28
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2(33),
июнь
2024
Михаил
АСТАШЕВ
,
д
.
т
.
н
.,
доцент
,
заведую
-
щий
кафедрой
промыш
-
ленной
электроники
ФГБОУ
ВО
«
НИУ
«
МЭИ
»
Роман
КРАСНОПЕРОВ
,
к
.
т
.
н
.,
доцент
кафедры
промышленной
электроники
ФГБОУ
ВО
«
НИУ
«
МЭИ
»
Павел
ГОРОЖАНКИН
,
к
.
т
.
н
.,
главный
спе
-
циалист
по
перспек
-
тивным
разработкам
ООО
МНПП
«
АНТРАКС
»
Андрей
КУЧЕРЯВЕНКОВ
,
директор
группы
компаний
«
АНТРАКС
»
Пункт
секционирования
заглубленного
исполнения
с
силовыми
выключателями
для
кабельных
сетей
6–10
кВ
Важным
направлением
развития
электроэнергетических
систем
крупных
городов
является
внедрение
эффектив
-
ных
механизмов
реализации
технологических
присоедине
-
ний
к
распределительным
сетям
с
применением
кабельных
линий
электропередачи
(
КЛ
).
Применяемые
на
сегодняш
-
ний
день
технологии
присоединения
к
КЛ
обладают
рядом
технических
и
экономических
недостатков
.
В
статье
рас
-
смотрена
уникальная
технология
построения
инновацион
-
ных
пунктов
секционирования
КЛ
—
модульная
система
заглубленного
исполнения
с
силовыми
выключателями
для
кабельных
линий
6–10
кВ
,
позволяющая
,
с
одной
сто
-
роны
,
повысить
эффективность
реализации
технологи
-
ческих
присоединений
потребителей
к
КЛ
,
а
с
другой
сто
-
роны
,
обес
печивающая
максимальную
автоматизацию
распределительных
электрических
сетей
и
их
полноцен
-
ную
интеграцию
в
информационную
структуру
высокоав
-
томатизированных
активно
-
адаптивных
электрических
се
-
тей
.
Рассмотрен
подход
к
построению
модульной
системы
,
представлена
базовая
структура
ее
узлов
и
блоков
.
Описа
-
на
конструкция
устройства
,
обеспечивающая
его
герметич
-
ность
при
подземной
установке
и
компактность
размещения
силового
и
информационного
оборудования
в
ограничен
-
ном
объеме
полимерной
капсулы
.
Показаны
особенности
силовых
узлов
,
модулей
контроля
и
управления
модуль
-
ной
системы
.
Рассмотрены
результаты
опытно
-
промыш
-
ленной
эксплуатации
модульной
системы
в
ПАО
«
Россети
Ленэнерго
»,
подтвердившие
работоспособность
техноло
-
гии
и
эффективность
применения
устройства
на
объекте
.
Повышение
надежности
ЛЭП
29
Д
ля
электросетевых
компаний
крупных
городов
одной
из
актуальных
задач
являет
-
ся
повышение
эффективности
механизмов
технологического
присоединения
по
-
требителей
к
кабельным
линиям
электропередачи
(
КЛ
) 6–10
кВ
[1].
В
настоящее
время
с
целью
обеспечения
высокой
надежности
электроснабжения
,
минимиза
-
ции
времени
поиска
и
ликвидации
аварий
присоединение
потребителей
элек
-
трической
энергии
к
кабельным
линиям
преимущественно
осуществляется
методом
так
называемой
«
врезки
в
КЛ
» [2, 3].
При
этом
для
обеспечения
секционирования
и
рекон
-
фигурирования
сети
сооружаются
либо
дополнительные
трансформаторные
подстан
-
ции
,
либо
специализированные
пункты
секционирования
наземного
исполнения
[4].
При
этом
известно
,
что
присоединения
методом
«
врезки
»
имеют
ряд
существенных
недо
-
статков
,
среди
которых
:
значительное
удлинение
протяженности
кабельной
сети
,
увели
-
чение
уровней
емкостных
токов
замыкания
на
землю
(
которое
зачастую
ведет
к
необхо
-
димости
использования
дугогасящих
реакторов
(
ДГР
)
или
резисторов
на
ПС
35–110
кВ
),
увеличению
капитальных
затрат
на
реализацию
технологического
присоединения
и
по
-
следующее
обслуживание
КЛ
[5].
Следует
отметить
,
что
несмотря
на
наличие
в
серийном
промышленном
производ
-
стве
ответвительных
муфт
6–10
кВ
,
технология
ответвления
от
КЛ
6–10
кВ
широкого
распространения
не
получает
в
связи
с
отсутствием
эффективных
механизмов
сек
-
ционирования
ответвляемых
КЛ
,
в
том
числе
отработанных
технологий
заглубленно
-
го
размещения
в
месте
ответвления
коммутационной
аппаратуры
,
комплексов
РЗА
и
систем
телемеханики
.
Сооружение
же
в
месте
ответвления
наземных
объектов
сек
-
ционирования
КЛ
для
электросетевой
компании
затруднительно
с
организационной
и
технической
точек
зрения
и
малоэффективно
с
экономической
.
С
другой
стороны
,
общеизвестно
,
что
использование
аппаратов
типа
«
реклоузер
»
в
воздушных
линиях
электропередачи
(
ВЛ
)
позволило
существенно
улучшить
техни
-
ко
-
экономические
показатели
ВЛ
за
счет
:
–
снижения
количества
отключений
при
неустойчивых
повреждениях
(
применение
реклоузеров
с
двукратным
АПВ
позволяет
повысить
вероятность
устранения
не
устой
чивых
повреждений
от
20%,
если
на
головном
выключателе
однократное
АПВ
,
до
80%,
если
на
головном
выключателе
АПВ
отсутствует
) [6];
–
сокращения
зоны
распространения
аварии
(
применение
реклоузеров
позволяет
отключать
только
потребителей
поврежденного
участка
,
сохраняя
питание
потре
-
бителям
неповрежденных
участков
) [7];
–
снижения
времени
ликвидации
аварии
(
время
восстановления
электроснабжения
потребителей
после
возникновения
аварийной
ситуации
сокращается
в
среднем
на
60%,
поскольку
реклоузеры
позволяют
автоматизировать
процесс
поиска
и
выделения
поврежденного
участка
линии
) [8].
