Приборы контроля состояния ограничителей перенапряжения от ЗАО «Полимер-Аппарат». Реализованные решения и перспективы развития

Page 1

Page 2

СЕТИ РОССИИ

лагодаря

проведённым

программам

по

мо

дернизации

электроэнергетики

РФ

ограни

чители

перенапряжений

(

ОПН

)

получили

широкое

распространение

схемах

защиты

от

перенапряжений

оборудования

подстанций

вы

соковольтных

линий

(

ВЛ

ОПН

играют

важную

роль

защите

гораздо

более

дорогостоящего

оборудова

ния

обеспечении

бесперебойного

электроснабже

ния

потребителей

Выход

из

строя

ОПН

не

обнаруженный

до

про

хождения

импульса

перенапряжения

маловероя

тен

но

возможен

может

привести

авариям

зна

чительным

экономическим

потерям

Для

того

чтобы

этого

не

случилось

проводится

диагностика

состоя

ния

ОПН

которая

основном

необходима

техни

ко

экономически

оправдана

для

ограничителей

на

классы

напряжения

от

кВ

выше

поскольку

•

стоимость

самого

ограничителя

защищаемого

им

оборудования

(

от

кВ

более

)

значительно

выше

стоимости

оборудования

чем

на

классы

напряжения

0,22—6, 10

кВ

;

•

характеристики

ОПН

на

классы

напряжения

от

110

кВ

глухо

или

эффективно

заземлённой

нейтралью

рассчитываются

на

длительно

прило

женное

рабочее

фазное

напряжение

сети

ОПН

на

классы

напряжения

до

кВ

работающие

сетях

изолированной

нейтралью

рассчиты

ваются

на

длительно

приложенное

рабочее

линейное

напряжение

При

этом

ограничители

работают

под

линейным

напряжением

только

при

однофазых

или

двухфазных

КЗ

то

есть

ограни

ченное

время

ресурс

варисторов

исчерпывает

ся

меньше

чем

ОПН

на

классы

напряжения

от

кВ

выше

способах

контроля

ОПН

эксплуатации

ска

зано

достаточно

много

практически

все

фирмы

выпускающие

ограничители

перенапряжений

раз

рабатывают

или

свои

приспособления

для

диагно

Приборы контроля состояния

ограничителей перенапряжения

от ЗАО «Полимер-Аппарат»

Реализованные решения и перспективы развития

Алексей ПАНОВ, заместитель генерального директора,

Александр ВОЛОВИЧ, заместитель главного конструктора,

ЗАО «Полимер-Аппарат»

Page 3

№

6 (33) 2015

стики

или

применяют

готовые

При

этом

все

приспособления

требуют

наличия

кон

струкции

ОПН

изолированного

основания

или

изолированного

от

нижнего

фланца

вы

вода

колонки

варисторов

Это

естествен

но

усложняет

удорожает

конструкцию

поэтому

является

ещё

одним

резоном

для

систематического

контроля

ОПН

процессе

эксплуатации

только

на

классы

напряжения

от

кВ

Поскольку

непосредственное

измере

ние

текущих

параметров

ОПН

находяще

гося

под

высоким

рабочим

напряжением

затруднено

то

чаще

всего

контролируются

параметры

косвенно

характеризующие

со

стояние

ОПН

Обычно

контролируется

ко

личество

разрядных

импульсов

прошедших

через

ОПН

ток

утечки

через

ОПН

находя

щийся

под

рабочим

напряжением

На

осно

вании

анализа

нескольких

косвенных

пара

метров

их

динамики

принимается

решение

дальнейшей

эксплуатации

ОПН

или

его

замене

При

этом

качество

анализа

правиль

ность

решения

замене

ОПН

во

многом

за

висят

от

полноты

данных

которые

персонал

получает

от

средств

контроля

состояния

ОПН

Значение

полного

тока

утечки

ОПН

мало

информативно

так

как

оно

содержит

как

активную

составляющую

свидетель

ствующую

состоянии

ОПН

так

паразит

ную

ёмкостную

составляющую

При

этом

паразитная

ёмкостная

составляющая

много

кратно

превосходит

активную

зависит

от

внешних

факторов

(

погоды

загрязнённости

ограничителя

.).

