Розвиток методів контролю технічного стану електричної ізоляції за параметрами ємності та тангенса кута діелектричних втрат

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут». Дисертаційна робота присвячена вирішенню проблеми розвитку методів контролю технічного стану електричної ізоляції за параметрами її електричної ємності та тангенса кута діелектричних втрат шляхом зменшення впливу паразитних параметрів досліджуваного шару ізоляції на результати вимірювання, оцінювання величини паразитних параметрів ємнісних об’єктів контролю а також підвищення завадостійкості вимірювань за рахунок вдосконалення алгоритмів обробки кривих струму та напруги на досліджуваному об’єкті контролю. Науково-технічна проблема контролю технічного стану електричної ізоляції електроенергетичного обладнання, в першу чергу, зумовлена необхідністю забезпечення надійного енергопостачання об’єктів інфраструктури та побутових споживачів. Внаслідок багатьох техніко-економічних факторів, що ускладнюють його заміну на аналогічне устаткування із не зістареною під дією експлуатаційних факторів ізоляцією, значна кількість обладнання використовується в енергосистемах вже після закінчення нормативного строку експлуатації. Так, згідно із відомими статистичними даними майже 45% кабельних мереж знаходяться в експлуатації більше 30 років. З точки зору інформативності щодо ступеню старіння ізоляції та, відповідно, актуальності свого подальшого розвитку, значний інтерес становлять класичні методи контролю за параметрами електричної ємності та тангенса кута діелектричних втрат (tgδ). Зазначена актуальність застосування зазначених параметрів ізоляції в задачах контролю її технічного стану зумовлена їх значним впливом на показники якості діелектриків, отримані шляхом використання інших, поширених на практиці, методів контролю. Так, електрична ємність визначається поляризаційними процесами в ізоляційному матеріалі і тому значною мірою впливає на діагностичні параметри, отримані із застосуванням таких абсорбційних методів контролю, як метод відновлюваної напруги, а також при визначенні якості діелектричних матеріалів шляхом застосування коефіцієнтів (абсорбції та індексу поляризації), що характеризують швидкість зміни струму через діелектрик при подачі на нього постійної напруги. Крім того, в багатьох випадках значення електричної ємності використовується в якості допоміжного параметру при розрахунку tgδ. В той же час, значення tgδ ізоляції є чутливим до рівня її часткових розрядів, ступеню зволоження та теплового старіння а також демонструє значну кореляцію із механічними властивостями діелектриків. Для багатьох поширених на практиці ємнісних об’єктів контролю визначення електричної ємності та tgδ суттєво ускладнені внаслідок небажаного впливу їх паразитних ємнісних та індуктивних параметрів на результати вимірювань, а також через недоліки існуючих алгоритмів цифрової обробки кривих струму та напруги, що застосовуються при розрахунку параметрів діелектрика. Вирішення викликаної цими недоліками проблеми розвитку методів контролю електричної ізоляції за параметрами електричної ємності та tgδ визначило напрямок дисертаційного дослідження. Робота виконана на кафедрі електроізоляційної та кабельної техніки НТУ «ХПІ». Здобувач брав участь в дослідженнях, проведених за науково-дослідними темами: «Дослідження ефективності технологічного контролю кабельно-провідникової продукції в умовах діючого виробництва з метою створення бази даних технологічного контролю і впровадження методів контролю для забезпечення гарантованого рівня бездефектності продукції», (ПАО «Завод «Південкабель», м. Харків), та «Проведення аналітичних досліджень та розроблення науково-обґрунтованих пропозицій щодо визначення суттєвих експлуатаційних характеристик, порогових рівнів, класів та системи або систем оцінки та перевірки стабільності показників будівельної продукції категорії «Силові, контрольні кабелі і кабелі зв’язку» на замовлення Міністерства розвитку громад та територій України відповідно до наказу Мінрегіону від 09.04.2021 № 89, в яких здобувач був виконавцем окремих етапів, а також при виконанні теми №: 0122U001297 «Застосування фізичного та математичного моделювання для підвищення стійкості авіаційно-космічної техніки та об'єктів критичної інфраструктури до дії потужних електромагнітних впливів». Метою дисертаційної роботи є теоретичний розвиток та вдосконалення методів контролю технічного стану ізоляції ємнісних об’єктів контролю за параметрами їх електричної ємності та тангенса кута діелектричних втрат. Для досягнення мети в роботі поставлені задачі: – на основі аналізу сучасного етапу розвитку приладів та методів контролю технічного стану ізоляції електроенергетичного та