Kostiukov I. Development of methods of controling the technical condition of electrical insulation by the parameters of capacitance and dielectric dissipation fector

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Science (DSc)

State registration number

0523U100150

Applicant for

Specialization

  • 05.11.13 - Прилади і методи контролю та визначення складу речовин

28-09-2023

Specialized Academic Board

Д64.050.09

National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"

Essay

The dissertation work is devoted to the solution of the problem of development of methods of monitoring the technical condition of electrical insulation according to the parameters of its electrical capacity and tangent of the dielectric loss angle. In the first chapter of the dissertation, based on a critical analysis of physical models of aging of electrical insulation under the influence of adverse operating fac-tors, the most common methods of controlling the insulation of power cables by ap-plying high voltage pulses, measuring the level of partial discharges, absorption methods of control, measuring its electrical capacity and the tangent of the angle of dielectric losses, as well as methods of the theory of digital signal processing, which are used both in the analysis of numerical series of the obtained measurement results and directly in the systems for measuring the capacitance and tangent of the dielectric loss angle, the main tasks of the dissertation research are formulated. In the second chapter, using the example of the analysis of the numerical series of the results of the measurement of the electric capacity and the tangent of the dielectric loss angle, it is shown that the physical interpretation of the results obtained by analyzing the C-tgδ diagrams can be complicated due to the simultaneous growth of these parameters, which contradicts the functional dependence between these parameters for the case of electrical insulation application of a parallel scheme for replacing the investigated capacitive object of control with dielectric losses. Taking into account the mentioned difficulties, in order to identify the presence of hidden oscillations in the obtained results, it is proposed to carry out a spectral analysis of numerical series. Using the example of harmonic signals, a method of interval estimation of the frequency of such hidden oscillations has been developed, which allows to reduce the influence of the spread of the spectrum of signals on the accuracy of estimation of their parameters. A spectral analysis of numerical series of the results of measuring the tangent of the dielectric loss angle was carried out and it was shown that the application of the proposed selection of frequencies of auxiliary trigonometric functions by which the investigated signal is decomposed allows to double the resolution of the Fourier transform without the traditional addition of zeros to the investigated numerical sequence and to halve the number of necessary calculations. by refusing to decompose the investigated signal using a complete system of orthogonal trigonometric functions. In the third section, a modification of the correlation method for measuring the phase shift was developed in order to improve the interference resistance of measurements of the tangent of the dielectric loss angle for control objects with a relatively low Q level. The fourth chapter analyzes the peculiarities of measuring the individual parameters of the dielectrics of each layer of insulation in three-core power cables with paper-impregnated insulation. . In the fifth chapter, based on the modified connection schemes of the conductive elements of the construction of the three-wire power cable in a common metal sheath, a method of measuring the electrical capacity and tgδ of each of its insulation layers is developed. In the sixth chapter, a theoretical analysis of the effect of the parasitic induct-ance of the investigated capacitive control object on the results of measuring the electric capacity and the tangent of the dielectric loss angle for the measurement circuit based on a voltage-to-current converter and a phase detector is carried out.

Research papers

Kostiukov I. Estimation of capacitors stray inductance by the analysis of overdamped discharge current curves. Przeglad Elektrotechniczny. 2021. No. 4. P. 175 - 179.

Kostiukov I. Sine Fourier transform-based frequency estimation. IEIE Transactions on Smart Processing and Computing. 2022. No. 1. P. 14 - 23.

Костюков И. А., Гурин А. Г. Влияние активного сопротивления обмоток импульсного трансформатора на параметры формируемых на емкостной на-грузке импульсов напряжения. Електротехніка і Електромеханіка. 2019. № 5. С. 45 - 49.

Костюков И. А., Беспрозванных А. В., Рогинский А. В. Характеристики кор-пусной электроизоляционной системы асинхронных электрических машин на резонансной частоте. Технічна Електродинаміка. 2019. № 4. С. 48 - 55.

Костюков И. А. Беспрозванных А. В. Погрешность контроля электроизоляционных конструкций по параметрам диэлектрической абсорбции в соответствии с концепцией неопределенности измерений. Електротехніка і Електромеханіка. 2020. № 1. С. 47-51.

Костюков И. А., Беспрозванных А. В. Метод вейвлет анализа временных рядов параметров диэлектрической абсорбции электроизоляционных конструкций. Електротехніка і Електромеханіка. 2020. № 2. С. 52-57.

Костюков І.О. Особливості оцінювання часткових ємностей ізоляції трьохжильних силових кабелів із застосуванням сукупних вимірювань Український метрологічний журнал. 2021. № 1. C. 41 – 46.

Костюков І. О. Безпрозванних Г. В., Пушкар О. А. Синтез конструктивно-технологічних рішень регулювання робочої ємності кабелів промислових мереж. Електротехніка і Електромеханіка. 2021. № 1. С. 44-49.

Костюков І. О., Безпрозванних Г. В. Розрахункова модель для визначення комплексного опору силових високовольтних одножильних кабелів з полімерною ізоляцією. Електротехніка і Електромеханіка. 2021. № 3. С. 47-51.

Костюков І. О. Безпрозванних Г. В., Москвітін Є. С. Розділення абсорбційних процесів в неоднорідній ізоляції за кривими відновлюваної напруги силових високовольтних кабелів. Технічна Електродинаміка. 2021. № 6. С. 13-19

Костюков И. А., Гурин А. Г., Москвитин Е. С., Скибин В. П., Гонтарь Ю. Г. Неразрушающий метод определения неоднородностей в изоляционном материале линейных изоляторов и концевых разделках силовых кабелей. Вісник Національного технічного університету “ХПІ”. 2017. № 31 (1253). С. 25 - 28.

