Краткий анализ диагностических приборов контроля состояния опор воздушных линий электропередачи

128

Краткий анализ диагностических 
приборов контроля состояния 
опор воздушных линий 
электропередачи

П

ользуясь  случаем,  мы  поздравляем  ре-

дакцию  журнала  «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. 

Передача  и  распределение»  с  десятилет-

ним юбилеем издания. В самых первых но-

мерах журнала появились статьи о нашем приборе 

контроля за состоянием опор — ЛИС-У. Сначала это 

были критические статьи, нам приходилось отстаи-

вать  реализованный  в  приборе  метод  анализа,  но 

потом  прибор  постепенно  начал  завоевывать  свое 

место в диагностике опор и тональность статей из-

менилась.  С  приходом  к  управлению  электросете-

вым  комплексом  нового  поколения  руководителей 

отношение  к  диагностике  и  к  прибору  изменилось 

в  лучшую  сторону.  Мы  получаем  письма  от  специ-

алистов,  которые  работают  с  прибором  «в  поле» 

и  вместе  с  сигналами  от  исследуемых  опор  пишут 

свои замечания и предложения по его улучшению.

Прежде, чем перейти к рассказу о диагностических 

возможностях  прибора,  об  итогах  его  эксплуатации, 

о том, что мешает его полноценному внедрению, кра-

тко  осветим  существующие  диагностические  прибо-

ры, применяемые в нашей стране и за рубежом.

Мы разделили приборы по методу оценки на два 

класса. 

Первый класс — это приборы, принцип действия 

которых основан на 

разрушающем 

методе исследо-

Белозеров

Б

.

К

.,

 к.т.н., научный руководитель ООО «Электротехнические системы»

Лиманов

И

.

Я

.,

 генеральный директор ООО «Электротехнические системы»

Белалами

С

.,

 главный инженер ООО «Электротехнические системы»

вания, и второй класс — приборы, реализующие ме-

тоды 

неразрушающего 

контроля.

Следует  отметить,  что  все  приборы,  диагности-

рующие опору, измеряют (оценивают, анализируют) 

только один параметр — текущую прочность матери-

ала, на основании которого и делается вывод о со-

стоянии  всей  опоры.  Большинство  приборов  пред-

лагает делать вывод о состоянии всей опоры после 

исследования в одной-двух точках. 

К  основным  приборам  первого  класса  относят-

ся  инвазивные,  характеристики  которых  указаны 

в таблице 1, и механические, состоящие из гидрав-

лического домкрата и блока акселерометра, закре-

пленного  на  теле  опоры.  Домкрат  одним  концом 

упирается  в  тело  опоры,  а  вторым,  также  закре-

пленным к опоре через хомут, под углом упирает-

ся в грунт. Таким образом, расчетный момент силы 

прикладывается  только  к  двум  точкам  на  опоре: 

к  точке  соединения  домкрата  с  опорой  и  к  точке 

соединения  хомута  с  опорой.  Вывод  о  состоянии 

опоры  делается  на  основании  анализа  величины 

ее  отклонения  от  вертикали,  определенной  аксе-

лерометром после приложения силы в двух точках. 

И хотя это не инвазивный метод исследования, но 

в случае приложения критической силы, он может 

вызвать разрушение опоры. Такой метод исследо-

вания реализован в приборе MPT (Ав-

стралия) и ему подобных.

Второй  класс  приборов  состоит  из 

двух  групп:  ультразвуковые  приборы 

и приборы частот собственных колеба-

ний (ЧСК). 

Применение УЗ приборов дает воз-

можность  определения  локализации 

внутреннего  дефекта  и  его  размеров, 

однако оно ограничено видимой частью 

опоры и ростом электромонтера.

Принцип  работы  этих  приборов  ос-

нован на одном из вариантов акустиче-

ского  метода  неразрушающего  контро-

ля  —  сравнение  частот  собственных 

колебаний  опоры  путем  измерения 

скорости  распространения  звука  в  ма-

териале  и  последующего  пересчета 

скорости  в  остаточную  прочность  опо-

Прибор

контроля

за

состоянием

опор

ЛИС

-

У

ДИАГНОСТИКА 

И МОНИТОРИНГ

129

ры (в процентах) и/или в средний остаточный (экви-

валентный) диаметр опоры.

Применение  приборов  ЧСК  позволяет  оценить 

все тело опоры, включая подземную часть, а также 

ее заделку. 