телекомунікаційного обладнання сформулювати основні проблеми, що ускладнюють практичне застосування існуючих методів контролю та визначити напрямки їх вирішення; – розробити метод визначення паразитної індуктивності ємнісного об’єкта контролю шляхом аналізу кривих струму для випадку аперіодичного режиму розряду об’єкта контролю; – розробити завадостійку модифікацію кореляційного методу вимірювання фазового зсуву для визначення тангенса кута діелектричних втрат об’єктів контролю із зниженим рівнем добротності; – визначити складові дисперсії результатів вимірювання індивідуальних значень часткових ємностей шарів ізоляції в трьохжильних силових кабелях у спільній металевій оболонці із застосуванням сукупних вимірювань; – розробити метод визначення електричної ємності та tgδ шарів міжфазної ізоляції трьохжильних силових кабелів у спільній металевій оболонці на основі резистивно-ємнісного заземлення досліджуваного шару діелектрика; – адаптувати розроблений для трьохжильних силових кабелів в спільній металевій оболонці та заснований на резистивно-ємнісному заземленні досліджуваного шару ізоляції метод визначення електричної ємності та tgδ для ємнісних об’єктів контролю із трьома електродами; – проаналізувати характерні особливості часових рядів результатів вимірювання електричної ємності та тангенса кута діелектричних втрат ізоляції кабелів на основі витих пар. Об'єктом дослідження є процес взаємодії діелектриків із електричним полем, що дозволяє сформувати чутливі до ступеня старіння діелектрика діагностичні параметри. Предмет дослідження – методи та прилади контролю технічного стану електричної ізоляції на основі значень її електричної ємності та tgδ. При розробці модифікованого кореляційного методу вимірювання фазового зсуву використовувались статистичні методи та методи теорії цифрової обробки сигналів. Визначення параметрів ізоляції досліджуваних зразків силових та телекомунікаційних кабелів проводилось із застосуванням результатів теорії фізики діелектриків, спектральних методів та методів регресійного аналізу. Розробка методу визначення паразитної індуктивності ємнісних об’єктів контролю для випадку їх аперіодичного режиму розряду проведена на основі використання теорії лінійних електричних ланцюгів. Наукова новизна отриманих результатів: – вперше обґрунтовано підвищення завадостійкості визначення фазового зсуву між гармонічними сигналами струму та напруги із компонентами сторонніх шумів шляхом визначення декількох скалярних добутків досліджуваних сигналів із допоміжними тригонометричними функціями, значення частот яких дозволяють відокремлювати внесок ортогональних тригонометричних складових в розраховані частотні залежності скалярного добутку, завдяки чому розроблена модифікація кореляційного методу визначення фазового зсуву, що дає можливість збільшити завадостійкість визначення тангенсу кута діелектричних втрат для ємнісних об’єктів контролю із зниженим рівнем добротності; – вперше визначена умова відсутності фазового зсуву між кривими падіння напруги на резистивно заземленому досліджуваному шарі фазної ізоляції трьохжильного силового кабелю та заземлюючому резисторі, що дає можливість розробити метод визначення часткових ємностей та відповідних значень тангенса кута діелектричних втрат шарів фазної ізоляції; – вперше визначена умова ортогональності напруги на ємності та паразитній індуктивності ємнісного об’єкта контролю для його аперіодичного режиму розряду, що дало можливість розробити метод вимірювання паразитної індуктивності ємнісних об’єктів контролю; – дістали подальшого розвитку способи обстеження трьохжильних силових кабелів при визначенні індивідуальних параметрів їх ізоляції на основі застосування сукупних вимірювань. Розроблена схема обстеження передбачає резистивно-ємнісне заземлення досліджуваного шару ізоляції та дозволяє спростити процедуру контролю у порівнянні із традиційними для кабельної техніки схемами обстеження, що використовуються при визначенні параметрів ізоляції шляхом застосування сукупних вимірювань; – дістали подальшого розвитку засновані на використанні сукупних вимірювань методи визначення tgδ ізоляції трьохжильних силових кабелів, завдяки аналітичному вирішенню сформованої на основі теорії неоднорідних діелектриків системи лінійних алгебраїчних рівнянь відносно невідомих значень tgδ, що дало можливість спростити процедуру контролю параметрів ізоляції за рахунок відмови від застосування чисельних методів. Практичне значення отриманих результатів для електроізоляційної та кабельної техніки полягає в розробці модифікованого кореляційного методу вимірювання фазового зсуву, застосування якого дає можливість збільшити завадостійкість визначення tgδ для об’єктів контролю з незначним рівнем