Проблемы и перспективы организации эксплуатации электрооборудования городских электрических сетей по техническому состоянию

38

XX заседание Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»

НАЗАРЫЧЕВ А.Н.,

ректор Петербургского энергетического института повышения квалификации  

Министерства энергетики РФ, д.т.н., профессор 

ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ОРГАНИЗАЦИИ 
ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ 
ГОРОДСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ 
ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ СОСТОЯНИЮ

О

дним из основных направлений повы-
шения надёжности объектов городских 
электрических сетей (ГЭС) в настоящее 

время является применение более надёжного 
электрооборудования (ЭО), а также использова-
ние различных видов резервирования. Однако 
лежащие в основе такого подхода конструктив-
ные, схемные и технологические возможности 
ограничены, особенно для сложных объектов 
ГЭС мегаполисов. Актуальным направлением 
обеспечения надёжности и эффективности 
использования объектов ГЭС является совер-
шенствование процесса их эксплуатации, 
технического обслуживания и ремонта (ТОиР) на 
основе использования результатов технической 
диагностики и определения фактического теку-
щего состояния ЭО и токоведущих частей. 

Объективные данные о текущем фактическом 

состоянии ЭО можно получить современными 
методами технической диагностики. Диагностика 
ЭО, как правило, выполняется неразрушающими 
методами, которые позволяют определять не 
только техническое состояние (ТС), обнаружить 
дефекты, но и оценить степень износа и оста-
точный ресурс оборудования. Поэтому на сегод-
няшний день своевременная и качественная 

диагностика — необходимая и очень важная 
составляющая часть процесса эксплуатации ЭО 
объектов энергетики. 

Используя различные средства и методы 

неразрушающего контроля и обнаружения 
неисправностей, можно значительно сократить 
количество отказов ЭО ГЭС, избежать серьёз-
ных последствий при авариях, уменьшить 
время простоя оборудования в ремонте, повы-
сить надёжность и качество электроснабжения 
потребителей, а также ответить на следующие 
вопросы, возникающие при решении современ-
ных задач ТОиР, эксплуатации и технического 
перевооружения объектов ГЭС: 
•  достоверна ли имеющаяся информация о ТС 

оборудования ГЭС?

•  можно ли сравнивать информацию о ТС обору-

дования от различных объектов ГЭС?

•  когда следует проводить ТОиР оборудования с 

точки зрения оптимального соотношения затрат 
на его содержание и рисков выхода из строя?

• когда следует заменить ЭО с точки зрения 

наиболее полного расходования ресурса и 
соотношения стоимости на эксплуатацию 
изношенного ЭО и затрат на приобретение 
нового?

39

2–4 июня 2014 г., Нижний Новгород

•  как определить последствия выполнения или 

невыполнения замены или ремонта ЭО? 

• должны ли мы тратить больше или меньше 

денег на ремонт и замену ЭО для обеспечения 
необходимого уровня надёжности объектов 
ГЭС?

• как обосновать необходимость затрат на 

ремонт и замену перед управляющей компани-
ей, финансовыми структурами, акционерами?

• как решить вопрос о предельных сроках 

эксплуатации ЭО и об очерёдности техниче-
ского перевооружения объектов ГЭС?
Современная тенденция развития техни-

ческой диагностики в условиях реализации 
концепции активно-адаптивных, интеллектуаль-
ных (умных) сетей связана со снижением затрат 
на диагностирование и созданием автоматизи-
рованных системам мониторинга, позволяющих 
непрерывно контролировать ЭО на основе 
применения различных методов и экспертных 
систем диагностики. Это позволяет перейти к 
эксплуатации и ремонту ЭО с учётом его факти-
ческого ТС.

Целью работ по внедрению систем техниче-

ской диагностики на объектах ГЭС является:
•  обеспечение поддержки принятия управленче-

ских решений в ГЭС на основе информации о 
ТС оборудования и возможности прогнозиро-
вания развития дефектов по динамике разви-
тия процессов износа в ЭО;

• получение, обработка и анализ массива 

диагностической информации, необходимой 
для организации эксплуатации и ремонта ЭО 
ГЭС по ТС;

• повышение надёжности электроснабжения 

потребителей за счёт своевременного выявле-
ния дефектов, предупреждения возникновения 
аварийных процессов в ГЭС и принятия мер, 
исключающих неконтролируемое развитие 
дефектов; 

• снижение затрат за счёт исключения необо-

снованных ремонтов ЭО;

•  повышение качества и эффективности ремон-

та ЭО на основании данных технической 
диагностики.
Задачами технического диагностирования в 

условиях реализации концепции активно-адап-
тивных энергетических предприятий ГЭС явля-
ются: 
•  выявление вида дефектов, мест их нахожде-

ния и степени опасности;

•  распознавание причин возникновения и разви-

тия дефектов;

•  разработка модели процесса развития дефек-

та;

• создание механизма управления развитием 

обнаруженных дефектов;

•  оценка интегрального количественного пока-

зателя ТС;

• выявление дефектов в ЭО, устранение 

которых позволит обеспечить необходимый 
уровень его работоспособности;

•  прогнозирование технического состояния ЭО.

