Галина
КОНОВАЛОВА
,
главный
специалист
Департамента
техни
-
ческого
перевооруже
-
ния
и
реконструкции
,
обслуживания
и
ре
-
монта
«
Россети
Урал
»
Эксплуатация
и
перспективы
развития
устройств
контроля
технического
состояния
ограничителей
перенапряжений
Опыт
применения
в
компании
«
Россети
Урал
»
(
ОАО
«
МРСК
Урала
»)
Дмитрий
ПРОСВИРНИН
,
начальник
Службы
диагностики
и
защиты
от
перенапряжений
филиала
«
Россети
Урал
» — «
Челябэнерго
»
В
настоящее
время
улучшение
индикативных
показателей
надежности
электро
-
снабжения
потребителей
SAIDI (
средняя
продолжительность
отключения
)
и
SAIFI
(
средняя
частота
отключений
)
при
снижении
OPEX (
операционные
затраты
)
явля
-
ется
одной
из
приоритетных
задач
компании
«
Россети
Урал
».
Требования
к
надежности
электроснабжения
потребителей
постоянно
возрастают
и
,
соответственно
,
остается
актуальной
задача
минимизации
перерывов
в
электроснаб
-
жении
,
связанных
с
отключениями
оборудования
и
линий
электропередачи
.
Значительная
доля
отключений
во
время
грозового
периода
происходит
в
результате
воздействия
ат
-
мосферных
перенапряжений
.
В
части
диагностирования
оборудования
приоритет
обычно
отдается
силовым
транс
-
форматорам
,
выключателям
,
подвесной
изоляции
,
а
защитные
аппараты
отходят
на
вто
-
рой
план
.
Широко
применявшиеся
и
остающиеся
в
эксплуатации
по
настоящее
время
вентиль
-
ные
разрядники
,
как
и
первые
нелинейные
ограничители
перенапряжений
(
ОПН
),
не
име
-
ли
никаких
индикаторов
,
и
их
состояние
можно
было
оценить
по
току
проводимости
/
утечки
и
значению
сопротивления
изоляции
,
либо
методом
тепловизионного
контроля
(
ТВК
),
по
-
зволяющего
выявить
дефекты
,
требующие
аварийной
замены
защитного
аппарата
.
Требования
нормативных
документов
и
заводов
-
изготовителей
определяют
периодич
-
ность
контроля
вентильных
разрядников
и
ОПН
не
реже
1
раза
в
6
лет
(110
кВ
и
выше
—
1
раз
в
год
перед
началом
грозового
сезона
);
периодичность
ТВК
— 1
раз
в
3
года
для
оборудования
35
кВ
и
ниже
, 1
раз
в
2
года
для
оборудования
110–220
кВ
.
Данная
перио
-
дичность
не
позволяет
выявлять
быстроразвивающиеся
дефекты
.
С
начала
внедрения
ОПН
встал
вопрос
об
их
диагностическом
мониторинге
,
позво
-
ляющем
осуществлять
контроль
технического
состояния
и
выявлять
дефекты
на
ранней
стадии
развития
.
Одним
из
первых
способов
контроля
ОПН
под
напряжением
было
применение
мил
-
лиамперметра
,
закрепленного
на
изолирующей
штанге
,
который
подключался
последо
-
вательно
с
ОПН
путем
разрыва
цепи
заземления
ОПН
рубильником
.
Этот
метод
являлся
достаточно
трудоемким
и
относительно
небезопасным
.
В
начале
90-
х
годов
в
эксплуатации
появились
первые
импортные
счетчики
разрядных
импульсов
и
датчики
тока
,
которые
содержали
механический
счетчик
и
стрелочный
инди
-
катор
полного
тока
утечки
.
12
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
3(14),
сентябрь
2019
Диагностика
и
мониторинг
Технологии
производства
ОПН
совершенствовались
,
появились
«
нестареющие
»
варисторы
,
которые
не
дегради
-
ровали
при
прохождении
одиночного
разрядного
импульса
,
если
его
энергия
не
превышала
порогового
значения
.