добротності. Розробці методу визначення індивідуальних параметрів ізоляції трьохжильних силових кабелів без застосування сукупних вимірювань та адаптації розробленого методу для ємнісних об’єктів контролю із 3 електродами. Формулюванні особливостей числових рядів результатів вимірювання електричної ємності та тангенса кута діелектричних втрат. Основні результати роботи впроваджені: – ТОВ «ООВ «Сертатом» (м. Харків) – для визначення індивідуальних значень електричної ємності та tgδ ізоляції трьохжильних силових кабелів в спільній металевій оболонці; – ДП «Завод «Електроважмаш» (м. Харків) та Українська асоціація «Укрелектрокабель» (м. Київ) – для аналізу часових рядів результатів вимірювання електричної ємності та tgδ; – технічному комітеті № 131 «Електроізоляційна та кабельна техніка» Держспоживстандарту України (м. Харків) – при гармонізації Європейських та Українських стандартів в галузі електроізоляційної та кабельної техніки. Положення і результати, що виносяться на захист дисертаційної роботи, отримані здобувачем особисто. Серед них: розробка модифікованого кореляційного методу вимірювання фазового зсуву для збільшення завадостійкості визначення tgδ об’єктів контролю з низьким рівнем добротності, розробка методу вимірювання паразитної індуктивності ємнісного об’єкту контролю при його аперіодичному розряді, аналіз отриманих результатів, розробка методу вимірювання параметрів фазної ізоляції трьохжильних силових кабелів з паперовою ізоляцією, моделювання впливу паразитної індуктивності ємнісних об’єктів контролю на результати вимірювання їх електричної ємності та tgδ. Основні наукові результати та положення дисертаційної роботи доповідались, обговорювались та були схвалені на: 26, 27 та 28 Міжнародних конференціях «Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров’я» (м. Харків, 2018 р, 2019 р, 2021 р), III Міжнародній науково-технічній конференції «Енергоефективність та енергетична безпека електроенергетичних систем» (м. Харків, 2019 р.), Міжнародному симпозіумі «Проблеми електроенергетики, електротехніки та електромеханіки» (SIEMA) (м. Харків, 2020 р, 2022 р.), та на Міжнародних конференціях, збірники статей яких проіндексовані в наукометричній базі SCOPUS: Second International Conference on Emerging Electrical Energy, Electronics and Computing Technologies (ICERCT), (м. Малакка, 2020 р.), Second International Conference on Robotics, Electrical and Signal Processing Techniques (ICREST), (м. Дака, 2021 р.), I та III міжнародних конференціях IEEE KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek) (м. Харків, 2020 р, 2022 р.). Основний зміст дисертації відображено у 34 наукових публікаціях, з них: 26 статей у періодичних виданнях, з яких 10 у виданнях, внесених до наукометричних баз SCOPUS та/або Web of Science, 16 статей в наукових фахових виданнях України, 8 в збірниках матеріалів конференцій, з яких 4 індексовані в наукометричній базі SCOPUS. В першому розділі дисертаційної роботи на основі критичного аналізу фізичних моделей старіння електричної ізоляції під дією несприятливих експлуатаційних факторів, найбільш розповсюджених методів контролю ізоляції силових кабелів шляхом застосування імпульсів високої напруги, вимірювання рівня часткових розрядів, абсорбційних методів контролю, вимірювання її електричної ємності та тангенса кута діелектричних втрат а також методів теорії цифрової обробки сигналів, що використовуються як при аналізі числових рядів отриманих результатів вимірювання так і безпосередньо у системах вимірювання ємності та тангенса кута діелектричних втрат сформульовано основні задачі дисертаційного дослідження. В другому розділі на прикладі аналізу числових рядів результатів вимірювання електричної ємності та тангенса кута діелектричних втрат показано, що фізична інтерпретація отриманих результатів шляхом аналізу діаграм С-tgδ може бути ускладнена внаслідок одночасного зростання цих параметрів, що суперечить функціональній залежності між цими параметрами електричної ізоляції для випадку застосування паралельної схеми заміщення досліджуваного ємнісного об’єкта контролю з діелектричними втратами. Враховуючи зазначені складнощі, з метою ідентифікації наявності прихованих коливань в отриманих результатах запропоновано проводити спектральний аналіз числових рядів. На прикладі гармонічних сигналів розроблено методику інтервального оцінювання частоти таких прихованих коливань, що дозволяє зменшити вплив розтікання спектру сигналів на точність оцінювання їх параметрів. Проведено спектральний аналіз числових рядів результатів вимірювання тангенса кута діелектричних втрат та показано, що застосування запропонованого вибору частот допоміжних тригонометричних функцій за якими розкладається