Оценка состояния изоляционной системы энергетического оборудования методом регистрации токов поляризации.
Аннотация
Разработка и внедрение эффективных методов диагностики технического состояния оборудования — важный аспект в различных отраслях промышленности, где используются высоконагруженные силовые установки, оснащенные маслонаполненными трансформаторами, кабелями и другими агрегатами. В условиях эксплуатации таких устройств особенно важно своевременное обнаружение дефектов, которые могут привести к поломкам и аварийным ситуациям, что, в свою очередь, сопряжено с высокими экономическими затратами и рисками для безопасности. Неразрушающий контроль (НК) — один из важнейших подходов для диагностики состояния таких объектов, позволяющий проводить оценку без их разборки, сохраняя целостность и рабочие характеристики.
Одним из перспективных методов НК является использование методов измерения токов диэлектрической абсорбции (ТДА), также известных как методы регистрирования токов поляризации (РТП), которые позволяют получать информацию о состоянии объекта, в том числе о наличии дефектов, таких как загрязнение, утечка масла, деградация изоляционных материалов и др. Токи поляризации\деполяризации представляют собой физический процесс, возникающий при взаимодействии электрического поля с диэлектрической средой в силовых установках. Этот метод помогает контролировать изменения в изоляционных материалах, что может служить индикатором их старения, типа и природы развивающегося дефекта.
Приведены результаты исследования состояния изоляционной системы трех трансформаторов с бумажно-масляной изоляцией, полученные с помощью экспериментального образца прибора «DielectricAnalyzer» в основу которого положен метод регистрации токов поляризации, а также сравнение с результатами полученными приборами IDAX и Mit 525 (Megger).
Интерпретация полученных данных с помощью метода регистрации токов поляризации показала не только корректность определения основных параметров диагностики (корреляцию с другими методами), но и акцентировала внимание на чувствительности метода к типу развивающегося дефекта, что позволило сформировать параметр, характеризующий состояние изоляционной системы, и более корректно определить прогнозируемый срок службы исследуемого объекта.
Литература
2. U.S. Department of Energy (DOE) 2019 Sustainability Rep. and Implementation Plan [Электрон. ресурс] https://www.energy.gov/sites/prod/files/2019/11/f68/doe-2019-sustainability-plan.pdf (дата обращения 13.01.2025).
3. ОАО «Системный оператор единой энергетической системы». Годовой отчет за 2020 г. [Электрон. ресурс] https://www.so-ups.ru/fileadmin/files/company/reports/annual/2020/annual_2020.pdf (дата обращения 13.01.2025).
4. Группа Россети. Годовой отчет за 2021 г. [Электрон. ресурс] https://www.rosseti.ru/shareholders-and-investors/disclosure-of-information/annual-reports/ (дата обращения 13.01.2025).
5. Министерство энергетики Российской Федерации. Обзор состояния энергетической системы России в 2020 г. [Электрон. ресурс] http://minenergo.gov.ru/ (дата обращения 13.01.2025).
6. CIGRE Working Group 12.18. Guidelines for Life Management Techniques for Power Transformers: Draft Final Report Rev. 2.
7. Dixit A. e. a. Investigation of Cellulose Insulation Ageing in Transformers Retrofilled with Ester Fluids at Different Service Years // IEEE Trans. Dielectrics and Electrical Insulation. 2024. V. 31(4). Pp. 2151—2160.
8. Fofana I., Hadjadi Y. Electrical-based Diagnostic Techniques for Assessing Insulation Condition in Aged Transformers // Energies. 2016. V. 9. P. 679
9. Schleif F.R. Corrections for Dielectric Absorption in High Voltage D-C Insulation Tests // AIEE Trans. 1956. V. 75. P. 111.
10. Nemeth E. Measuring Voltage Response a Nondestructive Diagnostic Test Method of HV Insulation // IEEE Proc. Sci. Measurement and Technol. 1999. V. 146(5). Pp. 249—252.
11. Алексеев Б.А. Контроль влажности изоляции силовых трансформаторов. Использование поляризационных явлений // Электрические станции. 2004. № 2. С. 57—63.
12. Jian Hao, Chen G. Quantitative Analysis Ageing Status of Natural Ester-paper Insulation and Mineral Oil-paper Insulation by Polarization // IEEE Trans. Dielectrics and Electrical Insulation. 2012. V. 19(1). Pр. 188—199.
13. Чернышев В.А., Зинченко К.А., Образцов С.А. Диагностика состояния изоляционной системы энергетического оборудования с помощью контроля плотности тока диэлектрической абсорбции // Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования // Актуальные вопросы диагностирования, эксплуатации и ремонта электротехнического оборудования. 2022. № 51. С. 18—28.
