50
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
3,
декабрь
2016
50
Online
система
мониторинга
изоляции
ВЛ
в
районах
с
повышенным
загрязнением
атмосферы
ВВЕДЕНИЕ
Загрязнение
изоляторов
ЛЭП
является
одной
из
главных
причин
снижения
на
-
дежности
электроснабжения
.
Это
под
-
тверждает
событие
,
произошедшее
в
феврале
2013
года
в
Санкт
-
Петербурге
,
когда
из
-
за
критического
загрязнения
изо
-
ляторов
ВЛ
35–110
кВ
,
расположенных
вблизи
кольцевой
автодороги
и
западного
скоростного
диаметра
,
произошло
круп
-
ное
технологическое
нарушение
,
кото
-
рое
привело
к
отключению
потребителей
в
Василе
островском
,
Адмиралтейском
и
Кировском
районах
города
.
Независимой
многопрофильной
органи
-
зацией
ОАО
«
НИИПТ
»
было
установлено
,
что
причиной
аварии
стало
критическое
ухудшение
изоляционных
свойств
линей
-
ных
изоляторов
,
вызванное
налипанием
на
поверхность
изоляторов
химических
реа
-
гентов
,
входящих
в
состав
антигололедных
дорожных
покрытий
.
Это
событие
показало
уязвимое
ме
-
сто
в
энергосистеме
Санкт
-
Петербурга
и
послужило
толчком
для
принятия
до
-
полнительных
мер
,
необходимых
для
ПАО
«
Ленэнерго
» —
одна
из
первых
электросетевых
компа
-
ний
в
России
,
внедрившая
online
систему
мониторинга
изо
-
ляции
(
СМИ
)
ВЛ
в
районах
с
повышенным
загрязнением
ат
-
мосферы
.
Данная
система
помогает
значительно
снизить
эксплуатационные
расходы
и
повысить
надежность
элек
-
троснабжения
потребителей
.
Артем
ВАРАВИН
,
инженер
1
категории
Диагностического
центра
ПАО
«
Ленэнерго
»
Виктор
ЧЕРНЕЦОВ
,
к
.
т
.
н
.,
заместитель
главного
инженера
по
эксплуатации
ПАО
«
Ленэнерго
»
Максим
АРТЕМЬЕВ
,
к
.
т
.
н
.,
первый
заместитель
генерального
директора
—
главный
инженер
ПАО
«
Ленэнерго
»
предупреждения
возникновения
аварий
-
ных
отключений
ВЛ
35–110
кВ
по
причине
перекрытия
линейной
изоляции
в
связи
с
увеличением
уровня
ее
загрязнения
.
В
частности
,
была
реализована
програм
-
ма
по
комплексной
замене
изоляции
,
в
ре
-
зультате
чего
произвели
замену
изоляции
на
всех
ВЛ
35–110
кВ
вдоль
основных
ав
-
томагистралей
,
смонтировав
более
36
ты
-
сяч
единиц
изоляторов
за
два
месяца
,
тем
самым
выполнив
пятилетний
объем
про
-
граммы
.
ИССЛЕДОВАНИЯ
По
заказу
ПАО
«
Ленэнерго
»
был
про
-
веден
ряд
лабораторных
экспериментов
,
в
ходе
которых
гирлянды
изоляторов
ВЛ
110
кВ
помещались
в
камеру
с
контролиру
-
емым
микроклиматом
и
подвергались
элек
-
трическим
испытаниям
.
Результаты
исследований
показали
,
что
наличие
загрязнений
на
уровне
0,25–1
мг
/
см
2
вызывают
появление
поверхностных
ча
-
стичных
разрядов
(
ПЧР
),
которые
могут
привести
к
пробою
изоляции
.
Контроль
качества
изоляции
51
51
ИМИТАЦИЯ
ДОЖДЯ
В
НЕЗАГРЯЗНЕННЫХ
УСЛОВИЯХ
В
ходе
эксперимента
чистая
опытная
гирлянда
из
7
изолято
-
ров
искусственно
увлажнялась
.
При
постепенном
повыше
-
нии
напряжения
ПЧР
не
наблюдались
(
рисунок
1)
вплоть
до
полного
пробоя
при
290
кВ
(
рисунок
2).
УСЛОВИЯ
СИЛЬНОГО
ЗАГРЯЗНЕНИЯ
В
ходе
эксперимента
поверхность
изоляторов
была
покрыта
смесью
соли
,
каолина
и
связующего
раствора
.
Плотность
за
-
грязнения
составляла
0,5–1
мг
/
см
2
.
Влажность
окружающего
воздуха
— 90%.
При
постепенном
повышении
напряжения
на
поверхности
гирлянды
наблюдались
ПЧР
.
Уровень
све
-
чения
становился
очевидно
опасным
при
65
кВ
приложен
-
ного
напряжения
(
рисунок
3).
Полное
перекрытие
гирлянды
фиксировалось
при
повышении
напряжения
до
110–120
кВ
(
рисунок
4).