Принимая
во
внимание
положительные
эффекты
применения
реклоузеров
в
ВЛ
,
можно
сделать
вывод
,
что
одним
из
перспективных
направлений
развития
кабельных
электрических
сетей
может
являться
создание
и
внедрение
пунктов
секционирования
КЛ
заглубленного
размещения
.
Такие
системы
позволят
обеспечить
не
только
секцио
-
нирование
и
конфигурирование
КЛ
,
но
и
защиту
линий
при
возникновении
аварийных
режимов
,
обеспечивая
при
повреждениях
реконфигурацию
сети
с
минимальным
объ
-
емом
отключенных
потребителей
,
сетевое
резервирование
и
автоматический
ввод
резерва
(
АВР
).
Следует
отметить
,
что
практика
сооружения
электроэнергетических
объектов
под
-
земного
и
заглубленного
исполнения
существует
как
в
России
,
так
и
в
мире
.
Помимо
повсеместно
используемых
кабельных
колодцев
,
в
которых
не
размещают
активное
электросетевое
оборудование
(
выключатели
,
разъединители
,
системы
РЗА
,
телеме
-
ханики
и
пр
.),
наиболее
широкое
распространение
получили
подземные
трансформа
-
торные
подстанции
,
в
том
числе
подземные
блочные
и
бетонные
комплектные
транс
-
форматорные
подстанции
[9].
Чаще
всего
такие
электроэнергетические
комплексы
используются
в
шахтах
,
выработках
,
рудниках
,
для
питания
бункеров
и
других
под
-
Дмитрий
ПАНФИЛОВ
,
д
.
т
.
н
.,
профессор
кафедры
промыш
-
ленной
электроники
ФГБОУ
ВО
«
НИУ
«
МЭИ
»
Алексей
ТИТОВ
,
заместитель
главного
инженера
филиала
ПАО
«
Россети
Ленэнер
-
го
» «
Кабельная
сеть
»
Павел
РАШИТОВ
,
к
.
т
.
н
.,
доцент
кафедры
промышленной
электроники
ФГБОУ
ВО
«
НИУ
«
МЭИ
»
Сергей
ШУВАЛОВ
,
начальник
Департамен
-
та
технологического
развития
и
инноваций
ПАО
«
Россети
Ленэнерго
»
30
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2(33),
июнь
2024
земных
зданий
и
сооружений
гражданского
и
оборонного
сектора
строительства
[10].
В
сетевой
инфраструктуре
го
-
родов
такие
подземные
объекты
встречаются
существен
-
но
реже
.
Также
в
информационных
источниках
(
преиму
-
щественно
зарубежных
)
упоминаются
немногочисленные
примеры
распределительных
устройств
,
комплектных
распределительных
устройств
и
аппаратов
секциониро
-
вания
заглубленного
исполнения
[11].
Однако
говорить
о
широкой
практике
использования
данного
оборудова
-
ния
ни
в
России
,
ни
за
рубежом
на
сегодняшний
день
не
приходится
.
В
настоящей
статье
представлены
результаты
разра
-
ботки
,
изготовления
и
опытно
-
промышленной
эксплуа
-
тации
отечественной
модульной
системы
заглубленного
исполнения
с
силовыми
выключателями
(
далее
—
мо
-
дульная
система
,
МС
),
предназначенной
для
автомати
-
зации
кабельной
сети
6–10
кВ
.
Разработка
выполнена
в
рамках
программы
НИОКР
ПАО
«
Россети
Ленэнерго
»
консорциумом
исполнителей
,
включающим
ООО
МНПП
«
АНТРАКС
»,
ФГБОУ
ВО
«
НИУ
«
МЭИ
»,
АО
ВО
«
Электро
-
аппарат
».
НАЗНАЧЕНИЕ
При
применении
МС
(
пункта
секционирования
заглубленно
-
го
исполнения
)
достигается
:
–
сохранение
эстетического
вида
в
жилых
дворах
и
обще
-
ственных
пространствах
;
–
вандалозащита
,
защита
от
климатических
факторов
;
–
сокращение
длины
прокладываемых
кабелей
(
кабель
прокладывается
не
от
ближайшей
ТП
/
РП
6–10
кВ
,
а
от
точки
«
врезки
»
в
КЛ
);
–
секционирование
КЛ
на
особо
важных
участках
и
участ
-
ках
сети
,
находящихся
в
процессе
развития
и
проектиро
-
вания
;
–
подключение
потребителей
1
и
2
категории
электроснаб
-
жения
с
возможностью
подключения
к
одной
из
двух
питающих
КЛ
(
функция
АВР
);
–
отключение
КЛ
и
защита
оборудования
потребителей
при
возникновении
аварийных
режимов
.
Таким
образом
,
технические
решения
,
использован
-
ные
при
построении
МС
,
позволяют
реализовать
ее
функ
-
ционал
в
различных
конфигурациях
электрической
сети
:
для
исключения
спаренных
КЛ
при
реализации
точки
токораздела
(
рисунок
1
а
),
для
электроснабжения
потре
-
бителей
1
категории
с
возможностью
ввода
АВР
(
рису
-
нок
1
б
),
для
присоединения
в
качестве
отпайки
потреби
-
телей
2–3
категории
(
рисунок
1
в
).
Помимо
этого
,
использование
МС
позволяет
обеспечить
автоматическое
секционирование
кабельных
линий
элек
-
тропередачи
при
различных
конфигурациях
электрических
сетей
,
уменьшить
занимаемую
площадь
на
поверхности
земли
,
обеспечивая
при
этом
надежный
обмен
данными
с
диспетчерскими
пунктами
центров
управления
сетями
.
