Эффективные методы поиска мест повреждений в сетях 0,4–20 кВ

98

Эффективные методы поиска мест 

повреждений в сетях 0,4–20 кВ

По материалам

VI Всероссийской конференции

«

РАЗВИТИЕ

И

ПОВЫШЕНИЕ

НАДЕЖНОСТИ

ЭКСПЛУАТАЦИИ

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СЕТЕЙ

»

В

статье

подробно

рассмотрены

наиболее

эффективные

методы

определения

места

по

–

вреждения

 (

ОМП

) 

на

ВЛ

 0,4–6–20 

кВ

, 

позволяющие

минимизировать

временные

затраты

оперативно

–

ремонтного

персонала

на

поиск

места

повреждения

и

тем

самым

снизить

экономический

ущерб

.

Рубцов

М

.

Л

., 

заместитель главного инженера по эксплуатации «Россети Томск» (ПАО «ТРК»)

Никулин

К

.

М

., 

заместитель начальника Богашевского РЭС «Россети Томск» (ПАО «ТРК»)

М

аксимальную 

протя-

женность  практически 
любой 

распредели-

тельной  сетевой  ком-

пании  составляют  воздушные 
линии низкого (0,4 кВ) и среднего 
класса напряжения (6–20 кВ), ос-
новными причинами повреждения 
которых является низкая устойчи-
вость  к  воздействиям  природных 
факторов  (штормовые  ветра,  ле-
дяные  дожди,  грозовые  фронты), 
а  также  к  механическим  воздей-
ствиям (повреждения сторонними 
лицами).

И если определение места по-

вреждения (ОМП) на ВЛ 0,4 кВ, ко-
торые расположены в населенной 
местности,  не  представляет  тру-
да,  то  для  ВЛ  6–20  кВ,  основная 
часть  которых  проходит  по  нена-
селенной местности, локализация 
места  повреждения  и  его  устра-
нение  значительно  осложняются 
следующими факторами:

– большой протяженностью;

– разветвленной структурой;

– неоднородностью линии (нали-

чие кабельных участков);

– прохождением  по  труднодо-

ступной местности;

– низкой автоматизацией и осна-

щенностью  средствами  мони-
торинга.
Кроме того, подавляющее чис-

ло ВЛ 6–20 кВ работают в режиме 
изолированной  или  компенсиро-
ванной  через  дугогасящий  реак-
тор  нейтрали  и  при  возникнове-
нии  ОЗЗ,  которые  по  статистике 

составляют  70–80%  от  общего 
числа  повреждений,  значительно 
повышается  риск  поражения  сто-
ронних лиц электрическим током. 
При  этом  ОЗЗ  зачастую  перехо-
дят в двойные замыкания на зем-
лю (междуфазные КЗ с «землей») 
и, как следствие, отключению ВЛ, 
что влечет за собой перерыв элек-
троснабжения потребителей и не-
доотпуск электроэнергии.

Существующие  в  настоящее 

время методы ОМП на ВЛ можно 
разделить  на  две  основные  груп-
пы:  дистанционные  методы  и  то-
пографические методы.

Дистанционный

метод

.

ОМП  осуществляется  c  помощью 
специальных  устройств,  установ-
ленных на ПС, которые автомати-
чески  определяют  расстояние  до 
места  повреждения  на  основании 
предварительно составленной мо-
дели ВЛ и параметров аварийного 
режима. Примером таких устройств 
являются  микропроцессорные 
терминалы  (Бреслер-0107.090, 
Сириус-2-ОМП и т.п.). Данный ме-
тод имеет следующие достоинства 
и недостатки:

– минимальные  временные  за-

траты;

– высокую  точность  ОМП  (3%  от 

протяженности ВЛ при односто-
роннем измерении при условии, 
что ВЛ имеет неразветвленную 
структуру, а модель ВЛ подроб-
но  описана;  1%  —  при  двусто-
роннем измерении, что в сетях 
6–20  кВ  можно  реализовать 

только  на  линиях  связи  между 
ПС, но экономически нецелесо-
образно);

– невозможность ОМП при ОЗЗ;

– значительные  материальные 

затраты  на  оборудование  ПС 
соответствующими 

устрой-

ствами.

Топографический

метод

.