досліджуваний сигнал дозволяє вдвічі збільшити роздільну здатність перетворення Фур’є без традиційного доповнення досліджуваної числової послідовності нулями та вдвічі зменшити кількість необхідних розрахунків, за рахунок відмови від розкладання досліджуваного сигналу із застосуванням повної системи ортогональних тригонометричних функцій. В третьому розділі з метою підвищення завадостійкості вимірювань тангенса кута діелектричних втрат для об’єктів контролю із відносно невисоким рівнем добротності розроблено модифікацію кореляційного методу вимірювання фазового зсуву. Розроблена модифікація передбачає необхідність розрахунків декількох скалярних добутків досліджуваних сигналів струму та напруги із допоміжними тригонометричними функціями. Результати порівняльного аналізу завадостійкості показали, що у порівнянні із традиційним кореляційним методом вимірювання фазового зсуву розроблена модифікація дозволила підвищити завадостійкість вимірювання фазового зсуву між кривими струму та напруги та, відповідно, тангенса кута діелектричних втрат в діапазоні значень від 0º до 45º. В той же час, в діапазоні від 45º до 90º класичний кореляційний метод вимірювання фазового зсуву має вищий рівень завадостійкості у порівнянні із його розробленою модифікацією. В четвертому розділі проаналізовано особливості вимірювання індивідуальних параметрів діелектриків кожного з шарів ізоляції в трьохжильних силових кабелях з паперовою імпрегнованою ізоляцією. Показана можливість існування кореляційних зв’язків між результатами вимірювань сукупних значень електричної ємності, що були отримані при застосуванні різних способів з’єднання електропровідних елементів конструкції силового кабелю. Проаналізовано складові дисперсії результатів вимірювання часткових ємностей ізоляції трьохжильних силових кабелів та отримано формули для прямого розрахунку значень тангенса кута діелектричних втрат із застосуванням сукупних вимірювань. В п’ятому розділі на основі модифікованих схем з’єднання електропровідних елементів конструкції трьохжильного силового кабелю в спільній металевій оболонці, розроблено методику вимірювання електричної ємності та tgδ кожного з шарів його ізоляції. Розроблена модифікація існуючих схем обстеження передбачає резистивне, або резистивно-ємнісне заземлення досліджуваного шару ізоляції. Визначення невідомих параметрів ізоляції проводиться шляхом регулювання величини електричного опору, через який заземлено досліджуваний ізоляційних прошарок, до моменту нульового фазового зсуву між напругою на досліджуваному шарі ізоляції та на його заземлюючих елементах із наступним вимірюванням цих напруг. В шостому розділі для вимірювальної схеми на основі перетворювача напруги в струм та фазового детектору проведено теоретичний аналіз впливу паразитної індуктивності досліджуваного ємнісного об’єкта контролю на результати вимірювання електричної ємності та тангенса кута діелектричних втрат, наведено рішення щодо розробки схем для зсуву фази гармонічних сигналів на 90º, розроблено методику оцінювання паразитної індуктивності ємнісних об’єктів контролю для їх аперіодичного режиму розряду.Dissertation for obtaining the scientific degree of Doctor of Technical Sciences in the specialty 05.11.13 - devices and methods of control and determination of the composition of substances. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute". 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. The problem of monitoring the technical condition of the electrical insulation of electric power and telecommunications equipment is determined both by the need to ensure reliable energy supply to infrastructure facilities and household consumers, and by a number of technical and economic factors that, even after the end of the normative period of operation of such equipment, make it difficult to replace it with similar equipment with insulation that has not aged under the influence of adverse operational factors. From the point of view of informativeness regarding the degree of aging of the insulation and, accordingly, the relevance of its further development, classical methods of controlling the parameters of the electric capacity and tangent of the dielectric loss angle (tgδ) are of considerable interest. The indicated relevance of the application of the specified insulation parameters in the tasks of monitoring its technical condition is due to their significant influence on the quality indicators of dielectrics, obtained by using other control methods common in practice. Thus, the electrical capacity is determined by the polarization processes in the insulating material and therefore significantly affects the diagnostic parameters obtained using such absorption control