Ин
-
формационный
функционал
такой
модульной
системы
на
-
правлен
на
решение
задач
автоматизации
и
наблюдаемости
электрических
сетей
,
а
само
устройство
является
эффектив
-
ным
инструментом
построения
гибких
распределительных
электрических
сетей
6–10
кВ
.
СТРУКТУРА
МС
Модульная
система
имеет
структуру
,
представленную
на
рисунке
2.
В
состав
МС
входят
следующие
узлы
и
оборудо
-
вание
:
–
высоковольтный
отсек
(1);
–
вакуумные
выключатели
(
ВВ
) (1.1, 1.2, 1.3);
–
измерительные
трансформаторы
тока
(
ТТ
) (1.4, 1.5, 1.6);
–
малогабаритные
телескопические
разъединители
-
за
-
землители
(
РНЗ
) (1.7, 1.8, 1.9);
–
трансформатор
собственных
нужд
(
ТСН
)
на
системе
сборных
шин
(
ССШ
) (2);
–
источник
питания
(3);
–
шкаф
управления
(4);
–
блок
управления
(4.1);
–
модули
управления
вакуумными
выключателями
(
МУ
ВВ
)
(4.1.1, 4.1.2, 4.1.3);
–
блок
релейной
защиты
и
автоматики
(
Блок
РЗА
) (4.2);
–
терминалы
релейной
защиты
и
автоматики
(
РЗА
) (4.2.1,
4.2.2, 4.2.3,);
–
каналообразующее
устройство
МС
(
КУ
) (4.3);
–
устройство
сбора
и
передачи
данных
МС
(
УСПД
) (4.4);
–
блок
шифрования
(
БШ
) (4.5);
–
подземная
герметичная
полимерная
капсула
модульной
системы
(5);
–
измерительный
трансформатор
напряжения
(
ТН
) (6);
Рис
. 1.
Использование
МС
в
различных
конфигурациях
электрической
сети
:
а
)
для
исключения
спаренных
КЛ
при
реализации
точки
токораздела
;
б
)
для
электроснабжения
потребителей
1
категории
с
возможностью
ввода
АВР
;
в
)
для
присоединения
в
качестве
отпайки
потребителей
2–3
категории
ТП
-2
Потребитель
Потребитель
ТП
-1
ТП
-1
ТП
-1
АВР
ТП
-3
ТП
-3
ТП
-3
а
)
б
)
в
)
Повышение
надежности
ЛЭП
31
5
Подземная
герметичная
полимерная
капсула
4
Шкаф
управления
4.1
Блок
управления
4.2
Блок
РЗА
4.2.1
РЗА
4.1.1
МУ
ВВ
4.1.2
МУ
ВВ
4.1.3
МУ
ВВ
4.4
УСПД
4.5
БШ
4.3
КУ
13.1
КУ
12.1
КУ
13.3 GSM
12.3 GSM
11
ДПротеч
10
Камеры
9
ДТемп
8
ГК
7
ОПС
4.2.2
РЗА
4.2.3
РЗА
3
Источник
питания
12.2
Источник
питания
Оптический
канал
PLC-
канал
13.2
Источник
питания
12
Шкаф
связи
основной
13
Шкаф
связи
резервный
2
ТСН
6
ТН
1.9
РНЗ
1.8
РНЗ
1.7
РНЗ
1.4
ТТ
1.5
ТТ
1.6
ТТ
1.3
ВВ
1.2
ВВ
1.1
ВВ
1
Высоковольтный
отсек
Рис
. 2.
Структура
модульной
системы
32
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2(33),
июнь
2024
–
блок
охранно
-
пожарной
сигнализации
(
ОПС
) (7);
–
устройство
газового
контроля
(
ГК
) (8);
–
датчики
температуры
и
влажности
(
ДТемп
) (9);
–
видеокамеры
(
Камеры
) (10);
–
датчики
уровня
воды
(
ДПротеч
) (11);
–
шкаф
связи
основной
,
вынесенный
из
МС
(
передача
по
оптическому
каналу
) (12);
–
каналообразующее
устройство
,
вынесенное
из
МС
(
КУ
)
(12.1);
–
источник
бесперебойного
питания
,
вынесенный
из
МС
(12.2);
–
GSM-
передатчик
,
вынесенный
из
МС
(12.3);
–
шкаф
связи
резервный
(
передача
по
PLC-
каналу
),
выне
-
сенный
из
МС
(13);
–
каналообразующее
устройство
(
КУ
),
вынесенное
из
МС
(13.1);
–
источник
питания
,
вынесенный
из
МС
(13.2);
–
GSM-
передатчик
,
вынесенный
из
МС
(13.3).
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ
ВОЗМОЖНОСТИ
И
ХАРАКТЕРИСТИКИ
МС
Отсек
с
коммутационными
аппаратами
модульной
системы
выполнен
по
схеме
,
представленной
на
рисунке
3.
Высоковольтный
отсек
с
коммутационными
аппаратами
МС
имеет
три
независимых
кабельных
ввода
с
системой
вы
-
ключателей
и
разъединителей
.
