jun. 2022, doi: https://doi.org/10.15588/1607-6761-2022-2-5 (in Ukrainian)

Z. Zhang, X. Jiang, H. Huang, C. Sun, J. Hu, and D. W. Gao, “Study on the wetting process and its influencing factors of pollution deposited on different insulators based on leakage current”, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 28, no. 2, pp. 678–685, Apr. 2013, doi: https://doi.org/10.1109/tpwrd.2012.2226758

S. Y. Shevchenko, D. Danylchenko, A. Potryvai, S. Dryvetskyi, and S. Bilyk, “Search for the optimal means for modelling the electric field of insulators”, Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Energy: Reliability and Energy Efficiency, no. 2 (3), pp. 137–143, Dec. 2021, doi: https://doi.org/10.20998/2224-0349.2021.02.17 (in Ukrainian)

A. A. Salem et al., “Polymeric insulator conditions estimation by using leakage current characteristics based on simulation and experimental investigation”, Polymers, vol. 14, no. 4, p. 737, Feb. 2022, doi: https://doi.org/10.3390/polym14040737

Jingyan Li, Caixin Sun, Wenxia Sima, Qing Yang, and Jianlin Hu, “Contamination level prediction of insulators based on the characteristics of leakage current”, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 25, no. 1, pp. 417–424, Jan. 2010, doi: https://doi.org/10.1109/tpwrd.2009.2035426

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Авторське право (c) 2024 Сергій Юрійович Шевченко, Дмитро Олексійович Данильченко, Роман Олексійович Ганус, Вікторія Віталіївна Варвʼянська