methods as the renewable voltage method, as well as when determining the quality of dielectric materials by using coefficients (absorption and polarization index), which characterize the rate of change of the current through the dielectric when a constant voltage is applied to it. In addition, in many cases, the value of electrical capacity is used as an auxiliary parameter in the calculation of tgδ. At the same time, the tgδ value of the insulation is sensitive to the level of its partial discharges, the degree of moisture and thermal aging, and also shows a significant correlation with the mechanical properties of dielectrics. For many capacitive control objects widely used in practice, the measurement of electrical capacitance and tgδ is significantly complicated due to the unwanted influence of their parasitic capacitive and inductive parameters, as well as due to the shortcomings of existing algorithms for digital processing of current and voltage curves used in the calculation of dielectric parameters. Solving the problem caused by these shortcomings of the development of electrical insulation control methods based on the parameters of electrical capacity and tgδ determined the direction of the dissertation research. The applicant participated in the research carried out under research topic No. 81703 "Study of the effectiveness of technological control of cable and conductor products in the conditions of active production with the aim of creating a database of technological control and implementing control methods to ensure a guaranteed level of defect-free products", (PJSC "Zavod" "Pivdenkabel", Kharkiv), and No. 61031u "Conducting analytical studies and developing scientifically based proposals for determining essential operational characteristics, threshold levels, classes and systems or systems for evaluating and verifying the stability of indicators of construction products of the category "Power, control cables and communication cables" to the order of the Ministry of Development of Communities and Territories of Ukraine in accordance with the order of the Ministry of Regions dated 09.04.2021 No. 89, in which the acquirer was the executor of individual stages, as well as in the implementation of topic No.: 0122U001297 "Application of physical and mathematical modeling to increase the stability of aviation - space equipment and objects of critical infrastructure to the action of powerful electromagnetic influences". The aim of the dissertation is the theoretical development and improvement of methods of monitoring the technical condition of the insulation of capacitive objects by monitoring the parameters of their electric capacity and the tangent of the dielectric loss angle. To achieve the goal in the work, the following tasks are set: - on the basis of the analysis of the modern stage of development of devices and methods of monitoring the technical condition of insulation of electric power and telecommunications equipment, formulate the main problems that complicate the practical application of existing control methods and determine directions for their solution; – to analyze the influence of the parasitic inductance of the object of control on the operation of the meters of electric capacity and tangent of the dielectric loss angle, built on the use of phase detectors and voltage-to-current converters; – to develop an interference-resistant modification of the correlation method of measuring the phase difference for determining the tangent of the dielectric loss angle of control objects with a relatively low Q level; - to determine the component variances of the results of determining the electric capacity of insulation layers in three-wire power cables in a common metal sheath using aggregate measurements; - to develop a method for determining the electrical capacity and tgδ of the interphase insulation layers of three-core power cables in a common metal sheath based on a resistive-capacitive grounding of the studied dielectric layer. - to adapt the method for determining the electrical capacity and tgδ developed for three-core power cables in a common metal sheath and based on the resistive-capacitive grounding of the investigated insulation layer for capacitive control objects with three electrodes - to analyze the characteristic features of the numerical series of the results of measuring the electric capacity and the tangent of the angle of the dielectric loss of the insulation of cables based on twisted pairs. The object of research is the process of interaction of dielectrics with an electric field, which allows to form diagnostic parameters sensitive to the degree of aging of the