Исследование физических закономерностей формирования и развития частичных разрядов в дефектных участках изоляции электрооборудования и их проявлений в групповых статистических характеристиках

Объектом исследования является высоковольтная электроустановка для измерения частичных разрядов электрическим методом в изоляционных конструкциях и дефекты в них. Цель работы – исследование влияния особенностей возникновения и развития частичных разрядов в дефектах изоляционных конструкций на их проявления в групповых статистических характеристиках. Методы исследования базируются на теории электрических цепей, классической электродинамике. В проведенных исследованиях применялось физико-математическое моделирование. Для подтверждения и развития сделанных выводов проводились эксперименты на разработанной высоковольтной электроустановке на специально изготовленных макетах с дефектами. В ходе работы были получены следующие основные результаты: 1) научно-технические решения для оптимизации измерений частичных разрядов электрическим методом; 2) физико-математическая модель частичных разрядов в твердом диэлектрике. Впервые предложена методология расчета конструктивных параметров высокоиндуктивных датчиков ЧР, обеспечивающих высокую чувствительность и минимальное влияние помех на результаты измерений. Научно-технические решения для оптимизации измерений частичных разрядов электрическим методом, заключающиеся в выборе конструктивных параметров индуктивного датчика частичных разрядов (ЧР), обеспечивающих в комплексе с аппаратной и программной фильтрацией сигнала наилучшую чувствительность измерений и оптимальные параметры откликов в соответствии с требованиями ГОСТ Р 55191-2012. Предлагаемые научно-технические решения позволяют регистрировать сигналы ЧР со значениями кажущегося заряда от 1 пКл, а также упрощают требование к частоте дискретизации АЦП (не более 20 МГц). Впервые предложена физико-математическая модель частичных разрядов в дефектной изоляции совместно с измерительной установкой, учитывающая частотные характеристики измерительной цепи и их влияние на результаты измерений. Физико-математическая модель частичных разрядов в полостях твердого диэлектрика, основанная на замещении картины осевших на стенках включения зарядов эквивалентным сфероидом и воспроизводящая групповых статистические характеристики ЧР. Отличительной особенностью модели является расчет внешнего электростатического поля методом конечных элементов. Корректное определение статистических параметров модели позволяет обеспечить хорошее совпадение расчетных и экспериментальных амплитудно-фазовых диаграмм ЧР, представляющих собой кажущиеся заряды на развертке времени в пределах периода приложенного напряжения.