ОМП  осуществляется  путем  об-
хода  ВЛ  оперативно-ремонтным 
персоналом  (в том  числе  с  деле-
нием ВЛ на участки разъедините-
лями) и применением переносных 
приборов,  указывающих  направ-
ление  места  ОЗЗ  (Квант,  Вектор 
и  т.д.,  основанных  на  принципе 
измерения 

электромагнитного 

поля).

Данный  метод  имеет  следую-

щие достоинства и недостатки:

– высокую точность;

– сравнительно 

небольшие 

материальные затраты;

– значительные 

временные 

затраты на ОМП;

– сравнительно небольшую зону 

обнаружения;

– опасность поражения персона-

ла электрическим током в про-
цессе поиска ОЗЗ.
Учитывая все достоинства и не-

достатки  обоих  методов,  а  также 
особенности сетей 6–20 кВ, полу-
чаем  необходимость  в  симбиозе 
дистанционного  и  топографиче-
ского  методов,  который  при  не-
больших  материальных  затратах 
на  автоматизацию  ВЛ  позволит 
дистанционно  определять  по-

ВОЗДУШНЫЕ

ЛИНИИ

99

врежденный  участок  воздушной 
линии, сокращая тем самым вре-
мя  на  поиск  и  ликвидацию  по-
вреждения.  Таким  эффективным 
способом  является  определение 
места  повреждения  посредством 
индикаторов  короткого  замыка-
ния. 

В  компании  «Россети  Томск» 

с  2015  года  эксплуатируются  ин-
дикаторы  короткого  замыкания 
(ИКЗ),  разработанные  компани-
ей  «АНТРАКС».  Индикаторы  ИКЗ 
в  качестве  метода  определения 
аварийной  ситуации  работают  не 
только  по  броску  тока  или  исчез-
новению  напряжения  в  линии,  но 
используют  совокупность  разных 
методов  фиксации  аварийного 
процесса,  что  позволяет  опре-
делять  даже  быстрые  аварий-
ные  события  с  малыми  токами. 
Их  применение  в  сетях  среднего 
класса напряжения не требует вы-
бора  воздушных  линий  со  специ-
альным конструктивом, поскольку 
они устанавливаются на изолиро-
ванные  и  неизолированные  фаз-
ные  провода  ВЛ  диаметром  от 
7 до 40 мм. Индикаторы работают 
на воздушных линиях любой топо-
логии вне зависимости от конфи-
гурации  подвеса  проводов  и  ко-
личества  цепей.  За  счет  высокой 
чувствительности индикаторов их 
использование  возможно  как  на 
линиях с односторонней запиткой, 
так и на кольцевых линиях с двух-
сторонней запиткой.

ваются  по  стволу  линии  за 
местом разветвления;

– на  линии  с  коротким  стволом 

и длинными «отпайками» ком-
плекты  устанавливаются  на
3-й  или  4-й  промежуточной 
опоре «отпайки» (для исключе-
ния ошибочного срабатывания 
при  повреждении  на  маги-
стральной линии);

– на  линии  с  длинным  стволом 

и длинными «отпайками» ком-
плекты  устанавливаются  на 
контролируемых 

«отпайках» 

и на магистрали за местом раз-
ветвления;

– до  и  после  труднодоступных 

участков (река, лес, болото);

– участки  ВЛ,  проходящие  по 

населенной  местности  (для 
обеспечения  электробезопас-
ности при ОЗЗ).
Для питания устройств ИКЗ ис-

пользуется  внутренняя  батарея. 
ИКЗ  постоянно  работает  в  режи-
ме  пониженного  энергопотребле-
ния (режиме ожидания), находясь 
в  котором  он  контролирует  токи 
и напряжение на ВЛ посредством 
индукционных  и  емкостных  дат-
чиков и сравнивает измерения со 
значениями уставок.

Обмен  данными  между  инди-

каторами, входящими в комплект, 
осуществляется  по  радиокана-
лу  ближней  связи  (радиосвязь 
стандарта  Bluetooth  Low  Energy 
(BLE)  —  2,4  ГГц).  При  обнаруже-
нии повреждения на сработавшем 
комплекте  ИКЗ  включается  све-
товая  индикация,  позволяющая 
персоналу  ОВБ  визуально  опре-
делить  в  каком  направлении  от 
сработавшего  комплекта  им  сле-