Выбранная
структура
высо
-
ковольтного
отсека
с
коммутационными
аппаратами
позво
-
ляет
использовать
МС
для
реализации
следующих
функций
:
–
подключение
потребителей
при
одно
-
и
двухстороннем
питании
,
в
том
числе
с
применением
автоматического
ввода
резерва
(
АВР
);
–
секционирование
КЛ
6–10
кВ
с
подключением
до
двух
групп
нагрузок
;
–
реализация
функций
РЗА
на
каждой
из
трех
подходящих
/
отходящих
от
модульной
системы
КЛ
6–10
кВ
;
–
управление
состоянием
выключателей
в
автоматиче
-
ском
режиме
,
в
режиме
ручного
управления
из
модуль
-
ной
системы
и
в
дистанционном
режиме
с
удаленного
автоматизированного
рабочего
места
диспетчерского
пункта
центра
управления
сетями
;
–
телеизмерение
режимов
работы
КЛ
в
месте
подключе
-
ния
модульной
системы
с
целью
мониторинга
основных
показателей
качества
электрической
энергии
,
сбор
дан
-
ных
о
состоянии
устройства
и
его
текущих
параметрах
,
запись
и
архивация
данных
;
–
связь
по
резервированным
каналам
с
диспетчерским
пунктом
центра
управления
сетями
(
ДП
ЦУС
)
для
теле
-
сигнализации
и
телеуправления
.
Основные
технические
характеристики
модульной
сис
-
темы
представлены
в
таблице
1.
КОНСТРУКЦИЯ
МС
Анализ
существующих
технических
решений
по
подзем
-
ному
размещению
электротехнического
и
энергетиче
-
ского
оборудования
,
проведенный
в
рамках
выполнения
НИОКР
,
показал
,
что
на
сегодняшний
день
именно
поли
-
Рис
. 3.
Электрическая
структур
-
ная
схема
отсека
с
коммутацион
-
ными
аппаратами
модульной
системы
Кабельный
ввод
- 3
Кабельный
ввод
- 2
Кабельный
ввод
- 1
1
Высоковольтный
отсек
ССШ
2
ТСН
6
ТН
М
М
М
М
М
РНЗ
РНЗ
РНЗ
ТТ
ТТ
ТТ
ВВ
ВВ
ВВ
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
М
Повышение
надежности
ЛЭП
33
Рис
. 4.
Капсула
модульной
системы
Крышка
люка
с
корзиной
Патрубок
для
входа
и
выхода
ВОЛС
Патрубки
для
входа
и
выхода
силового
кабеля
Патрубки
для
кабеля
заземления
Подземная
капсула
Отверстия
для
заливки
бетона
Система
закладных
деталей
для
строповки
8
2
1
3
4
5
6
7
Табл
. 1.
Технические
характеристики
модульной
системы
Параметр
Значение
Номинальное
напряжение
,
кВ
10
Наибольшее
рабочее
напряжение
,
кВ
12
Номинальный
ток
в
фазе
,
А
1000
Ток
термической
стойкости
(3
с
),
кА
20
Ток
электродинамической
стойкости
,
кА
51
Номинальная
частота
сети
,
Гц
50
Число
трехфазных
вводов
КЛ
3
Длина
кабельных
выводов
,
мм
,
не
менее
3500
Режимы
работы
МС
автоматический
и
ручной
Тип
ручного
управления
МС
местный
и
дистанционный
Конструктивное
исполнение
МС
закрытое
подземное
,
степень
защиты
IP 68
Температура
окружающей
среды
, °
С
–40…+40
Сейсмостойкость
по
шкале
MSK-64,
баллов
,
не
менее
6
Срок
службы
,
лет
,
не
менее
30
мерные
композитные
капсулы
,
изготавливаемые
мето
-
дом
ротационного
формования
,
обладают
наилучшими
техническими
и
эксплуатационными
характеристиками
по
сравнению
с
аналогами
.
Изделия
отличаются
легкостью
,
отлично
обеспечивают
герметичность
,
имеют
срок
служ
-
бы
более
50
лет
и
наименьшую
стоимость
по
сравнению
с
прочими
техническими
решениями
[10].
За
счет
произ
-
водства
методом
ротационного
формования
и
использо
-
вания
ребер
жесткости
обеспечивается
требуемый
запас
механической
прочности
.
Срок
службы
таких
полимерных
композитных
капсул
не
зависит
от
условий
и
места
распо
-
ложения
:
дворовая
территория
,
низина
,
болото
,
проезжая
часть
и
т
.
п
.
Капсула
модульной
системы
имеет
следующие
состав
-
ные
части
(
рисунок
4):
1)
крышка
люка
с
корзиной
(
служит
для
герметизации
капсулы
,
в
том
числе
предотвращения
попадания
в
нее
влаги
,
корзина
предназначена
для
размещения
сорбен
-
та
,
обеспечивающего
удаление
влаги
в
случае
образова
-
ния
конденсата
во
внутреннем
пространстве
капсулы
);
2)
тело
подземной
капсулы
;
3)
патрубок
для
ввода
и
вывода
волоконно
-
оптических
линий
связи
(
ВОЛС
);
4)
система
закладных
деталей
для
строповки
;
5)
патрубки
для
ввода
и
вывода
силовых
кабелей
;
6)
патрубки
для
кабеля
заземления
;
7)
основание
капсулы
(
представляет
собой
плиту
2100×2100
мм
,
изготовленную
из
ротоформованного
полиэтиленового
элемента
);
8)
отверстия
для
заливки
бетона
(
с
внешней
стороны
пред
-
усмотрены
два
отверстия
диаметром
160
мм
для
заливки
раствора
бетона
с
целью
увеличения
веса
капсулы
,
пре
-
дотвращения
ее
всплытия
,
повышения
устойчивости
).
Расположение
оборудования
модульной
системы
в
капсуле
показано
на
рисунке
5.
Разъем
Ethernet (1)
предназначен
для
местного
подключения
к
терми
-
налам
РЗА
МС
с
целью
осущест
-
вления
их
перенастройки
(
не
относится
к
функционалу
опера
-
тивного
персонала
).
Концевой
электромагнитный
выключатель
(2)
передает
информацию
об
от
-
крытии
/
закрытии
крышки
капсу
-
лы
в
шкаф
управления
.