В  принцип  действия  приборов  этой  группы  по-

ложен  анализ  частот  собственных  колебаний  опо-

ры, возникших под воздействием внешних сил. Под 

внешними силами подразумевается удар или толчок 

опоры,  генерирующий  в  ней  акустический  отклик, 

который принимается прибором, и после ряда слож-

ных преобразований сравнивается с эталонным аку-

стическим откликом опоры, созданной из такого же 

материала и имеющей аналогичные геометрические 

размеры.  Эталонный  акустический  отклик  рассчи-

тывается прибором на основании введенных в него 

измеренных геометрических размеров исследуемой 

опоры (видимой высоты опоры) и длинны окружно-

сти опоры на определенной высоте от уровня земли. 

Чем точнее будут определены геометрические раз-

меры, тем точнее будет результат. 

Основным  отличием  прибора  ЛИС-У  от  своих 

конкурентов,  наряду  с  высокой  точностью  и  воз-

можностью исследования как деревянных, так и же-

лезобетонных  вибрированных  опор  (а  теперь  уже 

и центрифугированных опор), является возможность 

как качественной, так и количественной оценки. При 

этом учитывается состояние не только самого тела 

опоры, включая 50 см под землей, но и состояние ее 

заделки.

Прибор  ЛИС-У  обладает  рядом  важных  сервис-

ных функций, облегчающих работу с ним и снижаю-

щих время исследования опоры до 1 минуты.

При  комплектации  прибора  RFID-считывателем 

(ЛИС-УТ),  появляется  возможность  исключить  вре-

мя,  необходимое  на  измерение  параметров  опоры 

(видимой  высоты  и  длины  окружности  на  высоте 

1 метра от земли), а получить эти данные с предва-

рительно вмонтированного в опору чипа (транспон-

дера). Стоимость чипа составляет около 100 рублей 

по  нынешнему  курсу.  В  чипе  хранится  весь  элек-

тронный  паспорт  опоры  и  все  параметры,  начиная 

с первичной паспортизации и заканчивая последней 

проверкой. Это позволяет сразу, «в поле», получить 

динамику изменения ее состояния. 

Созданное  программное  обеспечение  позволяет 

использовать  полученные  данные  и  в  других  про-

граммах, в том числе в программах управления ак-

тивами предприятий. 

Опыт эксплуатации прибора показывает, что там, 

где прибор попадает в руки заинтересованных, гра-

мотных, стремящихся улучшить работу предприятия 

Табл. 1. Инвазивные (проникающие) приборы

Наимено-

вание

Методика

Примечание

ПКДО-1

(Россия)

Опора откапывается на глубину 50 см. Затем произ-

водятся 3 прокола на глубине 35–40 см от поверх-

ности земли. По величине проникновения иглы под 

воздействием тарированной пружины фиксируется 

область загнивания, которая по графикам пересчи-

тывается в эквивалентный диаметр (прочность).

Обработка сигнала ручная.

Согласно методике работа разрешается только 

при положительных температурах.

Исследование только деревянных опор.

IML 

Resistograph 

(США)

С помощью автоматического устройства типа дрели, 

в тело опоры вводится металлический щуп.

На бумажном носителе самописец отображает кри-

вую усилия ввода щупа и глубину проникновения. 

Обработка сигнала автоматическая.

Субъективная оценка оператора о состоянии опо-

ры на основании графика усилия проникновения.

Исследование только деревянных опор.

IML RESI

PD-Series

(Германия)

В тело опоры вводится спица. Усилие и глубина 

проникновения фиксируются, отображаются на дис-

плее, пересчитываются в прочность.

POLUX

(США)

В тело опоры вводятся 2 зонда, которые измеряют 

усилие проникновения в древесину и ее влажность. 

Делается 2 прокола.

Обработка сигнала автоматическая.

Результаты измерения вводятся в КПК, который 

рассчитывает остаточный ресурс опоры на осно-

вании корреляционных зависимостей.

Исследование только деревянных опор.

Polux

(Франция)

В тело опоры вводятся 2 зонда, которые измеряют 

усилие проникновения в древесину.

Исследование только деревянных опор.

Приборы

ЧСК

 (

частот

собственных

колебаний

): 

а

) 

ЛИС

-

У

 (

Россия

); 

б

) CXI-PT5500 (

Италия

); 

в

) Mastap (

Германия

)

б)

в)

а)

№

 1 (58) 2020

130

специалистов,  результаты  эксплуатации  его  высо-

кие.  К  нам  поступают  множественные  обращения 

с  вопросами,  предложениями,  нам  присылают  для 

анализа  сигналы  от  опор,  вызывающих  сомнения. 

Идет интересная работа. Там, где прибор попадает 

к менее ответственным исполнителям, он лежит на 

полке, а исследования проводятся с помощью пло-

скогубцев.