Крепление

индикаторов

на

прово

–

да

ВЛ

посредством

специальной

штанги

Необходимо принять во внима-

ние,  что  при  возникновении  ОЗЗ 
на  ВЛ  возникает  емкостной  ток, 
обусловленный  величиной  сум-
марной  емкости  линии  и  тополо-
гическими  особенностями  данно-
го участка линии. Поэтому, исходя 
из  этих  особенностей,  выбирают 
устройства  ИКЗ  с  подходящими 
характеристиками  и  определяют 
места  для  их  размещения  на  ВЛ. 
Правильная  расстановка  индика-
торов  во  многом  определяет  эф-
фективность  мониторинга  сетей 
и  обеспечивает  контроль  в  нор-
мальных  и  аварийных  режимах 
работы  сети.  Выбор  места  уста-
новки  устройств  ИКЗ  проводится 
на  основании  анализа  нормаль-
ной  однолинейной  схемы  элек-
трических сетей, поопорных схем, 
параметров  линии  и  нагрузок, 
с учетом рельефа местности. 

Оптимальным решением явля-

ется установка на фазные провода 
ВЛ  комплектов  из  трех  индикато-
ров одного типа, которые синхро-
низируют  векторные  измерения 
напряжения  и  тока  в  трех  фазах 
воздушной  линии  электропереда-
чи и сравнивают данные в режиме 
реального  времени.  Совокупная 
обработка информации обеспечи-
вает высокую точность определе-
ния  аварийных  процессов,  вклю-
чая определение аварийной фазы 
и  направление  аварийной  ситу-
ации.  Комплекты  устройств  ИКЗ 
способны  определять  направле-
ние на ОЗЗ — в сторону нагрузки 
либо в сторону питающего центра 
(что существенно облегчает поиск 
места повреждения). 

Для  получения  максимального 

эффекта  от  направленного  дей-
ствия  необходимо,  чтобы  емкост-
ной  ток  участка  до  места  уста-
новки  прибора  был  значителен, 
в  этом  случае  устройства  зафик-
сируют  повреждение  и  направле-
ние на него.

Индикаторы  крепятся  непо-

средственно на провода ВЛ, в том 
числе  без  отключения  ВЛ  посред-
ством  специальной  штанги.  В  це-
лях  максимального  сокращения 
времени  поиска  места  поврежде-
ния  рекомендуется  устанавливать 
комплекты  ИКЗ  в  следующих  ме-
стах: 

– на  линии  с  короткими  «отпай-

ками»  комплекты  устанавли-

Индикатор

короткого

замыкания

со

световой

индикацией

№

 5 (68) 2021

100

дует двигаться и какой тип аварии 
был  зафиксирован:  однофазное 
или  меджуфазное  замыкание, 
устойчивым  или  неустойчивым 
был аварийный процесс.

Кроме  того,  в  энергонезависи-

мой памяти фиксируются следую-
щие параметры сети: тип аварии, 
значения  аварийных  напряжений 
и токов, а также время КЗ или ОЗЗ 
с  точностью  до  секунды.  После 
восстановления  напряжения  на 
линии (либо по истечении време-
ни,  установленного  персоналом 
на  таймере)  сработавший  ком-
плект ИКЗ автоматически перехо-
дит в режим ожидания.

Поврежденный  участок  опре-

деляется путем анализа мест рас-
положения  комплектов  индикато-
ров  ИКЗ,  зафиксировавших  и  не 
зафиксировавших  аварию.  Ана-
лиз  может  проводиться  как  визу-
ально  (в  случае,  если  комплекты 
находятся вне зоны покрытия сети 
сотовой связи), так и посредством 
смартфона  или  планшета  через 
ПО  «КОМОРСАН  Web-клиент». 
При установке комплекта индика-
торов типа ИКЗ-В54 не требуется 
дополнительных  устройств  для 
передачи  информации  в  SCADA-
систему  или  ПО  «КОМОРСАН 
Web-клиент»,  достаточно  ком-
плекта из трех устройств — одно-
го  «мастер»-индикатора,  содер-
жащего  GSM-передатчик,  и  двух 
«слейв»  индикаторов.  Мастер-
устройство  поддерживает  связь 
напрямую по сотовой сети. Опре-
деление  комплектом  ИКЗ-В54 
междуфазных  аварий  с  токами 
более 20 А и однофазных замыка-
ний  от  0,5  А,  а  также  выявление 
неполнофазного режима позволя-
ют  определить  возможный  обрыв 
провода и касание провода зеле-
ными насаждениями. Индикаторы 
ИКЗ-В54  высылают  SMS  опове-
щение о произошедших событиях 
с  указанием  GPS-координат  ме-
ста аварии и именем прибора (при 
необходимости  в  имени  прибора 
можно легко указать номер опоры 
и  название  ответвления,  рядом 
с  которым  установлен  прибор). 
Считывание  GPS-координат  про-
исходит после перезагрузки и при 
подаче  команд  с  пульта  дистан-
ционного  управления  ППИ-3  или 
через ПО КОМОРСАН. Наглядное 
отображение  текущего  состояния 

сети, аварийные предупреждения 
о  любых  отклонениях  позволяют 
повысить  точность  управления 
сетью.

