Канатоход — робототехника для энергетики

Робототехника для энергетики — инструмент обеспечения эффективности электрических сетей. Инновационная компания ООО «Лаборатория будущего» (г. Екатеринбург) разработала и вывела на рынок комплекс технологий, позволяющих выполнять различные виды работ на ВЛ 110–220 кВ и выше под напряжением с помощью роботизированной системы «Канатоход».

Соколов А.Е., главный инженер ООО «Лаборатория будущего»

Существенный дефицит ресурсов, непривлекательные условия труда, рост аварийности вследствие объективного старения оборудования, сокращение диагностической работы и работы по техническому обслуживанию в целях экономии средств, высокая ответственность обеспечения электроснабжения важных мероприятий — все это приводит к большой загрузке персонала электросетевых предприятий и, соответственно, к росту производственного травматизма, часто со смертельным исходом.

Для повышения эффективности работы электросетевых предприятий требуется возможность переломить тенденцию роста аварийности и обеспечить повышение производительности труда монтерского и инженерного персонала. Это возможно при внедрении новых цифровых технологий технического обслуживания и ремонта ВЛ.

В основе технологий «Канатоход» лежит летающая платформа вертолетного типа, имеющая колесный модуль, способная передвигаться по проводам и грозозащитным тросам, осуществляя дистанционное техническое обслуживание и ремонт электрических сетей. Различные модели Канатоходов могут выполнять работы по диагностике состояния элементов и параметров электросетевых объектов, решать задачи технического обслуживания и эксплуатации ВЛ, а также выполнять операции локального ремонта проводов и грозозащитных тросов.

ООО «Лаборатория будущего» осуществляет работы по техническому обслуживанию ВЛ для энергокомпаний в России и за рубежом. Работы с использованием системы «Канатоход» уже проводились в энергокомпаниях: ОАО «МРСК Урала», АО «СУЭНКО», ПАО «Россети Северо-Запад», ООО «Башкирэнерго», ПАО «Газпромнефть», АО «Облкомунэнерго», МЭС Урала, АО «АЖК» (Республика Казахстан), ТОО «МРЭК» (Республика Казахстан), TEIAS (Турция), Saudi Electricity Company (Королевство Саудовская Аравия), EVN NPT (Вьетнам) и других.

Повышение эффективности при использовании технологий «Канатоход» связано с принципиальным разделением работ по диагностике и работ по техобслуживанию и ремонтам. Именно так поступают зарубежные компании, с которыми мы работаем — заказывая сторонним организациям выполнение работ по мониторингу для точного и объективного формирования плана работ в рамках ремонтной и инвестиционной программы, эксплуатационного приказа с контролем выполнения работ прошлых лет. Практика российских компаний, когда монтерская бригада выполняет осмотр и должна выявлять дефекты, а потом сама их устранять, изжила себя и содержит большой потенциал повышения эффективности.

Ключевые эффекты использования технологии — точные данные для планирования инвестиционной программы и программы ТОиР, снижение количества и тяжести технологических нарушений, повышение надежности электроснабжения потребителей, повышение эффективности работы электрических сетей за счет сокращения отдельных видов работ, выполняемых собственными силами, возможность получить тарифную премию за выполнение показателей надежности электроснабжения потребителей и множество других эффектов.

Научно-технический совет ПАО «Россети», рассмотрев в апреле текущего года достигнутые результаты разработок компании, отметил целесообразность использования комплекса «Канатоход» для выполнения осмотров грозотросов или фазных проводов, в том числе на больших переходах, на пересечениях с автомобильными или железными дорогами, с выявлением технического состояния грозотроса и провода.

ЦИФРОВАЯ ДИАГНОСТИКА ВЛ. ОПЫТ РАБОТЫ В САУДОВСКОЙ АРАВИИ И ВО ВЬЕТНАМЕ

В I квартале 2022 года были выполнены два пилотных проекта в Королевстве Саудовская Аравия (КСА) и республике Вьетнам.