Это

приводит

тому

что

изменение

активной

составляющей

тока

утечки

теряется

на

фоне

колебаний

полного

тока

утечки

происходящего

из

за

изменения

внешних

условий

Выделить

активную

составляющую

тока

утечки

каждого

ОПН

одиночным

устройством

установленным

шину

заземления

ОПН

не

представляется

возможным

Поэтому

приме

няются

приборы

проводящие

гармонический

анализ

тока

утечки

вычисляющие

значение

(150

Гц

)

(250

Гц

)

гармоник

которые

большей

степени

характеризуют

состоя

ние

нелинейных

резисторов

ОПН

(

варисто

ров

чем

полный

ток

утечки

При

этом

на

значение

гармоники

тока

утечки

влияет

гармоника

присутствующая

сетевом

на

пряжении

Изменение

сетевого

напряжения

степени

присутствия

гармоники

нём

приводят

изменению

значения

гар

моники

тока

утечки

ОПН

. 5-

же

гармоника

сетевом

напряжении

практически

отсутству

ет

Таким

образом

значение

гармоники

меньше

остальных

показателей

зависит

от

внешних

факторов

её

изменение

боль

шей

степени

свидетельствует

состоянии

ОПН

ЗАО

Полимер

Аппарат

для

замены

устаревших

прибо

ров

контроля

тока

утечки

предлагает

более

удобный

много

функциональный

цифровой

прибор

контроля

ОПН

ИТУС

-1

на

современной

элементной

базе

(

рис

. 1).

Прибор

контроля

ИТУС

-1

имеет

следующие

преимуще

ства

перед

другими

аналогичными

средствами

измерения

•

встроенный

счётчик

разрядных

импульсов

разделяю

щий

импульсы

средней

высокой

мощности

;

•

измерение

действующего

значения

гармоники

тока

утечки

;

•

для

снятия

показаний

достаточно

нажать

кнопку

на

лице

вой

панели

;

•

процессе

снятия

показаний

отсутствует

контакт

персо

нала

токоведущими

частями

которые

могут

оказаться

под

высоким

напряжением

при

прохождении

разрядного

импульса

При

эксплуатации

ОПН

большое

значение

имеют

не

толь

ко

цифры

полученные

приборов

контроля

состояния

но

динамика

их

изменения

Повреждение

оболочки

ОПН

раз

герметизация

не

влияют

на

высокие

гармоники

тока

утечки

но

отражаются

на

полном

токе

При

этом

анализируя

дан

ные

полученные

одновременно

нескольких

ОПН

нахо

дящихся

одинаковых

внешних

условиях

можно

выделить

ОПН

отличающийся

по

своим

параметрам

от

ряда

аналогич

ных

ОПН

Проследив

за

динамикой

показаний

полученных

этого

ОПН

можно

сделать

выводы

возможном

снижении

его

ресурса

также

его

работоспособности

надёжности

2011

году

ЗАО

Полимер

Аппарат

перед

грозовым

сезоном

передало

опытную

эксплуатацию

приборы

кон

троля

состояния

ОПН

ИТУС

-1

шесть

энергосистем

Рос

сии

течение

года

данные

приборы

показали

высокую

на

дёжность

достоверность

информации

простоту

удобство

эксплуатации

2012

года

на

энергетических

объектах

ПАО

Россети

уже

находятся

эксплуатации

более

тыся

чи

приборов

мониторинга

состояния

ОПН

ИТУС

-1 (

рис

. 2).

Снятие

показаний

традиционных

датчиков

ДТУ

УКТ

ИТУС

-1

требует

значительных

временных

затрат

Обслужи

вающий

персонал

должен

обойти

все

установленные

ОПН

снять

показания

датчиков

подготовить

отчётность

для

обработки

По

этой

причине

данные

датчиков

чаще

всего

Рис

. 1.

Прибор

контроля

состояния

параметров

ОПН

ИТУС

-1

Page 4

СЕТИ РОССИИ

снимаются

один

раз

год

—

перед

грозовым

сезо

ном

как

того

требует

нормативная

документация

Анализ

динамики

изменения

показателей

таких

ус

ловиях

проводить

сложно

—

слишком

мало

данных

Да

процессы

которые

могут

привести

выходу

из

строя

ОПН

—

происходят

значительно

быстрее

по

данным

получаемым

один

раз

год

их

обнаруже

ние

маловероятно

Для

решения

проблемы

непрерывного

отслежи

вания

параметров

ОПН

ЗАО

Полимер

Аппарат

разработало

прибор

мониторинга

состояния

ОПН

беспроводной

передачей

данных

ИТУС

-2 (

рис

. 3).

