Improvement of the nonequilibrium-compensation method for state diagnostics of high-voltage apparatus with condenser insulation

Abstract

EN: Purpose. Investigation of the nonequilibrium-compensation method for diagnosing the state of high-voltage devices with capacitor isolation, a description of the experience of using the method, finding the disadvantages and advantages of this diagnostic method, the development of improvements to the nonequilibrium-compensation method. Methodology. The study was carried out by the method of continuous monitoring under operating voltage (“online”) for bushings of a three-phase group of shunt reactors to a voltage class of 750 kV. Findings. As a result of the study, the authors developed an improved mathematical model for the nonequilibriumcompensation method, which takes into account the influence of the operating voltage, and received the final formula for determining the unbalance current, which can significantly increase the reliability of the diagnosis. The improved model is different in that it takes into account additional parameters - a working three-phase voltage, under the influence of which is the insulation of electrical devices. The values of the phase and amplitude of the unbalance current obtained using the model will not depend on the network operating modes, such as asymmetry, for example, and, accordingly, there is no need to set the overshot alarm settings and equipment shutdowns, unlike the “classical” method, since the parameters change unbalance current will be caused only by changes in active losses in isolation or partial breakdown of the insulation design of the device. Originality. The authors developed an advanced mathematical model for the diagnosis of high voltage apparatus with capacitor isolation under operating voltage. The result of the calculation of the new model does not depend on the effects of operating voltage (such as asymmetries of amplitudes and interphase angles). Practical value. The obtained model can be used in the production of systems and devices for continuous diagnostics (monitoring) of the main insulation of high-voltage bushings at voltage classes of 110 - 750 kV. UK: Мета роботи. Дослідження нерівноважно-компенсаційного методу діагностики стану високовольтних апаратів з конденсаторною ізоляцією, опис досвіду використання методу, знаходження недоліків та переваг цього методу діагностики, розробка вдосконалення нерівноважно-компенсаційного методу. Методи дослідження. Дослідження було виконано методом неперервного контролю під робочою напругою (“онлайн”) для вводів трьох-фазної групи шунтуючих реакторів напругою 750 кВ. Отримані результати. В результаті проведеного дослідження автори розробили вдосконалену математичну модель для нерівноважно-компенсаційного методу, яка враховує вплив робочої напруги, і отримали остаточну формулу для визначення струму небалансу, яка дозволяє значно підвищити достовірність діагностики. Покращена модель відрізняється тим, що враховує додаткові параметри - робочу трифазну напругу, під впливом якої знаходиться ізоляція електричних апаратів. Отриман за допомогою цієї моделі значення фази і амплітуди струму небалансу не залежатимуть від режимів роботи мережі, таких як асиметрія, наприклад, і, відповідно, немає необхідності встановлювати завищені уставки спрацьовування аварійних сигналів, на відміну від «класичного» методу, оскільки зміни параметрів струму небалансу будуть викликані тільки змінами активних втрат в ізоляції або частковим пробоєм ізоляційної конструкції електричного апарата. Наукова новизна. Автори розробили вдосконалену математичну модель для діагностики апаратів високої напруги з конденсаторною ізоляцією. Результат нової моделі не залежить від впливів робочої напруги (таких як асиметрія амплітуд і межфазових кутів). Практична цінність. Отримана модель може бути використана в розробці систем та пристроїв для неперервної діагностики (моніторингу) стану головної ізоляції апаратів з конденсаторною ізоляцією на класи напруги 110 – 750 кВ.