В КСА работы выполнялись на двух наиболее аварийных ВЛ 132 кВ и 380 кВ. Задачей стояло определение причин частых отключений этих линий, проведение верхового осмотра с выявлением дефектов, нанесение антикоррозионного покрытия на грозотрос с целью продления его ресурса на 3–5 лет и дистанционное выполнение локального ремонта найденного в ходе диагностики критического дефекта грозотроса. Следует отметить, что ВЛ 132 кВ проходит в горной местности с перепадами высот до 200 м в одном пролете, высотой опор от 54 до 75 м и является самой часто отключаемой ВЛ Саудовской Аравии — за 5 лет она отключалась 24 раза, как правило, в грозовой сезон.

Работы выполнялись диагностической платформой «Стрекоза» комплекса «Канатоход», которая представляет собой гексакоптер, способный работать на проводах ВЛ 110–220 кВ и грозозащитных тросах ВЛ напряжением до 500 кВ, находящихся под напряжением.

Диагностический модуль Стрекозы позволяет проводить детальное обследование технического состояния провода с помощью курсовой видеокамеры и обнаруживать дефекты провода и троса, включая критические обрывы проволок верхнего повива, которые невозможно выявить традиционными методами обследования. Магнитный сканер, разработанный инженерами Лаборатории будущего, позволяет обнаруживать скрытые дефекты стального сердечника провода. Инфракрасная камера позволяет обнаружить места повышенного нагрева проводов. С помощью лазерного сканера Канатоход выявляет нарушения габаритных расстояний до земли и пересекаемых объектов, разрегулировку фаз, позволяет определить деревья, угрожающие падением на провода, объемы древесно-кустарниковой растительности в охранной зоне ВЛ и другие нарушения.

Автоматическая обработка больших массивов данных, получаемых от приборов диагностического модуля, позволяет сформировать отчет, в том числе в формате цифрового паспорта ВЛ, а также построить 3D-модель обследованной ВЛ с максимально полной информацией о ее техническом состоянии.

Обследование ВЛ показало, что имеется множество отсоединенных грозозащитных спусков вверху на опорах, множество следов ударов молний, следы перекрытий, загрязненное состояние изоляции, другие дефекты. Также было выявлено неудовлетворительное состояние заземляющего контура.
Сформирована детальная дефектная ведомость с указанием местоположения дефектов, даны предложения в программу ТОиР, проведен анализ габаритов, выгружены данные электронных таблиц, сформирован электронный паспорт ВЛ.

Особенностью выполненных в 2022 году работ во Вьетнаме на объектах энергокомпании РСТ-3 была работа на ВЛ 500 кВ, проходящей в горной местности на границе с Камбоджей, с опорами высотой более 60 метров. Диагностика выявила на объекте множество дефектов — перебитых ударом молнии проволок грозозащитного троса.

НАНЕСЕНИЕ АНТИКОРРОЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ НА ГРОЗОТРОС В КСА

Платформа для технического обслуживания «Паук» комплекса «Канатоход» предназначена для нанесения антикоррозионных или антигололедных покрытий на провода и грозозащитные тросы. Платформа оснащена специальными баками со смазочной жидкостью.

Район прохождения ВЛ отличается повышенным коррозионным износом вследствие близости моря.

При выполнении работ по нанесению покрытий сначала проводится анализ климатических условий мест прохождения ВЛ для определения участков, подверженных образованию интенсивной коррозии, и определение наиболее подходящего вида смазочного покрытия для оптимальной защиты проводов и грозозащитных тросов в данных условиях. После нанесения выбранного заказчиком покрытия с необходимой периодичностью проводится мониторинг состояния обработанных участков ВЛ.

Основная задача нанесения антикоррозионного покрытия — продление ресурса троса.

С использованием этой же платформы и технологии есть возможность решить проблему гололедно-изморозевых отложений (ГИО) на ВЛ, которые характерны не только для Урала и центральных районов России, но и для большого количества регионов от Краснодарского края до Дальнего Востока. В настоящее время компания ведет разработку еще одной технологии — технологии сброса ГИО с проводов ВЛ без снятия напряжения. Для заказа эта услуга будет доступна с октября 2022 года.