РЕШЕНИЕ
ПРОБЛЕМЫ
До
недавнего
времени
технический
персонал
ПАО
«
Лен
-
энерго
»
не
имел
точной
информации
об
уровне
загрязнения
ЛЭП
.
Таким
образом
,
выбор
участков
,
нуждающихся
в
чист
-
ке
,
основывался
главным
образом
на
интуиции
линейного
персонала
.
Опыта
по
очистке
изоляции
от
выносов
токопро
-
водящих
загрязнений
с
ЗСД
и
КАД
также
еще
не
было
.
Для
решения
данной
проблемы
ПАО
«
Ленэнерго
»,
одна
из
первых
электросетевых
компаний
,
наряду
с
ультрафи
-
олетовым
контролем
применила
онлайн
систему
монито
-
ринга
изоляции
высоковольтных
линий
электропередачи
MetrySense-4000.
ПРИНЦИП
РАБОТЫ
СИСТЕМЫ
METRYSENSE-4000
Система
мониторинга
измеряет
электрические
параметры
поверхностных
частичных
разрядов
,
возникающих
на
изо
-
ляции
ВЛ
,
и
путем
аналитического
алгоритма
оценивает
степень
риска
возникновения
аварийного
перекрытия
изо
-
ляционного
промежутка
(
рисунок
5).
На
загрязненных
гирляндах
изоляторов
возникают
по
-
верхностно
-
частичные
разряды
(
ПЧР
),
которые
создают
электромагнитный
импульс
(
А
);
–
электромагнитный
импульс
индуцирует
токи
в
грозо
-
тросе
(B);
–
токи
измеряются
с
помощью
датчика
,
включающего
в
себя
высокочастотный
трансформатор
(C);
–
измеренный
сигнал
посредством
коаксиального
кабе
-
ля
отправляется
на
УСД
(
беспроводное
устройство
сбора
данных
),
которое
анализирует
и
записывает
данные
;
Рис
. 1.
Чистая
увлажненная
гирлянда
.
ПЧР
не
на
-
блюдаются
при
110
кВ
Рис
. 5.
Схема
работы
системы
мониторинга
изоляции
Рис
. 2.
Полное
перекры
-
тие
при
290
кВ
Рис
. 3.
ПЧР
при
65
кВ
Рис
. 4.
Полное
пере
-
крытие
при
110
кВ
52
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
3,
декабрь
2016
–
затем
происходит
обмен
данными
между
УСД
(
то
есть
УСД
образуют
ячеистую
сеть
)
пока
не
достигнут
сото
-
вого
шлюза
(F);
–
сотовый
шлюз
отправляет
информацию
на
интернет
-
сервер
MetryView-4000 (G),
который
анализирует
,
хранит
и
отображает
информацию
;
–
MetryView-4000
интернет
-
сервер
(G)
отображает
информацию
,
и
службы
эксплуатации
(H)
могут
зайти
на
сервер
и
использовать
информацию
с
целью
опти
-
мизации
технического
обслуживания
.
Данная
система
позволяет
определить
участок
ЛЭП
с
повышенным
загрязнением
изоляции
,
а
с
помощью
ультрафиолетовой
камеры
OFIL DayCor Superb
обслу
-
живающий
персонал
выявляет
точное
место
локализа
-
ции
в
пределах
этого
участка
.
Это
помогает
персоналу
заниматься
очищением
только
необходимых
участков
ВЛ
в
оптимальное
время
,
что
позволяет
снизить
затра
-
ты
на
очистительные
работы
и
повысить
надежность
электроснабжения
путем
сокращения
количества
пере
-
крытий
.
Система
мониторинга
MetrySense-4000
позволяет
непрерывно
следить
за
уровнем
загрязнения
,
при
необ
-
ходимости
вовремя
проводить
очистку
изоляторов
.
Это
«
умная
»
технология
,
относящаяся
к
Smart Grid,
автомати
-
чески
измеряющая
электрические
параметры
частичных
разрядов
на
изоляции
ВЛ
и
самостоятельно
оцениваю
-
щая
путем
аналитического
алгоритма
степень
риска
воз
-
никновения
аварийного
перекрытия
.
Система
мониторинга
MetrySense-4000
успешно
про
-
шла
опытно
-
промышленную
эксплуатацию
в
филиале
ПАО
«
Ленэнерго
» «
Санкт
-
Петербургские
высоковольтные
электрические
сети
».
Данная
система
является
достовер
-
ной
и
надежной
,
что
неоднократно
подтвердили
полевые
исследования
посредством
ультрафиолетового
контроля
.
Показания
системы
мониторинга
ВЛ
(
рисунок
6)
и
по
-
казания
«
полевого
»
обследования
ультрафиолетовой
ка
-
мерой
OFIL DayCor Superb (
рисунок
7)
коррелируют
между
собой
,
что
наглядно
подтверждается
результатами
поле
-
вого
обследования
.