14. Чернышев В.А. и др. Спектры токов диэлектрической абсорбции и их диагностические возможности. Диагностика состояния изоляционной системы энергетического оборудования // Вестник МЭИ. 2025. № 3. С. 11—23.
---
Для цитирования: Чернышев В.А., Зинченко К.А., Лопатин В.В., Утепов А.Е., Осотов В.Н. Оценка состояния изоляционной системы энергетического оборудования методом регистрации токов поляризации // Вестник МЭИ. 2025. № 4. С. 11—21. DOI: 10.24160/1993-6982-2025-4-11-21
---
Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
#
1. Bhuvaneswari G., Mahanta B.C. Global Transformer Failure Analysis. IEEE Transactionson Power Delivery. 2020;35(3):1234—1242.
2. U.S. Department of Energy (DOE) 2019 Sustainability Rep. and Implementation Plan [Elektron. Resurs] https://www.energy.gov/sites/prod/files/2019/11/f68/doe-2019-sustainability-plan.pdf (Data Obrashcheniya 13.01.2025).
3. OAO «Sistemnyy Operator Edinoy Energeticheskoy Sistemy». Godovoy Otchet za 2020 g. [Elektron. Resurs] https://www.so-ups.ru/fileadmin/files/company/reports/annual/2020/annual_2020.pdf (Data Obrashcheniya 13.01.2025). (in Russian).
4. Gruppa Rosseti. Godovoy Otchet za 2021 g. [Elektron. Resurs] https://www.rosseti.ru/shareholders-and-investors/disclosure-of-information/annual-reports/ (Data Obrashcheniya 13.01.2025). (in Russian).
5. Ministerstvo Energetiki Rossiyskoy Federatsii. Obzor Sostoyaniya Energeticheskoy Sistemy Rossii v 2020 g. [Elektron. Resurs] http://minenergo.gov.ru/ (Data Obrashcheniya 13.01.2025). (in Russian).
6. CIGRE Working Group 12.18. Guidelines for Life Management Techniques for Power Transformers: Draft Final Report Rev. 2.
7. Dixit A. e. a. Investigation of Cellulose Insulation Ageing in Transformers Retrofilled with Ester Fluids at Different Service Years. IEEE Trans. Dielectrics and Electrical Insulation. 2024;31(4):2151—2160.
8. Fofana I., Hadjadi Y. Electrical-based Diagnostic Techniques for Assessing Insulation Condition in Aged Transformers. Energies. 2016;9:679
9. Schleif F.R. Corrections for Dielectric Absorption in High Voltage D-C Insulation Tests. AIEE Trans. 1956;75:111.
10. Nemeth E. Measuring Voltage Response a Nondestructive Diagnostic Test Method of HV Insulation. IEEE Proc. Sci. Measurement and Technol. 1999;146(5):249—252.
11. Alekseev B.A. Kontrol' Vlazhnosti Izolyatsii Silovykh Transformatorov. Ispol'zovanie Polyarizatsionnykh Yavleniy. Elektricheskie Stantsii. 2004;2:57—63. (in Russian).
12. Jian Hao, Chen G. Quantitative Analysis Ageing Status of Natural Ester-paper Insulation and Mineral Oil-paper Insulation by Polarization. IEEE Trans. Dielectrics and Electrical Insulation. 2012;19(1):188—199.
13. Chernyshev V.A., Zinchenko K.A., Obraztsov S.A. Diagnostika Sostoyaniya Izolyatsionnoy Sistemy Energeticheskogo Oborudovaniya s Pomoshch'yu Kontrolya Plotnosti Toka Dielektricheskoy Absorbtsii. Metody i Sredstva Otsenki Sostoyaniya Energeticheskogo Oborudovaniya. Aktual'nye Voprosy Diagnostirovaniya, Ekspluatatsii i Remonta Elektrotekhnicheskogo Oborudovaniya. 2022;51:18—28. (in Russian).
14. Chernyshev V.A. i dr. Spektry Tokov Dielektricheskoy Absorbtsii i Ikh Diagnosticheskie Vozmozhnosti. Diagnostika Sostoyaniya Izolyatsionnoy Sistemy Energeticheskogo Oborudovaniya. Vestnik MEI. 2025;3:11—23. (in Russian)
---
For citation: Chernyshev V.A., Zinchenko K.A., Lopatin V.V., Utepov A.E., Osotov V.N. Assessment of the Condition of the Insulating System of Power Equipment by the Method of Recording Polarization Currents. Bulletin of MPEI. 2025;4:11—21. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2025-4-11-21
---
Conflict of interests: the authors declare no conflict of interest