Диагностическое обеспечение ГЭС можно 

разбить по следующим группам ЭО и токоведу-
щих частей:
• силовые трансформаторы;
• высоковольтные выключатели;
•  кабельные и воздушные линии электропере-

дачи;

• опорно-стержневая, подвесная и аппаратная 

изоляция;

•  контактные системы электрооборудования;
•  измерительные трансформаторы тока и напря-

жения;

• ОПН;
• релейная защита;
•  системы оперативного тока.

Безотказная работа ЭО и токоведущих частей 

ГЭС базируется на следующих положениях:
• безусловное выполнение требований норма-

тивных документов;

• непрерывная оценка ТС ЭО, находящегося 

в эксплуатации, путём осмотров, контроля, 
мониторинга и диагностирования;

•  прогнозирование изменения ТС за счёт контро-

ля условий работы, нагрузок и воздействую-
щих при этом эксплуатационных факторов;

•  предотвращение отказов за счёт резервирова-

ния, структурной и временной избыточности, 
наличия достаточных материально-техниче-
ских ресурсов;

•  своевременное проведение ТОиР в необходи-

мые сроки, в достаточном объёме и при надле-
жащем качестве;

• сбор и анализ статистики повреждаемости 

ЭО, что позволит своевременно принимать 
решения для предотвращения аналогичных 
событий на другом ЭО, а также выявлять зако-
номерности их возникновения и развития.
Анализ отказов ЭО показывает, что они вызва-

ны комплексом причин. К отказам и сокращению 

40

XX заседание Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»

срока службы приводят сложные физико-хими-
ческие процессы износа элементов ЭО. В этом 
процессе участвуют: нагрев и охлаждение, 
поверхностное и внутреннее увлажнение элек-
трической изоляции, перенапряжения, разряды, 
электрохимические и электродинамические 
явления, удары и вибрации. При работе ЭО его 
износ усиливается под воздействием трения, 
тока, напряжения и загрязнения. Усугубляют 
износ короткие замыкания за счёт воздействия 
дуги, повышенной температуры, динамических 
усилий. Перегрузки усиливают тепловое старе-
ние изоляции трансформаторов, электродви-
гателей и кабелей, а также износ контактных 
соединений. Чтобы ЭО работало безотказно, 
необходимо:
• соблюдать установленные нормы и правила 

при изготовлении, проектировании, монтаже, 
наладке, испытаниях, эксплуатации, ТОиР, т.е. 
на протяжении всех этапов жизненного цикла;

•  своевременно принимать меры, исключающие 

или предупреждающие вредные проявления 
эксплуатационных факторов;

• вести контроль за режимами и условиями 

эксплуатации ЭО, намечая мероприятия по 
обеспечению надёжности за счёт организации 
ТОиР по ТС;

• выявлять неисправности и дефекты в ЭО с 

помощью средств технической диагностики на 
ранней стадии их развития.

Диагностика ЭО в настоящее время реализуется 

в следующих формах:

• периодический контроль параметров ТС с 

выводом ЭО из работы;

• периодический контроль параметров ТС под 

рабочим напряжением;

•  периодический контроль параметров ТС повы-

шенным напряжением;

•  непрерывный автоматический контроль (мони-

торинг);

•  комплексное диагностическое обследование.

При комплексном диагностическом обследо-

вании применяются различные формы, методы 
и средства диагностики. Принятие решения о ТС 
ЭО является наиболее объективным. При этом 
время проведения комплексного обследования 
является достаточно большим, что не позволяет 
своевременно реагировать на динамику измене-
ния состояния ЭО.

Необходимо отметить, что в настоящее время 

все формы диагностики нуждаются в развитии 

и совершенствовании — это позволит макси-
мально достоверно определять ТС, выявлять 
дефекты на ранней стадии и прогнозировать 
тенденцию их развития, учитывать индивиду-
ально для различного ЭО комплексное воздей-
ствие факторов, условий и режимов работы, 
планировать действия по обеспечению надёж-
ности.

На основном и особо ответственном оборудо-

вании объектов ГЭС целесообразно внедрение 
непрерывного мониторинга параметров ТС. 
Эта форма диагностического обследования 
ЭО является наиболее перспективной, так как 
позволяет непрерывно отслеживать динами-
ку изменения контролируемых параметров в 
реальном времени. 

Сроки и периодичность проведения техни-

ческой диагностики ЭО следует указывать 
в нормативно-технической документации по 
эксплуатации и ремонту ЭО. Объём работ по 
техническому диагностированию определяется 
по каждому виду ЭО или группе однотипного ЭО 
с учётом особенностей конструкции, признаков 
выявленных дефектов, сроков и условий эксплу-
атации путём составления программы техниче-
ского диагностирования.