Соот
-
ветственно
,
простой
подсчет
разрядных
импульсов
,
без
раз
-
деления
их
по
амплитуде
,
уже
не
давал
представления
об
ухудшении
состояния
ОПН
.
Зачастую
данные
приборы
«
необоснованно
»
браковали
за
-
щитные
аппараты
,
в
том
числе
учитывая
утечки
по
поверхности
из
-
за
влияния
окружающей
среды
(
дождь
,
снег
и
т
.
д
.),
а
также
при
загрязнении
поверхности
изолятора
ОПН
,
что
не
отражало
состояние
варисторов
—
основного
элемента
ОПН
[1].
В
начале
2000-
х
годов
появились
приборы
следующего
поколения
для
мониторинга
ОПН
,
которые
имели
счетчик
разрядных
импульсов
с
разделением
по
амплитуде
и
из
-
меряли
не
только
полный
ток
проводимости
,
но
и
выделя
-
ли
третью
гармонику
этого
тока
,
которая
появляется
в
токе
ОПН
,
и
поэтому
изменение
его
величины
более
информа
-
тивно
отражает
состояние
аппарата
,
чем
полный
ток
[2].
Это
были
приборы
импортного
производства
,
и
зачастую
их
цена
была
соизмерима
с
ценой
ОПН
,
за
состоянием
кото
-
рого
они
должны
были
следить
.
Основными
средствами
контроля
состояния
ОПН
в
компа
-
нии
«
Россети
Урал
»
длительное
время
оставались
теплови
-
зионный
контроль
и
токоизмерительные
клещи
для
контроля
полного
тока
проводимости
под
рабочим
напряжением
.
Для
ОПН
,
установленных
на
ВЛ
,
в
первую
очередь
на
труднодоступных
участках
(
в
горной
местности
,
на
перехо
-
дах
через
реки
,
в
районах
с
интенсивным
гололедообразо
-
ванием
)
одним
из
самых
простых
методов
оценки
работо
-
способности
ОПН
служит
оснащение
ОПН
отделителями
(
дисконнекторами
).
При
использовании
ОПН
(
рисунок
1),
оснащенных
отделителями
,
отсутствует
необходимость
проведения
верховых
осмотров
,
достаточно
просто
выявить
повредившийся
аппарат
—
по
сработавшему
отделителю
.
Применение
ОПН
с
этой
опцией
позволило
значительно
сни
-
зить
время
на
выявление
повредившихся
аппаратов
.
Первым
отечественным
прибором
для
мониторинга
со
-
стояния
ОПН
стал
комплект
датчика
тока
утечки
и
устрой
-
ства
контроля
тока
утечки
(
рисунок
2).
Этот
доступный
по
цене
вариант
получил
широкое
рас
-
пространение
благодаря
тому
,
что
недорогой
датчик
ста
-
вился
на
каждую
шину
заземления
ОПН
,
а
более
дорогое
и
сложное
устройство
контроля
теперь
требовалось
в
един
-
ственном
экземпляре
на
множество
датчиков
.
Комплект
позволяет
измерить
полный
ток
утечки
ОПН
и
выделить
первую
и
третью
гармоники
тока
утечки
.
Ток
Рис
. 1.
Пример
установки
ОПН
на
ВЛ
,
оснащенных
отделителями
Рис
. 2.
Устройство
и
датчик
контроля
тока
проводимости
ОПН
13
проводимости
ОПН
имеет
три
основ
-
ные
составляющие
:
емкостный
ток
0,2–2
мА
,
нелинейный
активный
ток
0,05–0,1
мА
и
ток
утечки
изоляции
< 0,1
мА
.
Корреляция
между
третьей
гармоникой
тока
проводимости
и
его
активной
составляющей
позволила
определять
такие
дефекты
,
как
дегра
-
дация
ВАХ
,
повреждение
варисторов
,
увлажнение
изоляции
корпуса
из
-
за
разгерметизации
.
