"Способ диагностики одноэлементных изоляторов ВЛЭП и устройство для его реализации" Российский патент 2023 года по МПК G01R31/50 

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.

Изобретения относятся к мониторингу и диагностике изоляторов воздушной линии электропередачи (ВЛЭП), позволяющие контролировать техническое состояние изоляторов класса напряжения 6-35 кВ. Технический результат: простое и надежное определение поврежденного изолятора на начальной стадии возникновения дефекта, что исключает повреждение изолятора с возникновением замыкания на землю в системе с изолированной нейтралью или короткого замыкания в системе с заземленной нейтралью. Сущность: измеряют температуру изолятора каждой фазы. Попарно сравнивают их температуру. Определяют наибольшую разницу из попарно сравниваемых температур. При превышении наибольшей разницы эталонного значения передают сигнал о предпробойном состоянии изолятора. Устройство содержит максиселектор, схему сравнения, эталон, передатчик, датчик температуры изолятора на каждой фазе, диагностическое устройство на каждой опоре. Датчики температуры установлены на верхней части подвесных изоляторов или на нижней части штыревых или опорных изоляторов. Выводы датчиков температуры подключены к соответствующим входам максиселектора. Вывод максиселектора подключен к первому входу схемы сравнения, ко второму входу которого подключен выход эталона. Срабатывание схемы сравнения запускает передатчик. 3 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ диагностики одноэлементных изоляторов ВЛЭП, при котором измеряют температуру изолятора каждой фазы, отличающийся тем, что попарно сравнивают их температуру, определяют наибольшую разницу из попарно сравниваемых температур и при превышении наибольшей разницы эталонного значения передают сигнал о предпробойном состоянии изолятора.

2. Устройство для мониторинга и диагностики одноэлементных изоляторов ВЛЭП, реализующее способ и содержащее датчик температуры изолятора на каждой фазе с установленным диагностическим устройством на каждой опоре, отличающееся тем, что диагностическое устройство содержит максиселектор, схему сравнения, эталон, передатчик, при этом выводы датчиков температуры подключены к соответствующим входам максиселектора, на верхней части подвесных изоляторов расположены датчики температуры, их выводы подключены к соответствующим входам максиселектора, вывод максиселектора подключен к первому входу схемы сравнения, ко второму входу которого подключен выход эталона, срабатывание схемы сравнения запускает передатчик.

3. Устройство для мониторинга и диагностики одноэлементных изоляторов ВЛЭП, реализующее способ и содержащее датчик температуры изолятора на каждой фазе с установленным диагностическим устройством на каждой опоре, отличающееся тем, что диагностическое устройство содержит максиселектор, схему сравнения, эталон, передатчик, при этом выводы датчиков температуры подключены к соответствующим входам максиселектора, на нижней части штыревых или опорных изоляторов расположены датчики температуры, их выводы подключены к соответствующим входам максиселектора, вывод максиселектора подключен к первому входу схемы сравнения, ко второму входу которого подключен выход эталона, срабатывание схемы сравнения запускает передатчик.