Программой  инновационного 

развития  ПАО  «Россети»  с  2016 
по  2020  годы  с  перспективой  до 
2025  года  предусмотрена  уста-
новка датчиков КЗ для поиска тех-
нологических нарушений в работе 
ВЛ  и  КЛ  с  целью  снижения  недо-
отпуска  электроснабжения  и  ло-
кализации  аварийных  участков 
ЛЭП.

В качестве индикатора внедре-

ния  указан  параметр  —  доведе-
ние уровня наблюдаемости сетей:

– 110–750 кВ — до 90%;

– 6–35 кВ — до 65%.

На  сегодняшний  день  это 

острая  проблема,  так  как  износ 
линий  распределительных  сетей 
составляет  около  80%,  а  в  усло-
виях  явно  недостаточного  объ-
ема  инвестиций  в  реконструкцию 
распределительных  сетей  необ-
ходимо  достичь  приемлемых  по-
казателей по надежности электро-
снабжения. 

Практика показывает, что уста-

новка индикаторов ИКЗ оказывает 
влияние  на  следующие  целевые 
показатели:  Пsaidi,  недоотпуск 
электроэнергии, 

трудозатраты, 

а  при  наличии  средств  автома-
тического  секционирования  на 
Пsaifi .  При  этом  установку  инди-
каторов ИКЗ можно отнести к ми-
нимальному  сценарию  модерни-
зации  распределительных  сетей 
в сторону наблюдаемости и циф-
ровизации сети.

В качестве критериев для ана-

лиза  сценариев  модернизации 
рассматриваются следующие тех-
нические и финансовые аспекты:
1)  технические:

•  показатели надежности элек-

троснабжения (Пsaidi, Пsaifi );

•  степень повреждаемости обо-

рудования;

•  степень потерь в сети;
•  степень  недоотпуска  элек-

троэнергии;

•  трудозатраты  на  текущую 

эксплуатацию;

•  трудозатраты на ликвидацию 

аварийных ситуаций;

2)  финансовые:

•  капитальные  и  эксплуатаци-

онные 

затраты 

(CAPEX, 

OPEX);

•  финансовые  затраты  при 

ликвидации аварийных ситу-
аций,  повреждении  оборудо-
вания,  недоотпуске  электро-
энергии, потерях в сети;

•  риски  штрафных  санкций 

вследствие  несоответствия 
показателей 

надежности 

заданным нормативам.

Существенно  улучшить  по-

казатели  Пsaifi   и  Пsaidi  можно 
при  установке  устройств  ИКЗ 
в  совокупности  с  устройствами 
автоматического  секционирова-
ния  участков  распределительной 
сети, такими как управляемый ли-
нейный разъединитель РИЦ, сра-
батывающий  в  бестоковую  паузу 
или при обесточенной линии. 

Эксплуатируемые  в  «Россети

Томск»  ИКЗ  (ИКЗ-33МР)  произ-
водства  МНПП  «АНТРАКС»  за-
рекомендовали  себя  у  персонала 
ОВБ  исключительно  с  положи-
тельной  стороны  в  качестве  на-
дежных и простых в эксплуатации 
устройств  ОМП  на  ВЛ,  которые 
позволяют  значительно  сократить 
время на локализацию и устране-
ния места повреждения. Совмеще-
ние при эксплуатации индикаторов 
ИКЗ  дистанционного  (волнового 
метода  определения  аварийных 
процессов)  и  топографического 
метода  позволяет  сделать  опре-
деление  поврежденного  участка 
действительно  точным  и  эффек-
тивным,  а  время  устранения  ава-
рийного процесса — действитель-
но малым.  

ПО

 «

КОМОРСАН

 Web-

клиент

» 

для

определения

поврежденного

участ

–

ка

сети

ВОЗДУШНЫЕ

ЛИНИИ