В зависимости от технических средств и 

диагностических параметров, которые исполь-
зуются при проведении диагностирования ЭО, 
можно составить следующий неполный список 
методов диагностирования, которые наиболее 
часто используются для контроля оборудования 
объектов ГЭС:
• акустический контроль; 
• тепловизионный контроль;
• оптический контроль;
• вибрационный контроль;
• ультразвуковой контроль;
• хроматографический анализ растворённых в 

масле газов;

•  контроль электрических параметров и анализа 

гармоник тока и напряжения;

•  физико-химический анализ масла;
• эмиссионный контроль;
• радиолокационный контроль;
• импульсный контроль;
•  контроль по интенсивности частичных разря-

дов.
Работы по техническому диагностированию, 

как правило, носят комплексный характер и в 
общем случае включают в себя: 

41

2–4 июня 2014 г., Нижний Новгород

•  анализ проектной, экспертной, эксплуатацион-

ной, и нормативно-технической информации о 
состоянии и качестве ЭО; 

• выбор методов и разработка программы 

диагностирования; 

•  оперативную (функциональную) диагностику; 
•  инструментальное обследование ЭО; 
•  анализ выявленных дефектов и установление 

механизмов их развития; 

•  компьютерную обработку результатов диагно-

стирования; 

•  выявление закономерностей изменения пара-

метров ТС и прогнозирование достижения ими 
предельных значений; 

•  оценка сработанного и прогнозирование оста-

точного ресурса;

•  обоснование решения о возможности дальней-

шей эксплуатации; 

•  определение предельных сроков сверхнорма-

тивной эксплуатации; 

•  формирование выводов о ТС и рекомендаций 

по дальнейшей эксплуатации или ремонту ЭО;

•  оформление результатов диагностирования. 

Для выполнения работ по диагностирова-

нию наряду с эксплуатирующей организацией 
должны привлекаться специализированные 
инжиниринговые компании, имеющие высоко-
квалифицированных специалистов-экспертов, 
обладающих необходимым опытом, оснащён-
ные аттестованными лабораториями с набором 
приборов для измерения параметров ТС, для 
неразрушающего контроля и диагностики ЭО.

Эффективность применения технической 

диагностики достигается за счёт следующих 
результатов:
•  существенного снижения травматизма персо-

нала объектов ГЭС из-за уменьшения количе-
ства отказов ЭО;

• повышение безотказности за счёт своевре-

менного проведения профилактических меро-
приятий;

•  сокращения инвестиционных затрат на необо-

снованное обновление ЭО;

• 

сокращения трудозатрат персонала при 
внедрении мониторинга ТС ЭО;

• сокращения эксплуатационных расходов за 

счёт установления оптимальных сроков прове-
дения ТОиР;

• снижения расходов на проведение ТОиР на 

основе определения оптимального объёма 
работ с учётом результатов диагностирования;

•  поддержания на оптимальном уровне качества 

функционирования объектов ГЭС за счёт 
оперативного устранения дефектов, вызываю-
щих снижение степени его работоспособности;

•  уменьшения затрат на страхование ЭО; 
• повышения уровня безопасности за счёт 

предотвращения непредвиденных отказов и 
связанных с ними аварийных ситуаций; 

• сокращения случаев недоотпуска электро-

энергии и штрафных санкций со стороны 
потребителей за причинённый ущерб.
При этом затраты на применение автоматизи-

рованных методов мониторинга, средств нераз-
рушающего контроля и технической диагностики 
должны окупаться достигаемым от их примене-
ния эффектом.

Проведённые в последние годы исследова-

ния можно рассматривать как комплексное 
решение проблемы по управлению ТС ЭО, а 
также управлению процессом его эксплуатации 
в зависимости от полученных значений показа-
телей надёжности при воздействии различных 
эксплуатационных факторов. Это позволяет 
реализовать подход по обеспечению надёжности 
ЭО объектов ГЭС путём совершенствования 
системы ТОиР и процесса эксплуатации на осно-
ве учёта фактического ТС ЭО, определяемого 
средствами диагностирования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Приоритетным направлением развития 

новой технологии эксплуатации и ремонта 
ГЭС является внедрение методов технической 
диагностики и неразрушающего контроля. Все 
действующие и вновь сооружаемые объекты 
ГЭС должны оснащаться системами контроля и 
диагностики, позволяющими выполнять оценку 
ТС ЭО. Комплексное обследование ЭО должно 
выполняться специализированными организа-
циями. Источник информации об интегральной 
оценке состояния ЭО по данным диагностики 
должен быть един для всех уровней вертикали 
управления в сетевой компании. Требуется 
совершенствование нормативно-технических 
документов в области современных методов и 
средств технической диагностики ЭО. Необхо-
димо проводить работу по повышению квали-
фикации специалистов ГЭС по технической 
диагностике ЭО.