Система
безопасного
спуска
и
подъема
(3)
представляет
собой
телескопи
-
ческую
подъемную
штангу
с
ме
-
ханизмом
фиксации
в
поднятом
и
опущенном
положениях
,
пред
-
назначенную
для
крепления
стра
-
Основание
капсулы
34
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2(33),
июнь
2024
требованиям
максимально
высокой
надежности
с
целью
сведения
к
минимуму
необходимости
его
обслуживания
и
ремонтов
в
процессе
эксплуатации
,
а
в
соответствии
с
тре
-
бованиями
нормативных
документов
ПАО
«
Россети
Лен
-
энерго
»
используемое
в
составе
МС
оборудование
допол
-
нительно
отсеивалось
по
критерию
наличия
необходимых
сертификационных
и
аттестационных
документов
[12].
СИЛОВОЕ
ОБОРУДОВАНИЕ
МС
На
рисунке
6
показан
общий
вид
коммутационного
аппа
-
рата
модульной
системы
.
Коммутационный
аппарат
МС
построен
на
основе
проверенных
опытом
эксплуатации
вакуумных
выключателей
серии
ISM15-LD
производства
ООО
«
Таврида
Электрик
».
Основным
критерием
выбора
данных
выключателей
послужили
высокий
коммутационный
ресурс
аппарата
,
отсутствие
необходимости
обслуживания
выключателя
в
процессе
эксплуатации
,
подтвержденный
многолетний
положительный
опыт
эксплуатации
вакуумных
выключателей
данной
серии
на
различных
объектах
элек
-
троэнергетики
,
а
также
наличие
заключения
аттестационной
комиссии
ПАО
«
Россети
».
Тем
не
менее
задача
размещения
высокоавтоматизиро
-
ванной
системы
коммутации
трех
кабельных
линий
в
ограни
-
Концевой
электромагнитный
выключатель
Коммутационный
аппарат
МС
Шкаф
управления
,
РЗА
и
связи
Система
вентиляции
Система
собственных
нужд
Система
безопасного
спуска
и
подъема
Разъем
Ethernet
1
2
3
4
5
6
7
ховочных
поясов
для
безопасного
спу
-
ска
персонала
.
Система
собственных
нужд
(4)
включает
следующее
обору
-
дование
:
основное
и
аварийное
осве
-
щение
,
систему
лотков
для
удобства
прокладки
кабелей
к
оборудованию
,
источник
бесперебойного
питания
,
систему
видеонаблюдения
,
систему
пожарной
безопасности
.
Система
вентиляции
(5),
предназначенная
для
удаления
конденсата
на
стенах
капсу
-
лы
,
включает
в
себя
воздуховод
ПВХ
100×2000
мм
и
осевой
вентилятор
ТВ
.
Также
в
капсуле
расположены
шкаф
управления
,
РЗА
и
связи
(6),
комму
-
тационный
аппарат
МС
(7);
комплект
датчиков
и
система
питания
собствен
-
ных
нужд
МС
.
Следует
особо
подчеркнуть
,
что
внешний
диаметр
капсулы
модульной
системы
не
превышает
2
м
,
что
позво
-
ляет
разместить
ее
исключительно
в
границах
охранной
зоны
КЛ
и
избежать
дополнительных
согласований
.
Тем
не
менее
,
при
подобной
геометрии
капсулы
(
диаметр
— 2
м
,
высота
— 4
м
)
задача
разработки
и
выбора
ее
силового
и
информационного
оборудования
,
а
также
его
компоновки
с
учетом
требований
действующих
нормативных
документов
по
устройству
и
обслуживанию
электроустановок
становится
нетривиальной
.
Кроме
этого
,
помимо
специфических
геоме
-
трических
характеристик
,
оборудование
должно
отвечать
Рис
. 5.
Компоновка
оборудования
модульной
системы
внутри
капсулы
Рис
. 6.
Коммутационный
аппарат
модульной
системы
Силовые
ячейки
,
включающие
вакуумные
выключатели
и
малога
-
баритные
разъедините
-
ли
-
заземлители
Трансформатор
собственных
нужд
Измерительные
транс
-
форматоры
напряжения
Повышение
надежности
ЛЭП
35
ченном
объеме
полимерной
капсулы
дополнительно
потребо
-
вала
создания
инновационной
конструкции
малогабаритного
телескопического
разъединителя
-
заземлителя
.
Доступные
на
рынке
варианты
исполнения
разъединителей
-
заземлителей
не
соответствовали
в
полной
мере
специфике
конструктив
-
ной
идеологии
МС
.
Внешний
вид
использованного
в
комму
-
тационном
аппарате
МС
разъединителя
-
заземлителя
показан
на
рисунке
7.
Наличие
привода
дистанционного
управления
заземляющего
устройства
и
малые
габаритные
размеры
данного
устройства
(655×590×201
мм
)
стали
основными
фак
-
торами
,
обусловившими
принципиальную
возможность
осу
-
ществления
компоновки
оборудования
внутри
капсулы
в
ее
заданных
габаритных
размерах
с
соблюдением
требований
нормативной
документации
по
устройству
и
обслуживанию
электроустановок
.
СИСТЕМА
КОНТРОЛЯ
И
УПРАВЛЕНИЯ
МС
Управление
МС
построено
по
принципу
иерархической
распределенной
системы
,
работающей
синхронно
с
техно
-
логическими
процессами
в
электроэнергетической
системе
с
использованием
средств
сбора
,
обработки
,
отображения
,
регистрации
,
хранения
и
передачи
информации
.
Концепция
реализации
системы
контроля
и
управления
МС
отвечает
двум
целевым
функциям
.
С
одной
стороны
,
решается
задача
максимальной
автоматизации
и
наблю
-
даемости
кабельной
сети
с
МС
.
С
другой
стороны
,
обеспе
-
чивается
улучшение
эксплуатационных
параметров
за
счет
технологического
мониторинга
за
состоянием
оборудования
модульной
системы
без
необходимости
присутствия
персо
-
нала
.
Система
контроля
и
управления
МС
обеспечивается
шкафом
управления
РЗА
и
связи
(
ШУРС
)
и
шкафами
теле
-
механики
(
ШТМ
):
основным
и
резервным
.