Минусом
этого
ком
-
плекта
является
необходимость
при
-
соединения
провода
,
что
требует
вре
-
мени
и
«
контакта
»
обслуживающего
персонала
с
шиной
заземления
.
В
2011
году
на
российском
рынке
появились
первые
приборы
для
ком
-
плексного
контроля
состояния
ОПН
под
рабочим
напряжением
.
Приборы
позволяют
контролировать
одновре
-
менно
несколько
параметров
,
отража
-
ющих
состояние
ОПН
–
действующее
значение
полного
тока
,
протекающего
через
ОПН
,
ток
1-
й
,
3-
й
, 5-
й
гармоники
(
процентное
отношение
к
полному
току
утечки
),
реактивную
и
активную
составляющие
тока
утечки
,
температуру
окружающей
среды
и
т
.
д
. (
в
зависимости
от
типа
прибора
и
его
производителя
).
Применение
приборов
данного
типа
позволило
более
точно
оценивать
состояние
ОПН
в
процессе
эксплуатации
,
при
этом
снизить
эксплуата
-
ционные
затраты
на
диагностирование
(
рисунок
3).
Данные
приборы
,
имея
доступную
цену
,
нашли
широкое
распространение
на
предприятиях
компании
«
Россети
Урал
»,
так
как
включают
в
себя
счетчик
разрядных
импульсов
с
раз
-
делением
по
амплитуде
и
измеритель
тока
проводимости
[3].
При
этом
измеряется
полный
ток
проводимости
,
его
первая
,
третья
и
пятая
гармоники
.
Изменение
пятой
гармоники
счита
-
Рис
. 3.
Пример
установки
приборов
контроля
состояния
ОПН
под
рабочим
напряжением
Рис
. 4.
Пример
использования
приборов
контроля
состояния
ОПН
под
рабочим
напряжением
,
установленных
на
опорах
ЛЭП
14
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
3(14),
сентябрь
2019
Диагностика
и
мониторинг
ется
более
информативным
индикатором
состояния
варисто
-
ров
,
так
как
пятая
гармоника
практически
отсутствует
в
сете
-
вом
напряжении
в
отличие
от
третьей
гармоники
,
присутствие
которой
в
сетевом
напряжении
может
меняться
и
влиять
на
изменение
третьей
гармоники
в
токе
утечки
ОПН
.
Для
получения
информации
о
токе
проводимости
ОПН
оперативному
персоналу
достаточно
выйти
на
ОРУ
,
подойти
к
месту
установки
ОПН
и
прибора
,
нажать
на
кнопку
лицевой
панели
.
Полученные
значения
занести
в
журнал
,
передать
в
службу
изоляции
эксплуатирующей
организации
для
ана
-
лиза
,
оформить
протокол
в
автоматизированной
системе
.
Эти
манипуляции
не
требуют
от
оперативного
персонала
временных
затрат
,
так
как
выполняются
при
очередном
пла
-
новом
осмотре
и
перед
грозовым
сезоном
.
В
то
же
время
негативные
процессы
,
вызванные
превы
-
шением
мощности
разрядного
импульса
выше
расчетной
или
другими
причинами
,
могут
развиваться
гораздо
бы
-
стрее
,
чем
это
может
выявить
периодический
контроль
.
Решить
вопрос
с
доступностью
актуальных
данных
о
состоянии
ОПН
,
в
том
числе
о
токе
проводимости
и
раз
-
рядных
импульсах
через
ОПН
,
помог
прибор
контроля
со
-
стояния
ОПН
следующего
поколения
(
рисунок
4).
Этот
при
-
бор
устанавливается
на
шину
заземления
каждого
ОПН
на
ОРУ
или
опоре
и
по
беспроводной
связи
с
заданной
периодичностью
передает
данные
в
пульт
сбора
данных
,
установленный
в
здании
ОПУ
.