ИТУС

-2

позволяет

контролировать

полный

ток

утечки

его

, 3-

гармоники

температуру

окружающей

среды

регистрировать

случаи

сраба

тывания

ОПН

записывая

дату

время

прохождения

разрядного

импульса

Эти

данные

автоматически

один

раз

сутки

передаются

на

пульт

сбора

данных

ИТУС

ПСД

-1

по

радиоканалу

Пульт

сбора

данных

эти

значения

сохраняет

по

запросу

передаёт

либо

персональный

компьютер

через

порт

USB,

либо

АСУ

ТП

подстанции

по

протоколу

МЭК

61850.

SCADA-

система

АСУ

ТП

подстанции

приняв

дан

ные

от

пульта

сбора

данных

может

передать

их

на

рабочее

место

оператора

ОПУ

ответственному

за

состояние

изоляции

эксплуатирующей

организа

ции

Благодаря

этому

служба

изоляции

будет

регу

лярно

получать

актуальные

данные

состоянии

экс

плуатируемых

ОПН

Таким

образом

при

помощи

датчиков

ИТУС

-2

пультов

ИТУС

ПСД

-1,

размещённых

на

объектах

служба

изоляции

энергосистемы

получает

актуаль

ный

массив

данных

позволяющий

оперативно

про

водить

сравнительный

анализ

параметров

ОПН

динамике

по

всей

энергосистеме

Благодаря

этому

достоверность

оперативность

выявления

ОПН

требующих

замены

может

значительно

повыситься

что

приведёт

повышению

надёжности

энергосисте

мы

целом

Кроме

того

использование

беспроводной

систе

мы

мониторинга

состояния

ОПН

часто

бывает

не

обходимо

случае

если

ограничители

перенапря

жений

устанавливаются

на

опорах

высоковольтных

линий

(

ВЛ

)

на

территориях

крупных

городов

—

при

осуществлении

схем

отпаек

»,

кабельных

вставок

»,

переходов

ВЛ

через

водные

преграды

железнодо

рожные

линии

крупные

автомагистрали

этих

случаях

ограничители

перенапряжений

необходимо

устанавливать

на

приличной

высоте

традиционные

датчики

тока

утечки

здесь

применять

проблематич

но

ввиду

возможного

появления

посторонних

людей

около

основания

опоры

ВЛ

которая

проходит

непо

средственно

по

территории

города

(

рис

. 4).

Рис

. 3.

Система

мониторинга

состояния

ОПН

со

сбором

данных

по

радиоканалу

Рис

. 4.

Новая

опора

ОПН

110

кВ

Челябинске

приборами

контроля

ИТУС

-2

от

ЗАО

Полимер

Аппарат

на

кабельных

вводах

Рис

. 2.

Более

тысячи

приборов

ИТУС

-1

находятся

эксплуатации

Page 5

№

6 (33) 2015

Кроме

применения

на

электрических

подстанци

ях

ОПН

всё

шире

используются

для

защиты

ЛЭП

Для

мониторинга

состояния

таких

ОПН

описанные

выше

приборы

использовать

не

получится

—

уда

лённость

ОПН

от

земли

близость

ВЛ

не

позволя

ют

использовать

ИТУС

-1,

протяжённость

ЛЭП

не

позволяет

использовать

ИТУС

-2.

Для

линейных

ОПН

на

основе

прибора

ИТУС

-2

разрабатывается

распределённая

система

сбора

данных

которая

позволит

контролировать

параме

тры

линейных

ОПН

так

же

как

ОПН

подстанций

не

совершая

их

обход

Система

состоит

из

беспроводных

датчиков

ИТУС

-2

автономным

питанием

устанавливаемых

на

каждый

ОПН

пультов

сбора

данных

ИТУС

ПСД

-3,

принимающих

данные

датчиков

по

кана

лу

беспроводной

связи

частотой

2,4

ГГц

Данные

записываются

во

встроенную

энергонезависимую

флэш

память

пульта

ИТУС

ПСД

-3

передаются

эксплуатирующую

организацию

через

сеть

GSM.

Для

местности

где

сеть

GSM

недоступна

возмо

жен

автоматический

сбор

данных

пультов

при

помощи

БПЛА

или

любого

другого

транспортного

средства

Пульт

сбора

данных

ИТУС

ПСД

-3

устанавлива

ется

на

одну

из

опор

ЛЭП

на

высоте

6—7

имеет

автономное

питание

доступен

для

обслуживания

без

выведения

ЛЭП

Для

сокращения

эксплуатационных

затрат

на

си

стему

предлагается

кустовая

схема

распределения

датчиков

ИТУС

-2

пультов

сбора

данных

ИТУС

ПСД

-3,

которая

представлена

на

рис

. 5.