К  сожалению,  и  некоторые  руководители  вспо-

минают о приборе только тогда, когда изменить уже 

ничего  нельзя.  Понятно,  что 

речь  идет  о  производствен-

ном  травматизме.  Вот  вы-

писка  из  присланного  нам 

письма:  «В  то  же  время  мы 

имеем  несчастные  случаи 

со  смертельным  исходом 

в результате падения опоры 

вместе с пристегнутым к ней 

человеком.  Причина,  как 

правило  —  излом  ж/б  при-

ставки, либо ж/б опоры ниже 

уровня  земли  в  результате 

повреждения техникой (трак-

тора,  с/х  техника,  авто).  За-

частую, этот факт скрывает-

ся, виновник покидает место 

происшествия, чтобы не пла-

тить  за  восстановительный 

ремонт.  В  зимнее  время  от-

капывание опоры нереально 

и  приведет  к  дальнейшему 

ослаблению  крепления,  по-

скольку  утрамбовать  грунт 

без  его  разогрева  невоз-

можно. В летнее время этого 

тоже никто не делает, ввиду 

больших трудозатрат (нет на 

это времени)».

Вот и получается, что на 

всех уровнях знают, что ди-

агностика опор проводится 

формально,  но  эффектив-

ные меры принимаются не-

достаточно.

Но не все так печально. 

География  использования 

прибора расширяется. Уже

более  1000  образцов  ра-

ботает  в  нашей  стране 

и  странах  ближнего  зару-

бежья,  а  также  в  Велико-

британии, США, Бермудах, 

ЮАР,  Турции,  Финляндии, 

Чехии,  Сингапуре,  Кам-

бодже,  Малайзии  и  Таи-

ланде.  Прибор  появился 

в газовых и нефтедобыва-

ющих компаниях России.

Дальнейшее  развитие 

неразрушающего  контроля 

Установка

блока

датчиков

на

опору

Оценка

состояния

центрифугированных

опор

контактной

электросети

сотруд

-

никами

РЖД

ДИАГНОСТИКА 

И МОНИТОРИНГ

опор воздушных линий прибором ЛИС-У будет идти 

по нескольким направлениям: 

1)  внедрение в прибор модуля GPS/ГЛОНАСС;

2)  автоматизация процесса измерения и ввода 

параметров опоры путем ее фотографирования 

и ввода размеров по фотографии;

3)  разработка методики проведения выходного 

(складского) контроля опор;

4)  создание более гибкого ПО для нужд производ-

ства.

131

На прав

ах рек

ламы

Также идут работы по применению акустического 

метода  сравнения  ЧСК  для  оценки  состояния  ОСИ 

(опорно-стержневые изоляторы).

В  2019  году  специалистами  компании  разрабо-

тан и планируется к передаче в опытную эксплуа-

тацию во II–III квартале 2020 года прибор для оцен-

ки  состояния  центрифугированных  опор  типа  СК 

и опор высотой выше 16 метров. Прибор успешно 

прошел полевые испытания.

В приборе реализован тот же метод анализа ЧСК 

опоры, но применены другие алгоритмы, учитываю-

щие  конструктивные  особенности  опор  СК.  Прибор 

собран на новой микроэлектронной базе и состоит из 

двух  блоков:  блок  датчиков  и  промышленный  КПК, 

связанных между собой по 

Bluetooth.

По  предложению  РЖД 

разработан образец прибо-

ра, позволяющий оценивать 

состояние  центрифугиро-

ванных  опор  контактной 

электросети. 

Также  разработан  ма-

кетный  образец  системы 

автоматического  монито-

ринга опор ВЛ. Принцип ее 

работы  кратко  представ-

лен на схеме.

На  опорах  линии  элек-

тропередачи  устанавлива-

ются датчики DA, находящи-

еся  в  спящем  режиме.  На 

одной  из  опор  устанавли-

вается  датчик  DB,  который 

принимает  сигналы  от  дат-

чиков  своего  куста  и  пере-

Схема

дистанционного

мониторинга

технического

состояния

опор

ВЛ

на

базе

беспроводной

сети

 Lora WAN

дает  полученную  информацию  на  базовую  станцию 

и далее на сетевой сервер.

В  случае  изменения  состояния  опоры  (толчок, 

обрыв  проводов,  изменение  нагрузки,  отклонение 

от  вертикали),  опора  мгновенно  «просыпается» 

и сообщает о событии. Датчики DA могут работать 

и  по  программе.  Предполагается  использование 

подобного  мониторинга  не  только  на  распредели-

тельных, но и на магистральных линиях электропе-

редачи.

Выражаем  огромную  благодарность  и  призна-

тельность всем, кто помогал и помогает нам в со-

вершенствовании и улучшении работы наших раз-

работок.  

Р

№

 1 (58) 2020