ЛОКАЛЬНЫЙ РЕМОНТ НА ВЛ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ

Еще одним направлением роботизации работ на ВЛ являются технологии ремонта проводов и грозозащитных тросов. Канатоход с помощью манипулятора способен установить ремонтный зажим на место дефекта с обрывом проволок внешнего повива. При этом работы выполняются без отключения ВЛ и вывода в ремонт.

Работы по установке зажимов с помощью Канатохода были выполнены на месте критического дефекта на ВЛ 132 кВ Muhayil — Al Shabayn (КСА). Это позволило защитить дефектное место от дальнейшего расплетения и запланировать его последующий ремонт на более поздний срок в плановом порядке.

В 2021–2022 годах аналогичные работы по локальному ремонту проведены на линиях ВЛ 220 кВ Киров — Марадыково (МЭС Урала), ВЛ 110 кВ Цемент — Горнозаводская (МРСК Урала).

УСТАНОВКА СИГНАЛЬНЫХ ШАРОВ-МАРКЕРОВ, ДАТЧИКОВ ИКЗ, ГАСИТЕЛЕЙ ВИБРАЦИИ

Еще одна уникальная услуга компании — подъем и установка на провода ВЛ грузов и выполнение работ при монтаже проводов строящихся ВЛ. Канатоход модели «Платформа Муравей» осуществляет установку заземления на провода ВЛ, установку и снятие сигнальных шаров-маркеров, установку и снятие индикаторов короткого замыкания, другие работы.

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ВОЗМОЖНО

Технологии «Канатоход» позволяют не только успешно и со значительно большим набором возможностей замещать импортируемые технологии, используемые сегодня для обследования энергообъектов, но и выводить на мировой рынок конкурентоспособные технологии роботизированного обслуживания электросетевых объектов.

Широкое внедрение инновационных технологий комплекса «Канатоход» отвечает целям и задачам Стратегии развития электросетевого комплекса Российской Федерации, а именно создания максимально эффективной и соответствующей мировым стандартам сетевой инфраструктуры.

В ситуации старения основных фондов и сохранения тарифов на конкурентоспособном для экономики уровне для обеспечения современных требований надежности и качества электроснабжения потребителей Стратегия развития электросетевого комплекса предписывает организациям отрасли «сосредоточиться на выявлении и замене наиболее аварийного оборудования и оборудования, выход из строя которого будет иметь наиболее тяжелые последствия». Для решения этой задачи в ПАО «Россети» внедряется система управления производственными активами (СУПА). В частности предполагается, что по результатам диагностики для каждого участка сети будет определена вероятность его отключения и соответствующие последствия. Такая система позволит сконцентрировать ограниченные инвестиционные ресурсы в точке максимальной отдачи исходя из соображений надежности. Это позволит осуществить переход от планово-предупредительных ремонтов к ремонтам с учетом фактического состояния оборудования. Но для того чтобы система управления производственными активами дала максимальный эффект, в нее должны быть загружены большие массивы точных данных о техническом состоянии электросетевого объекта. Команда Лаборатории будущего на конкретных примерах подтверждает возможность собрать все необходимые данные в цифровом формате и загружать их в систему автоматически, что на порядки сокращает трудозатраты и повышает производительность труда линейного персонала. Существующая практика обходов и осмотра воздушных линий электропередачи, а также ручное заполнение данных в СУПА из листков монтерского осмотра не гарантирует ни полноты, ни точности информации, снижая тем самым эффективность системы управления производственными активами.

Внедрение роботизированных технологий диагностики, технического обслуживания и ремонта элементов ВЛ без их отключения позволит снизить затраты электросетевых компаний и получить ощутимый экономический эффект за счет:

• более эффективного определения приоритетов несения затрат на реновацию объектов;
• сокращения затрат на аварийно-восстановительные работы;
• сокращения недоотпуска электроэнергии потребителям;
• информатизации и автоматизации деловых процессов;
• повышения производительности труда линейного персонала, в том числе за счет сокращения непроизводительных затрат времени на ведение избыточной отчетности и неэффективного использования времени линейных бригад.