Датчики

ИТУС

-2

одновременно

по

расписанию

активируются

проводят

измерение

токов

утечки

ОПН

устанавливают

связь

соседними

датчиками

пультом

сбора

данных

ИТУС

ПСД

-3,

образуя

сеть

передачи

данных

После

того

как

связь

установле

на

данные

об

измерениях

значения

счётчиков

импульсов

со

всех

датчиков

ИТУС

-2

передаются

на

пульт

сбора

данных

ИТУС

ПСД

-3.

Периодичность

снятия

данных

датчиков

ИТУС

-2

может

быть

уста

новлена

от

одного

раза

сутки

до

одного

раза

неделю

Пульт

сбора

данных

передаёт

принятые

от

ИТУС

-2

результаты

измерений

по

сети

GSM

на

сер

вер

GSM-

модемом

установленный

эксплуатиру

ющей

организации

Сервер

предоставляет

данные

для

анализа

ответственным

за

состояние

изоляции

ВЛ

лицам

через

web-

интерфейс

доступ

которому

можно

получить

при

помощи

любого

Интернет

бра

узера

Данные

от

датчиков

ИТУС

-2

автоматически

заносятся

архив

который

может

храниться

на

сервере

неограниченное

время

За

одним

пуль

том

сбора

данных

может

быть

закреплено

от

до

120

датчиков

Такая

схема

позволит

получить

минимальные

эксплуатационные

затраты

при

высокой

надёжно

сти

системы

Для

работы

системы

нужна

одна

SIM-

карта

на

каждый

пульт

ИТУС

ПСД

-3

ещё

одна

SIM-

карта

—

GSM-

модеме

сервера

Самокон

фигурирующаяся

сеть

позволяет

исключать

из

це

почки

передачи

датчики

вышедшие

из

строя

Если

на

одной

опоре

более

одного

датчика

ИТУС

-2,

то

передача

данных

об

измерении

от

более

удалён

ных

от

пульта

датчиков

будет

происходить

через

любой

из

них

Таким

образом

надёжность

системы

передачи

данных

тем

выше

чем

больше

датчиков

установлено

на

одной

опоре

Использование

предлагаемой

системы

монито

ринга

состояния

ОПН

позволит

эксплуатирующей

организации

обоснованно

оценивать

надёжность

защиты

линии

от

перенапряжений

что

снизит

за

траты

на

ликвидацию

последствий

аварий

вызван

ных

перенапряжением

повысит

качество

электро

снабжения

потребителей

Практически

все

используемые

настоящее

вре

мя

приборы

для

оценки

состояния

ОПН

используют

параметры

косвенно

характеризующие

состояние

ОПН

(

полный

ток

утечки

его

гармоники

Однако

лучше

всего

состоянии

ОПН

говорят

его

активное

сопротивление

температура

варисторов

под

ра

бочим

напряжением

настоящее

время

ЗАО

Полимер

Аппарат

разрабатывает

систему

мониторинга

состояния

ОПН

позволяющую

измерить

активную

составляю

щую

тока

утечки

рассчитать

активное

сопротивле

ние

температуру

ОПН

установленных

на

подстан

ции

Такая

система

будет

способна

автоматически

режиме

online

отслеживать

состояние

ОПН

опера

тивно

передавать

АСУ

ТП

энергообъекта

сведения

потенциально

опасных

аварийных

процессах

происходящих

ОПН

Использование

этой

системы

мониторинга

выведет

систему

защиты

от

перенапря

жений

на

новый

уровень

надёжности

Рис

. 5.

Система

мониторинга

состояния

ОПН

на

ЛЭП

Оригинал статьи: Приборы контроля состояния ограничителей перенапряжения от ЗАО «Полимер-Аппарат». Реализованные решения и перспективы развития

Читать онлайн

Благодаря проведённым программам по модернизации электроэнергетики РФ, ограничители перенапряжений (ОПН) получили широкое распространение в схемах защиты от перенапряжений оборудования подстанций и высоковольтных линий (ВЛ). ОПН играют важную роль в защите гораздо более дорогостоящего оборудования и обеспечении бесперебойного электроснабжения потребителей.