Основное
оборудование
,
входящее
в
состав
ШУРС
,
представлено
в
таблице
2.
Общий
вид
ШУРС
представлен
на
рисунке
8.
Шкафы
телемеханики
(
ШТМ
)
основной
и
резерв
-
ный
предназначены
для
обеспечения
надежного
обме
-
на
данными
МС
с
ДП
ЦУС
,
оснащенного
программным
комплексом
СК
-11.
Они
вынесены
из
МС
и
размещаются
в
точках
надежной
передачи
сигнала
GSM.
На
объекте
опытно
-
промышленной
эксплуатации
ШТМ
расположены
в
ТП
,
ближайшей
к
месту
размещения
МС
.
При
этом
об
-
мен
данными
ШТМ
с
МС
осуществляется
по
ВОЛС
(
для
основного
ШТМ
,
располагаемого
в
непосредственной
близости
от
МС
)
и
по
PLC-
связи
(
для
резервного
ШТМ
,
который
допускается
располагать
на
расстоянии
до
3
км
,
Рис
. 7.
Телескопический
разъединитель
-
за
-
землитель
РТ
1-
ЭАМ
:
а
)
общий
вид
с
приво
-
дом
;
б
)
в
коммутационном
аппарате
МС
а
)
б
)
Рис
. 8.
Шкаф
управления
РЗА
и
связи
модульной
системы
36
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2(33),
июнь
2024
Табл
. 2.
Основное
оборудование
ШУРС
Тип
оборудования
Назначение
оборудования
Кол
-
во
Наименование
оборудования
Многофункциональный
контроллер
Сбор
данных
с
интеллектуальных
электронных
устройств
МС
,
микропроцес
-
сорных
модулей
ввода
/
вывода
дискретных
и
аналоговых
сигналов
;
трансля
-
ция
команд
управления
,
конвертация
протоколов
и
обмен
данными
с
АСУ
ТП
1
ARIS-2803
Многофункциональный
терминал
релейной
защиты
Релейная
защита
и
автоматика
,
контроллер
присоединения
(
АСУ
ТП
/
ТМ
),
измерение
,
осциллографирование
и
регистрация
аварийных
событий
,
мони
-
торинг
ресурса
силового
выключателя
3
ARIS-2308
Монитор
электрической
сети
Мониторинг
электрической
сети
,
селективное
обнаружение
повреждения
линии
,
измерение
основных
параметров
электрической
сети
3
А
-
Сигнал
Управляемый
коммутатор
L3
Настройка
потоков
передачи
информации
как
внутри
МС
и
при
обмене
данными
с
ШТМ
1
STK-EX-05-4100-
BW40G0E
Блок
управления
выключателем
Управление
выключателем
;
сигнализация
с
идентификацией
типов
неис
-
правностей
3
TER_CM_16_1(60_4)
Охранно
-
пожарная
сигнализация
Контроль
пожарных
извещателей
1
Приемно
-
контрольный
прибор
С
2000-4
Коммуникационный
комплекс
PLC
Передача
данных
по
силовым
кабелям
среднего
напряжения
по
технологии
NB-PLC
УТМ
-
ПР
1
УТМ
-
ПР
Устройство
газового
контроля
Контроль
газов
в
капсуле
МС
(
кислород
,
оксид
углерода
,
диоксид
углерода
,
метан
)
1
МАГ
-6-
Щ
-1-2
Р
Барьер
искрозащиты
Безопасность
системы
газового
контроля
1
Барьер
искрозащиты
БИ
-2
П
Криптошлюз
Модуль
шифрования
1
Континент
3.9 IPC-R50
при
этом
связь
осуществляется
посредством
приема
-
ге
-
нерации
высокочастотных
сигналов
,
передаваемых
по
одному
из
силовых
кабелей
,
входящих
в
МС
.
С
целью
осуществления
оперативного
взаимодействия
на
объекте
установки
МС
без
спуска
в
капсулу
основной
ШТМ
допол
-
нительно
оснащен
выносным
человеко
-
машинным
интер
-
фейсом
(
ИЧМ
).
На
рисунке
9
представлен
внешний
вид
основного
шка
-
фа
телемеханики
МС
,
установленного
на
трансформатор
-
ной
подстанции
.
Рис
. 9.
Основной
шкаф
телемеханики
модульной
системы
Повышение
надежности
ЛЭП
37
В
алгоритмы
работы
системы
контроля
и
управления
МС
заложен
широкий
функционал
,
направленный
на
макси
-
мальную
автономизацию
данного
электроэнергетического
объекта
и
включающий
следующие
функции
:
–
формирование
сигналов
управления
вакуумными
выключателями
и
разъединителями
-
заземлителями
;
–
релейная
защита
КЛ
;
–
мониторинг
состояния
вакуумных
выключателей
и
разъ
-
единителей
-
заземлителей
;
–
измерение
токов
и
напряжений
,
а
также
вычисление
пол
-
ных
,
активных
,
реактивных
мощностей
;
–
комплексный
контроль
внутреннего
пространства
МС
,
диа
-
гностируемого
блоком
охранно
-
пожарной
сигнализации
,
устройством
газового
контроля
,
датчиками
температуры
и
влажности
,
видеокамерами
и
датчиками
уровня
воды
;
–
обмен
данными
с
ДП
ЦУС
в
направлении
телесигнализа
-
ции
,
телеуправления
,
телеизмерений
.
Релейная
защита
и
автоматика
в
составе
модульной
си
-
стемы
построена
на
основе
современных
и
многофункцио
-
нальных
терминалов
РЗА
типа
ARIS-2308.