Полученные
данные
за
-
писываются
в
энергонезависимую
память
пульта
и
могут
быть
переданы
при
помощи
специализированного
про
-
граммного
обеспечения
по
USB
интерфейсу
на
персо
-
нальный
компьютер
или
переданы
в
АСУ
ТП
.
Поскольку
данные
снимаются
1
раз
в
сутки
,
при
их
анализе
в
динами
-
ке
можно
своевременно
заметить
негативные
тенденции
нарастания
гармоник
тока
утечки
и
предупредить
техно
-
логические
нарушения
в
сети
,
связанные
с
выходом
из
строя
ОПН
в
процессе
работы
.
Отдельным
пунктом
стоит
задача
мониторинга
состо
-
яния
подвесных
ОПН
,
монтируемых
на
опоры
ЛЭП
.
Уда
-
ленность
этих
ОПН
от
земли
и
от
ближайшей
подстанции
делает
крайне
затруднительным
их
мониторинг
при
помощи
существующих
датчиков
.
Предлагаемое
производителем
приборов
мониторин
-
га
решение
предполагает
беспроводную
передачу
данных
мониторинга
от
датчиков
,
установленных
вместе
с
ОПН
на
линии
,
на
базовые
станции
системы
мониторинга
,
устанав
-
ливаемые
на
опоры
ЛЭП
на
расстоянии
3
км
друг
от
друга
.
Данные
с
датчиков
,
размещенных
на
опорах
в
промежутках
между
базовыми
станциями
системы
,
собираются
в
памяти
базовых
станций
и
передаются
через
сеть
GSM
в
эксплуати
-
рующую
организацию
по
запросу
.
Наличие
питания
датчиков
на
ЛЭП
от
тока
утечки
ОПН
обеспечивает
доступность
для
связи
по
радиоканалу
в
лю
-
бой
момент
времени
,
позволяет
значительно
снизить
экс
-
плуатационные
расходы
на
диагностирование
защитных
аппаратов
,
повысить
достоверность
оценки
состояния
ОПН
,
своевременно
выявить
дефект
,
произвести
замену
аппарата
в
плановом
порядке
и
предотвратить
технологические
нару
-
шения
в
процессе
эксплуатации
.
Еще
одна
задача
,
стоящая
перед
компанией
«
Россети
Урал
», —
реализация
удаленного
мониторинга
электриче
-
ских
сетей
.
Она
подразумевает
коренную
модернизацию
процессов
управления
электрическими
сетями
и
обслужива
-
ния
энергетического
оборудования
,
в
том
числе
диагности
-
рования
состояния
ОПН
.
В
первую
очередь
для
удаленного
мониторинга
нужны
данные
,
передаваемые
в
единую
сеть
.
В
соответствии
с
Технической
политикой
ПАО
«
Россети
»
«
ОПН
220
кВ
и
выше
должны
быть
укомплектованы
прибо
-
рами
контроля
тока
проводимости
под
рабочим
напряжени
-
ем
утечки
для
выявления
разрядных
процессов
и
предот
-
вращения
аварийного
выхода
ОПН
из
строя
».
Но
удаленный
мониторинг
небольших
подстанций
,
кото
-
рых
в
энергосистеме
очень
много
, —
это
задача
будущего
,
а
ОПН
на
таких
подстанциях
устанавливаются
уже
сейчас
.
Поэтому
перед
производителями
приборов
мониторинга
ОПН
была
поставлена
задача
:
создать
доступный
датчик
для
мониторинга
состояния
ОПН
,
не
требующий
обслужива
-
ния
и
специализированных
внешних
модулей
при
первона
-
чальном
использовании
,
и
имеющий
возможность
дальней
-
шей
интеграции
в
цифровые
сети
подстанций
.
Ответом
на
эту
задачу
стало
создание
датчика
контро
-
ля
состояния
ОПН
4-
го
поколения
.
