Експериментальне дослідження впливу факторів навколишнього середовища на поверхневі струми витоку високовольтних опорних ізоляторів
DOI:
https://doi.org/10.31548/Анотація
Забезпечення надійності високовольтних ізоляційних систем є критичним фактором безпечної та ефективної експлуатації енергетичного обладнання. Поверхневі струми витоку, що формуються під дією атмосферних і техногенних чинників, викликають старіння ізоляційних матеріалів, зниження їх діелектричної міцності та підвищують імовірність аварійних відмов. Особливу увагу приділено комплексному впливу відносної вологості, температурних перепадів, забруднення поверхні та швидкості вітру, які у поєднанні формують критично несприятливі умови для функціонування ізоляційних систем і потребують впровадження автоматизованих підходів до моніторингу та управління їхнім станом.
Метою роботи є експериментальне визначення впливу ключових кліматичних і техногенних факторів на струми витоку опорних ізоляторів, оцінювання відносного внеску їх впливу та побудова узагальнених графічних залежностей. Отримані результати можуть бути використані для прогнозування працездатності ізоляційних систем та розроблення автоматизованих методів оптимізації режимів експлуатації енергетичного обладнання.
Дослідження виконано на ізоляторах типу ІОС-35-1000 УХЛ, що експлуатуються на підстанціях центральноукраїнського регіону. Встановлено, що домінуючими чинниками впливу є відносна вологість (30 %), негативна різниця температур (25 %) та поверхневі забруднення (20 %). Абсолютна вологість, тривалість зволоження та швидкість вітру впливають на струм витоку другорядно, при цьому вітер частково знижує провідність поверхні. Експериментальні графічні залежності відображають динаміку формування провідного шару під різними умовами зволоження.
Критичні умови експлуатації ізоляційних систем виникають при поєднанні високої вологості, негативної різниці температур та наявності гігроскопічного шару забруднень. Отримані результати можуть бути використані для прогнозування надійності ізоляційних конструкцій та удосконалення автоматизованих систем контролю стану ізоляторів.
Ключові слова: високовольтний ізолятор, струм витоку, поверхневе забруднення, атмосферний фактор, експериментальне дослідження
Посилання
1. Khan, U. A., Asif, M., Zafar, M. H., & et al. (2025). Experimental validation of machine learning for contamination classification of polluted high-voltage insulators using leakage current. Scientific Reports, 15, 13246.
2. Salem, A. A., Lau, K. Y., Rahiman, W., Abdul-Malek, Z., Al-Gailani, S. A., Rahman, R. A., & Al-Ameri, S. (2022). Leakage current characteristics in estimating insulator reliability: Experimental investigation and analysis. Scientific Reports, 12, 14974.
3. Sopelsa Neto, N. F., Stefenon, S. F., Meyer, L. H., Ovejero, R. G., & Leithardt, V. R. Q. (2022). Fault Prediction Based on Leakage Current in Contaminated Insulators Using Enhanced Time Series Forecasting Models. Sensors, 22(16), Article 6121.
4. Szamel, L., & Oloo, J. (2024). Monitoring of Stator Winding Insulation Degradation through Estimation of Stator Winding Temperature and Leakage Current. Machines, 12(4), 220.
5. Matos-Carvalho, J. P., Stefenon, S. F., Leithardt, V. R. Q., & Yow, K. C. (2025). Time series forecasting based on optimized LLM for fault prediction in distribution power grid insulators. arXiv preprint arXiv:2502.17341.
6. Kotysh, A. I. (2004). Investigation of surface overlap processes of 10-35 kV support insulators as a function of leakage current. Bulletin of NTU ‘KhPI’, Vol. Electrical Power Engineering and Conversion Technology. –Kharkiv: NTU ‘KhPI’, (7), 133-138.
7. Saleem, M. Z., & Akbar, M. (2022). Review of the performance of high-voltage composite insulators. Polymers, 14(3), 431.
8. Lim, D.-Y., & Bae, S. (2015). Study on oxygen/nitrogen gas mixtures for the surface insulation performance in gas insulated switchgear. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 22(3):1567-1576
9. Baskin, J. (2006). Methods to mitigate contamination and moisture ingress in switchgear. In 2006 IEEE 11th International Conference on Transmission & Distribution Construction, Operation and Live-Line Maintenance (ESMO) (pp. 1–6).
10. Shinkai, H., Goshima, H., & Yashima, M. (2011). A study on condition assessment method of gas-insulated switchgear. Part II. Influence of moisture in the SF₆, detection of a partial discharge on a spacer, repetition discharge and overheating by incomplete contact. Electrical Engineering in Japan.
11. Kotysh A. I., Petrova K. G., Savelenko I. V. and Serebrennikov S. V. (2023) Diagnosis of the condition of high-voltage support insulators based on leakage currents. Energy and Automation, (2), 71-83.
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Енергетика і автоматика
TЦя робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).