В
МС
реализуют
-
ся
следующие
функции
релейной
защиты
и
автоматики
:
–
защита
минимального
напряжения
(
ЗМН
);
–
токовая
отсечка
(
ТО
);
–
автоматический
ввод
резерва
(
АВР
);
–
максимальная
ненаправленная
токовая
защита
(
МТЗ
);
–
максимальная
направленная
токовая
защита
(
МНТЗ
);
–
защита
от
однофазных
замыканий
на
землю
(
ОЗЗ
);
–
направленная
защита
от
однофазных
замыканий
на
землю
(
НОЗЗ
);
–
защита
от
перегрузки
;
–
определение
ОЗЗ
в
компенсированной
сети
;
–
АПВ
;
–
сигнализация
прохождения
тока
КЗ
и
ОЗЗ
по
перемычке
с
передачей
информации
в
ДП
ЦУС
;
–
сигнализация
состояния
аккумуляторной
батареи
с
пере
-
дачей
информации
в
ДП
ЦУС
;
–
управление
силовыми
выключателями
;
–
оперативная
блокировка
силовых
выключателей
;
–
регистрация
аварийных
событий
.
Программно
-
технический
комплекс
(
ПТК
)
системы
теле
-
механики
модульной
системы
обеспечивает
сбор
сигналов
измерительных
трансформаторов
тока
и
напряжения
,
сбор
дискретных
сигналов
о
положении
силовых
выключателей
,
разъединителей
,
заземлительных
ножей
,
аварийно
-
преду
-
предительной
телесигнализации
и
сигналов
открытия
люка
или
проникновения
в
МС
,
формирование
управляющих
воз
-
действий
и
обмен
информацией
с
вышестоящими
уровнями
управления
.
Синхронизация
времени
ПТК
осуществляется
по
ГОСТ
Р
МЭК
60870-5-101/104
или
SNTP/NTP
с
точностью
до
10
мс
.
ПТК
поддерживает
три
режима
передачи
инфор
-
мации
на
верхние
уровни
ДП
ЦУС
:
циклический
,
спорадиче
-
ский
,
передача
информации
по
запросу
из
ДП
ЦУС
.
Обмен
данными
с
вышестоящими
уровнями
управления
осущест
-
вляется
в
соответствии
со
стандартами
:
МЭК
60870-5-104,
МЭК
61850-8.1
и
МЭК
61850-90-2.
С
целью
обеспечения
кибербезопасности
на
объек
-
те
предусмотрены
средства
криптографической
защи
-
ты
информации
с
поддержкой
алгоритма
шифрования
ГОСТ
28147-89.
Дистанционная
наблюдаемость
модульной
системы
обеспечивается
системой
видеонаблюдения
с
освещени
-
ем
и
позволяет
контролировать
состояние
разъединителей
и
силовых
выключателей
,
а
также
пространство
внутри
подземной
капсулы
.
Передача
данных
от
системы
видео
-
наблюдения
осуществляется
по
отдельно
выделенному
каналу
связи
в
ДП
ЦУС
.
Также
в
систему
контроля
и
управления
МС
интегри
-
рована
автоматизированная
система
интеллектуального
учета
электрической
энергии
,
позволяющая
осуществлять
широкий
спектр
измерений
:
активной
и
реактивной
элек
-
троэнергии
,
напряжений
и
токов
в
фазных
проводах
,
пол
-
ной
мощности
,
коэффициента
реактивной
мощности
(tg
φ
),
частоты
сети
,
небаланса
токов
в
фазных
проводах
.
ОПЫТНО
-
ПРОМЫШЛЕННАЯ
ЭКСПЛУАТАЦИЯ
МС
Опытно
-
промышленная
эксплуатация
(
ОПЭ
)
промышлен
-
ного
образца
модульной
системы
проведена
на
энергети
-
ческом
объекте
ПАО
«
Россети
Ленэнерго
».
На
рисунке
10
Рис
. 10.
Монтаж
модульной
системы
на
объекте
установки
38
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2(33),
июнь
2024
Рис
. 11.
Пусконаладочные
работы
в
процессе
ОПЭ
МС
показан
процесс
монтажа
модульной
системы
на
объекте
уста
-
новки
.
На
рисунке
11
проиллюстрировано
выполнение
пусконала
-
дочных
работ
модульной
системы
в
процессе
проведения
мон
-
тажных
работ
для
опытно
-
промышленной
эксплуатации
на
объ
-
екте
установки
.
В
рамках
опытно
-
промышленной
эксплуатации
модульной
систе
-
мы
на
объекте
ПАО
«
Россети
Ленэнерго
»
проведены
серии
прове
-
рок
,
испытаний
и
экспериментов
,
направленных
на
подтверждение
работоспособности
устройства
,
эффективности
принятых
техниче
-
ских
решений
по
реализации
его
отдельных
узлов
и
блоков
,
безопас
-
ности
функционирования
МС
и
возможности
ее
эксплуатации
в
со
-
ответствии
с
действующей
нормативно
-
технической
документацией
.
На
рисунке
12
представлено
информационное
взаимодействие
МС
с
выносным
человеко
-
машинным
интерфейсом
(
ИЧМ
)
и
систе
-
мой
СК
-11
в
процессе
проведения
опытно
-
промышленной
эксплуа
-
тации
при
поданном
напряжении
и
подключении
к
КЛ
10
кВ
.
При
проведении
ОПЭ
в
составе
действующей
кабельной
сети
вы
-
полнены
соответствующие
проверки
и
подтверждены
:
–
работоспособность
силового
оборудования
модульной
системы
при
номинальных
напряжениях
и
токах
КЛ
10
кВ
;
–
работоспособность
системы
контроля
и
управления
,
в
том
числе
средств
РЗА
и
телемеханики
,
а
также
надежность
каналов
переда
-
чи
информации
(
ВОЛС
, PLS, GSM);
–
работоспособность
системы
удаленного
наблюдения
за
состояни
-
ем
внутреннего
пространства
и
оборудования
модульной
системы
;
Рис
. 12.