На
сегодняшний
день
в
ПАО
«
Ленэнерго
»
системой
мониторинга
оснащены
28
воздушных
линий
класса
на
-
пряжения
110
кВ
,
расположенных
в
зонах
с
неблагопри
-
ятной
экологической
обстановкой
.
Это
позволяет
дис
-
танционно
контролировать
состояние
изоляции
прямо
с
рабочего
места
,
а
также
избавляет
специалистов
от
проведения
регулярного
планового
ультрафиолетового
обследования
—
рабочее
время
используется
эффектив
-
нее
,
что
экономит
ресурсы
компании
.
В
настоящее
время
в
ПАО
«
Ленэнерго
»
начата
активная
работа
над
созданием
пилотного
проекта
универсаль
ной
ХАРАКТЕРИСТИКИ
METRYSENSE-4000
•
Уникальные
датчики
.
Один
датчик
охватывает
2
км
линии
электропередачи
.
Датчики
обнаруживают
ПЧР
,
образующийся
в
результате
загрязнения
гирлянд
изо
-
ляторов
.
•
Чрезвычайно
низкое
энергопотребление
.
Датчики
и
беспроводные
УСД
(
устройства
сбора
данных
)
рабо
-
тают
от
10
до
20
лет
без
замены
батареи
.
•
Новейшие
IP
стандарты
беспроводной
связи
.
Под
-
держивает
6LoWPAN (
протокол
IPv6
поверх
беспро
-
водных
сетей
— «
интернет
вещей
»).
•
Бесперебойное
радио
.
–
Скачкообразная
перестройка
частоты
для
на
-
дежной
работы
в
тяжелых
условиях
,
где
есть
ра
-
диопомехи
и
затухание
сигнала
.
–
Большой
радиус
действия
.
Двухточечное
бес
-
проводное
соединение
(LOS)
до
5
км
,
с
зоной
по
-
крытия
сети
до
нескольких
сотен
километров
.
–
Возможность
выбора
частоты
от
240
МГц
до
920
МГц
в
зависимости
от
местных
норм
,
разре
-
шенных
/
закрытых
диапазонов
.
–
Соответствует
нормам
Федеральной
комиссии
по
связи
США
(FCC) /
Европейского
института
стандартов
связи
(ETSI).
•
IP-
сеть
.
–
IP-
сеть
типа
IPv6
через
ячеистую
(mesh)
радио
-
сеть
.
Каждый
беспроводной
датчик
или
блок
маршрутизатора
включает
в
себя
программный
стек
IPv6.
Блоки
автоматически
создают
беспро
-
водную
IP-
радиосеть
топологии
MESH.
–
Поддерживает
протяженные
mesh-
сети
.
Инфор
-
мация
направляется
от
датчика
к
датчику
,
исполь
-
зуя
надежный
,
масштабируемый
,
самовосстанав
-
ливающийся
протокол
маршрутизации
IP (RPL).
–
Масштабируемая
и
простая
в
разворачивании
.
Сеть
создается
автоматически
после
размещения
всех
единиц
.
–
Поддерживает
6LoWPAN
(
протокол
IPv6
поверх
беспроводных
сетей
— «
интернет
вещей
»).
•
Возможность
добавления
общего
интерфейса
к
разным
измерительным
системам
,
таким
как
датчик
температуры
,
датчик
наклона
,
инклинометры
,
различные
метеорологические
датчики
(
влажности
,
скорости
ветра
и
т
.
д
.).
•
Предназначена
для
работы
в
тяжелых
условиях
.
Диапазон
рабочих
температур
от
–40ºC
до
+85ºC,
водонепроницаемый
и
погодостойкий
корпус
(IP67),
устойчивый
к
электромагнитным
помехам
и
скачкам
.
Контроль
качества
изоляции
53
сис
темы
мониторинга
ВЛ
российского
производ
-
ства
с
функциями
:
• online
мониторинг
изоляции
ВЛ
35–110
кВ
на
предмет
ПЧР
;
• online
мониторинг
температуры
контактных
со
-
единений
(
провод
/
кабель
)
на
переходных
опо
-
рах
КВЛ
35–110
кВ
;
•
мониторинг
уровня
наклона
промежуточных
опор
ВЛ
35–110
кВ
.
Рис
. 6.
Программный
интерфейс
MetrySense-4000,
на
котором
сигнализируется
повышенное
загрязнение
изоляции
на
участке
ВЛ
110
кВ
Рис
. 7.
Полевые
обследования
ультрафиолетовой
камерой
OFIL
DayCor Superb
Оригинал статьи: Online система мониторинга изоляции ВЛ в районах с повышенным загрязнением атмосферы
ПАО «Ленэнерго» — одна из первых электросетевых компаний в России, внедрившая online систему мониторинга изоляции (СМИ) ВЛ в районах с повышенным загрязнением атмосферы. Данная система помогает значительно снизить эксплуатационные расходы и повысить надежность электроснабжения потребителей.