Его
цена
значительно
ниже
стоимости
аппарата
,
он
не
имеет
встроенной
батареи
и
не
требует
обслуживания
.
Данные
считываются
при
по
-
мощи
обычного
смартфона
,
поэтому
его
применение
не
требует
специализированных
внешних
модулей
.
Для
счи
-
тывания
информации
смартфон
по
беспроводному
интер
-
фейсу
получает
от
датчика
те
же
исчерпывающие
данные
о
состоянии
ОПН
,
что
предоставляет
прибор
первого
-
вто
-
рого
поколения
.
В
дальнейшем
,
при
реализации
удаленного
мониторинга
оборудования
подстанции
,
датчики
могут
быть
оснащены
проводным
модулем
,
позволяющим
подключить
датчики
к
АСУ
ТП
и
передавать
данные
о
состоянии
ОПН
в
соответ
-
ствующую
службу
эксплуатирующей
организации
в
любой
момент
времени
.
Стоит
отметить
,
что
датчики
мониторинга
являются
од
-
носторонними
аппаратами
,
то
есть
только
передают
пара
-
метры
состояния
и
не
могут
управлять
оборудованием
,
тем
самым
не
влияют
на
кибербезопасность
в
системе
.
Исходя
из
вышеизложенного
считаем
целесообразным
рассмотреть
возможность
разработки
нормативных
до
-
кументов
,
регламентирующих
оснащение
вновь
устанав
-
ливаемых
ОПН
35
кВ
и
выше
,
особенно
на
ВЛ
,
датчиками
,
позволяющими
дистанционно
считывать
и
записывать
пара
-
метры
,
определяющие
состояние
ОПН
,
с
возможностью
по
-
следующей
интеграции
в
АСУ
ТП
энергосистемы
на
разных
уровнях
.
15
Но
с
появлением
нового
оборудования
возникают
и
новые
проблемы
:
1.
Нормативная
база
по
применению
современных
за
-
щитных
аппаратов
и
приборов
для
их
диагностирова
-
ния
не
успевает
за
развитием
технологий
.
2.
Источником
информации
о
параметрах
и
наработке
ОПН
служат
датчики
,
установленные
в
разрыв
цепи
заземления
ОПН
.
Это
требует
внесения
соответству
-
ющих
изменений
в
нормативные
документы
,
опреде
-
ляющих
возможность
их
применения
.
3.
Отсутствует
возможность
передачи
данных
из
прибо
-
ров
мониторинга
в
автоматизированные
системы
по
управлению
производственными
активами
.
4.
Относительно
высокая
цена
приборов
,
препятствую
-
щая
их
массовому
применению
.
ВЫВОДЫ
1.
Применение
систем
дистанционного
диагностирования
по
-
зволяет
повысить
показатели
SAIDI
и
SAIFI
при
снижении
OPEX
и
достоверность
оценки
технического
состояния
ОПН
.
2.
Существующая
нормативная
база
в
части
применения
систем
диагностирования
и
выбора
ОПН
для
защиты
ВЛ
требует
доработки
.
3.
Необходима
разработка
методики
,
позволяющей
по
полу
-
ченным
результатам
спрогнозировать
момент
выхода
ОПН
из
строя
.
4.
Целесообразно
рекомендовать
производителям
приборов
диагностирования
ОПН
разработать
программное
обеспе
-
чение
,
позволяющее
передавать
информацию
непосред
-
ственно
в
автоматизированные
системы
по
управлению
производственными
активами
.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Демьяненко
К
.
Б
.
Методы
диагно
-
стики
ОПН
в
процессе
эксплуата
-
ции
/
Сб
.
материалов
научно
-
тех
-
нической
конференции
«
Научные
аспекты
и
актуальные
проблемы
разработки
,
производства
,
испы
-
таний
и
применения
ОПН
»,
Санкт
-
Петербург
, 2001
г
.
2.
Дмитриев
В
.