dielectric. The subject of research is methods and devices for monitoring the technical condition of electrical insulation based on the values of its electrical capacity and tgδ. Statistical methods and methods of the theory of digital signal processing were used in the development of the modified correlation method for measuring the phase shift. Determination of the insulation parameters of the studied samples of power and telecommunication cables, high-voltage capacitors, as well as discharge current curves, during the development of a method for estimating the parasitic inductance of capacitive control objects, was carried out using electrical measurement methods. In the dissertation: – for the first time, the improvement of the interference resistance of the correlation method for measuring the phase shift between harmonic current and voltage signals with extraneous noise components was substantiated by determining several scalar products of the studied signals with auxiliary trigonometric functions, the frequency values of which make it possible to separate the contribution of orthogonal trigonometric components to the calculated frequency dependences of the scalar product, thanks to which the interference resistance of determining the tangent of the dielectric loss angle for capacitive control objects with a relatively low Q level increases; – for the first time, the influence of the parasitic inductance of the capacitive object of control on the results of measuring its electric capacity and tangent of the dielectric loss angle was analyzed for the first time when using measuring schemes based on the use of voltage-to-current converters and phase detectors, which made it possible to establish a connection between themeasurement results and the parameters voltage to current converter; – the condition of orthogonality of the voltage on the capacitor and the parasitic inductance of the capacitive control object for its aperiodic discharge mode was determined for the first time, which made it possible to develop a method of measuring the parasitic inductance of the capacitive control objects; – the methods of examination of three-core power cables during the determination of individual parameters of their insulation on the basis of the application of aggregate measurements were further developed. The developed inspection scheme provides for resistive-capacitive grounding of the investigated insulation layer and allows to simplify the control procedure in comparison with the traditional inspection schemes for cable technology, which are used to determine insulation parameters by applying aggregate measurements; - the methods of determining tgδ of insulation of three-core power cables based on the use of aggregate measurements were further developed, thanks to the analytical solution of the system of linear algebraic equations formed on the basis of the theory of heterogeneous dielectrics with respect to unknown values of tgδ, which made it possible to increase the accuracy of determining dielectric parameters by abandoning the use of numerical methods. The practical value of the obtained results for electrical insulation and cable engineering consists in the development of a modified correlation method for measuring phase shift, the use of which makes it possible to increase the immunity of the determination of tgδ for control objects with a negligible level of Q, the development of a method for determining the individual parameters of the insulation of three-core power cables without the use of aggregate measurements and adaptation of the developed method for capacitive control objects with 3 electrodes, formulation of the features of the numerical series of the results of measuring the electric capacity and tangent of the dielectric loss angle. The main results of the work implemented: - PJSC "KHARTRON" (Kharkov) - to determine individual values of electric capacity and tgδ insulation of three-core power cables in a common metal sheath; - UA "UKRELEKTROKABEL" - for the analysis of numerical series of the results of measurement of electric capacity and tgδ; - in the educational process at the Department of Electrical Insulation and Cable Engineering of NTU "KhPI" in the disciplines of specialization "Electrical Insulation and Cable Engineering". Provisions and results submitted for the defense of the dissertation, received by the applicant personally. Among them: the development of a modified correlation method for measuring the phase shift to increase the interference resistance of determining the tgδ of control objects with a low Q level, the development of a method for measuring the parasitic inductance of a capacitive