Kostiukov I. O. Deterioration of XLPE insulation in high voltage cable systems and testing of quality by applying pulses of high voltage. Вісник Національного технічного університету“ ХПІ”. 2019. №. 1. P. 36 - 41.

Костюков И. А. Особенности преобразования некоторых сигналов с использованием RC цепочек. Вісник Національного технічного університету “ХПІ”. 2019. № 29 (1354). С. 87 - 90.

Kostiukov I. O. The influence of stray inductance of tested object on technical performance of electrical capacitance meters with phase detectors. Вісник Національного технічного університету “ХПІ”. 2019. № 2. P. 64 - 69.

Kostiukov I. O. The influence of stray inductance of storage capacitor and load capacitance on transients in high voltage facilities with pulse transformers. Вісник Національного технічного університету “ХПІ” Серія: Проблеми удосконалювання електричних машин і апаратів. Теорія і практика. 2020. № 1. P. 43 - 46.

Kostiukov I. Electrical capacitance measurement by scatter ellipse approximation. Вимірювальна техніка та метрологія. 2020. № 3. P. 41 – 46.

Kostiukov I. O. Estimation of sine signals amplitude by the least squares method: a comparative analysis of accuracy of ellipse fitting algorithms. Метрологія та прилади. 2020. № 4. P. 56 – 62.

Костюков I. O., Гонтар Ю.Г. Аналіз моделей для оцінювання впливу поверхневого ефекту на величину активного опору суцільних та багатопроволочних жил силових кабелів. Вісник Національного технічного університету “ХПІ” Серія: Проблеми удосконалювання електричних машин і апаратів. Теорія і практика. 2020. № 2. С. 43 - 46.

Костюков І.О. Особливості розрахунку дисперсії результатів визначення часткових ємностей ізоляції трьохжильних силових кабелів із застосуванням сукупних вимірювань. Метрологія та прилади. 2021. № 1. P. 65 – 71.

Костюков I. O., Москвитин Е.С. Зменшення впливу паразитної індуктивності досліджуваного об’єкта контролю на точність вимірювання його електричної ємності. Вісник Національного технічного університету “ХПІ” Серія: Проблеми удосконалювання електричних машин і апаратів. Теорія і практика. 2021. № 1. C. 52 - 57.

Костюков I. О. Абсорбційні методи контролю технічного стану електричної ізоляції. Вісник Національного технічного університету “ХПІ” Серія: Проблеми удосконалювання електричних машин і апаратів. Теорія і практика. 2021. № 2. C. 45 - 50.

Kostiukov I. Dielectric dissipation factor in three-core power cables. Вимірювальна техніка та метрологія. 2021. № 2. С. 50 – 56.

Kostiukov I. Measurement of dissipation factor of inner layers of insulation in three-core belted cables. Lighting engineering and power Engineering. 2021. No. 1. P. 23 – 30.

Kostiukov I The evaluation of electric power by separate analysis of Fourier transform components Lighting engineering and power Engineering. 2021. No. 3. P. 133 - 139.

Kostiukov I. Quadrature phase shifter for the measurement systems of testing of electrical insulation. Вісник Національного технічного університету “ХПІ” Серія: Проблеми удосконалювання електричних машин i апаратiв. Теорiя i практика. 2022. № 1. C. 42 - 45.

Костюков I.O., Кубрик Б.І. Методика вимірювання часткових ємностей для об’єктів контролю із трьома електродами. Вісник Національного технічного університету “ХПІ” Серія: Проблеми удосконалювання електричних машин і апаратів. Теорія і практика. 2023. № 1. С. 67 - 70.

Kostiukov I. Estimation of Dissipation Factor by Applying Cross-Correlation Method. Proc. of 2020 IEEE KhPI Week, Kharkiv, 2020. P. 333–338.

Kostiukov I. The analysis of some results of electrical capacitance and dissipation factor measurements. Proc. of 2021 IEEE International Conference on Robotics, Electrical and Signal Processing Techniques (ICREST) DHAKA, P. 510 – 514.

Kostiukov I. Interval frequency estimation by cross-correlation analysis Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol.1878. P. 012011.

Kostiukov I. Decreasing of bias of modified cross-correlation method for phase shift measurement. Proc. of 2022 IEEE KhPI Week, Kharkiv, 2022. P. 267–272.

Костюков І. О. Лабораторний стенд для вимірювання електричної ємності ізоляції електроенергетичного обладнання. Матеріали XXVI Міжнародної науково-практичної конференції «Інформаційні технології: наука, техніка тех-нологія здоров’я освіта MicroCAD 2018р.».– Харків: НТУ «ХПИ», 2018. С. 150

Костюков І. О. Модель для визначення впливу втрат потужності в первинній та вторинній обмотках імпульсного трансформатору на параметри напруги на ємнісному навантаженні. Матеріали XXVII Міжнародної науково-практичної конференції «Інформаційні технології: наука, техніка технологія здоров’я освіта MicroCAD 2019р.».– Харків: НТУ «ХПІ», 2019. С. 153

Костюков І. О. Підвищення точності вимірювання електричної ємності шляхом визначення постійної часу розряду конденсатора. Матеріали III Міжнародної науково-технічної конференції «Енергоефективність та енергетична безпека електроенергетичних систем».– Харків: НТУ «ХПІ», 2019. С. 110–111

Костюков І. О. Вимірювання паразитної індуктивності ємнісних об’єктів контролю в режимі їх аперіодичного розряду. Матеріали XXIX Міжнародної науково-практичної конференції «Інформаційні технології: наука, техніка технологія здоров’я освіта MicroCAD 2021р».– Харків: НТУ «ХПІ», 2021. – С. 124.

Similar theses