Л
.
Диагностика
ОПН
в
эксплуатации
.
Достоверность
оценки
состояния
//
Новости
элек
-
тротехники
, 2007,
№
5(47).
С
. 2–3.
3.
Просвирнин
Д
.
Н
.,
Афанасьев
И
.
А
.
Опыт
внедрения
и
эксплуатации
новых
типов
материалов
и
аппара
-
тов
для
защиты
линий
0,4–220
кВ
от
коммутационных
и
грозовых
перенапряжений
в
филиале
ОАО
«
МРСК
Урала
» — «
Челябэнерго
»
//
Спецвыпуск
журнала
«
ЭЛЕКТРО
-
ЭНЕРГИЯ
.
Передача
и
распреде
-
ление
», 2016,
№
2(2).
С
. 55–57.
16
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
3(14),
сентябрь
2019
В издательстве Инфра-Инженерия вышла в свет новая книга к.т.н. В. И. Гуревича
объемом свыше 500 страниц под интригующим названием
«
Электромагнитный
импульс
высотного
ядерного
взрыва
и
защита
электрооборудования
от
него
»
В
этой
необычной
книге
рассказывается
об
истории
развития
военных
ядерных
программ
в
СССР
и
США
,
роли
развед
-
ки
в
создании
ядерного
оружия
в
СССР
,
обнаружении
электромагнитного
им
-
пульса
при
ядерном
взрыве
(
ЭМИ
ЯВ
),
многочисленных
испытаниях
ядерных
боеприпасов
.
В
доступной
для
неспециалистов
в
области
ядерной
физики
форме
опи
-
сан
процесс
образования
ЭМИ
ЯВ
при
подрыве
ядерного
боеприпаса
на
боль
-
шой
высоте
,
показано
влияние
много
-
численных
факторов
на
интенсивность
ЭМИ
ЯВ
и
его
параметры
.
Рассмотре
-
но
влияние
ЭМИ
ЯВ
на
электронные
компоненты
и
устройства
,
а
также
и
на
силовое
электрооборудование
энерго
-
систем
.
Большую
часть
книги
занимает
опи
-
сание
практических
(
а
не
теоретиче
-
ских
,
как
в
сотнях
отчетов
на
эту
тему
)
средств
и
методов
защиты
электронно
-
го
и
электротехнического
оборудования
от
ЭМИ
ЯВ
,
испытания
этого
оборудова
-
ния
на
устойчивость
к
ЭМИ
ЯВ
,
оценки
эффективности
средств
защиты
.
В
книге
использованы
многочислен
-
ные
документы
и
фотографии
с
гри
-
фами
секретности
,
которые
были
рас
-
секречены
и
стали
общедоступными
лишь
недавно
.
По
широте
охвата
проблемы
,
новиз
-
не
,
глубине
и
практической
значимости
описанных
технических
решений
книга
является
фактически
энциклопедией
ЭМИ
ЯВ
и
не
имеет
аналогов
на
книж
-
ном
рынке
.
Книга
рассчитана
на
инженеров
-
элек
-
триков
и
энергетиков
,
разрабатываю
-
щих
,
проектирующих
и
эксплуатирую
-
щих
электронное
и
электротехническое
оборудование
,
а
также
будет
полезна
преподавателям
вузов
и
студентам
.
Много
интересного
найдут
в
ней
также
и
любители
истории
техники
.
Заказать книгу можно на сайте издательства www.infra-e.ru или по электронной почте [email protected] и телефону 8 (8172) 75-15-54
Диагностика
и
мониторинг
Оригинал статьи: Эксплуатация и перспективы развития устройств контроля технического состояния ограничителей перенапряжений
В настоящее время улучшение индикативных показателей надежности электроснабжения потребителей SAIDI (средняя продолжительность отключения) и SAIFI (средняя частота отключений) при снижении OPEX (операционные затраты) является одной из приоритетных задач компании «Россети Урал».