control object during its aperiodic discharge, the analysis of the obtained results, the development of a method for measuring the parameters of the phase isolation of three-wire power cables with paper insulation, modeling the effect of parasitic inductance of capacitive control objects on the accuracy of measuring their electrical capacity and tgδ. The main scientific results and provisions of the dissertation work were reported, discussed and approved at: 26, 27 and 28 international conferences "Information technologies: science, technology, technology, education, health" (Kharkov, 2018, 2019, 2021 r), the III International Scientific and Technical Conference "Energy Efficiency and Energy Safety of Electric Power Systems" (Kharkov, 2019), the International Symposium "Problems of Electric Power, Electrical Engineering and Electromechanics" (SIEMA) (Kharkov, 2020, 2022), and at international conferences whose collections of articles are indexed in the SCOPUS scientometric database: Second International Conference on Emerging Electrical Energy, Electronics and Computing Technologies (ICERCT), (Malacca, 2020), Second International Conference on Robotics, Electrical and Signal Processing Techniques (ICREST), (Dhaka, 2021), I and III international conferences IEEE KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek) (Kharkov, 2020, 2022). The main content of the dissertation is reflected in 33 scientific publications, including: 26 articles in periodicals, of which 2 articles in specialized periodicals of other countries included in the SCOPUS scientometric database (Poland and South Korea), 8 articles in specialized scientific publications of category A, indexed in the scientometric databases SCOPUS and/or Web of Science Core Collection, 15 articles in specialized scientific publications of category B, 8 scientific works in collections of conference materials, of which 4 in collections of conference articles indexed in the scientometric database SCOPUS and 4 publications in collections of theses reports 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 factors, the most common methods of controlling the insulation of power cables by applying 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 developed modification requires calculations of several scalar products of the studied current and voltage signals with auxiliary trigonometric functions. The results of the comparative analysis of immunity showed that, compared to the traditional correlation method of measuring the phase shift, the developed modification made it possible to increase the immunity of the measurement of the phase shift between the current and voltage curves and, accordingly, the tangent of the dielectric loss angle in the range of values from 0º to 45º. At the same time, in the range from 45º to 90º, the classic correlation method of measuring the phase shift has a higher level of immunity compared to its developed modification. 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. The possibility of the existence of correlations between the results of measurements of the aggregate values of the electric capacity, which were obtained when using different methods of connecting the conductive elements of the power cable structure, is shown. The component variances of the results of the measurement of the partial insulation capacities of three-core power cables were analyzed and the formulas for the direct calculation of the values of the tangent of the dielectric loss angle using aggregate measurements were obtained. In the fifth chapter, based on the modified connection schemes of the conductive elements of the construction of the threewire power cable in a common metal sheath, a method of measuring the electrical capacity and tgδ of each of its insulation layers is developed. The developed modification of the existing inspection schemes provides for resistive or resistivecapacitive grounding of the tested insulation layer. Determination of unknown insulation parameters is carried out by adjusting the value of the electrical resistance through which the investigated insulation layers are grounded, until the moment of zero phase shift between the voltage on the investigated insulation layer and on its grounding elements, followed by the measurement of these voltages. In the sixth chapter, a theoretical analysis of the effect of the parasitic inductance 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, solutions are given for the development of circuits for shifting the phase of harmonic signals by 90º , developed a methodology for estimating the parasitic inductance of capacitive control objects for their aperiodic discharge mode.