Информационное
взаимодействие
МС
с
ИЧМ
и
СК
-11
в
процессе
опытно
-
промышленной
эксплуатации
Повышение
надежности
ЛЭП
39
–
устойчивая
интеграция
информационной
модели
модуль
-
ной
системы
в
программный
комплекс
СК
-11
ДП
ЦУС
;
–
соответствие
конструктивного
исполнения
МС
условиям
объекта
эксплуатации
,
в
том
числе
герметичность
капсу
-
лы
модульной
системы
;
–
безопасность
функционирования
модульной
системы
;
–
безопасность
эксплуатации
и
обслуживания
модульной
системы
.
Таким
образом
,
по
результатам
проведения
опыт
-
но
-
промышленной
эксплуатации
модульной
системы
под
-
тверждается
ее
работоспособность
в
реальных
условиях
и
эффективность
предложенной
технологии
построения
пунктов
секционирования
кабельных
линий
заглубленного
исполнения
.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Представленная
в
статье
модульная
система
с
силовы
-
ми
выключателями
для
автоматизации
кабельной
сети
6–10
кВ
является
высокотехнологичным
электротехни
-
ческим
комплексом
,
решающим
одновременно
широкий
спектр
задач
,
стоящих
перед
современной
электроэнер
-
гетикой
мегаполисов
,
и
на
сегодняшний
день
не
име
-
ет
равноценных
мировых
аналогов
.
С
одной
стороны
,
модульная
система
является
инструментом
глубокой
автоматизации
электрических
сетей
,
образованных
ка
-
бельными
линиями
электропередачи
,
с
другой
стороны
,
внедрение
модульных
систем
позволит
значительно
улучшить
технико
-
экономические
показатели
при
со
-
оружении
кабельных
линий
и
их
обслуживании
,
а
также
реализации
технологических
присоединений
потребите
-
лей
электрической
энергии
к
существующим
кабельным
линиям
с
обеспечением
высокой
надежности
функцио
-
нирования
энергосистемы
.
Модульная
система
спроектирована
таким
образом
,
что
позволяет
осуществлять
автоматическое
секциониро
-
вание
КЛ
6–10
кВ
,
защиту
при
возникновении
аварийных
режимов
,
сетевое
резервирование
и
АВР
,
обеспечивая
при
повреждениях
сети
минимальный
объем
отключений
потребителей
.
С
целью
уменьшения
занимаемой
на
поверхности
площа
-
ди
модульная
система
размещается
в
герметичной
капсуле
,
предназначенной
для
заглубления
в
землю
.
Такое
решение
позволяет
сохранить
общий
архитектурный
вид
исторических
районов
в
стесненных
городских
условиях
,
обеспечивает
защиту
от
проникновения
посторонних
лиц
и
вандализма
,
пожаров
,
непогоды
,
защищая
население
от
шума
,
вибраций
и
электромагнитного
излучения
.
Результаты
опытно
-
промышленной
эксплуатации
мо
-
дульной
системы
с
силовыми
выключателями
,
проведенной
в
филиале
ПАО
«
Россети
Ленэнерго
» — «
Кабельная
сеть
»,
подтвердили
работоспособность
технологии
и
перспектив
-
ность
ее
широкого
внедрения
на
электроэнергетических
объ
-
ектах
,
содержащих
кабельные
линии
электропередачи
.
ЛИТЕРАТУРА
1. Varivodov V.N., Kovalev D.I., Khrenov S.I., Mirzabekyan G.Z.,
Krupenin N.V. The current state and possibilities for Development
of Switchgears for a Voltage of 6–35 kV. Russian Electrical
Engineering, 2017, vol. 88, no. 8, pp. 503-508.
2.
Попова
И
.
Э
.
Улучшение
работы
систем
электроснабжения
за
счет
применения
новых
технических
устройств
//
Изве
-
стия
Кыргызского
государственного
технического
универси
-
тета
им
.
И
.
Раззакова
, 2021,
№
1(57).
С
. 27–34.
3.
Санакулов
А
.
Х
.
Повышение
надежности
сельских
электри
-
ческих
сетей
напряжением
0,4–35
кВ
//
Социально
-
экономи
-
ческие
и
технические
системы
:
исследование
,
проектирова
-
ние
,
оптимизация
, 2019,
№
3(82).
С
. 77–90.
4.
Николайчик
А
.
В
.,
Муравлева
Л
.
Г
.,
Харин
С
.
О
.,
Никитина
А
.
А
.
Влияние
применения
пункта
секционирования
и
учета
элек
-
троэнергии
в
электрических
сетях
10
кВ
на
экономическую
эффективность
энергосистемы
//
Градостроительство
.
Ин
-
фраструктура
.
Коммуникации
, 2020,
№
2(19).
С
. 50–58.
5.
Попов
А
.
Н
.,
Прийма
Д
.
И
.
Разработка
оптимальной
конструк
-
ции
автоматического
пункта
секционирования
для
воздуш
-
ных
электрических
сетей
напряжением
6–10
кВ
/
Сб
.
науч
.
ст
.
кафедры
«
Электроснабжение
промышленных
предпри
-
ятий
»
АлтГТУ
им
.
И
.
И
.
Ползунова
«
Интеллектуальная
энер
-
гетика
».
Барнаул
:
ООО
«
Межрегиональный
центр
электрон
-
ных
образовательных
ресурсов
», 2021.
С
. 39–45.
6.
Ибрагимов
С
.
С
.,
Ахметшин
Р
.
С
.
Использования
неселектив
-
ной
токовой
отсечки
в
коротких
кабельных
сетях
//
Молодой
ученый
, 2017,
№
5(139).
С
. 40–42.
7.
Никишин
А
.
Ю
.,
Беклемешев
И
.
С
.
Применение
реклоузе
-
ров
в
сетях
ОАО
«
ЯНТАРЬЭНЕРГО
»
для
решения
проблем
в
распределительных
сетях
среднего
напряжения
//
Изве
-
стия
КГТУ
, 2017,
№
44.
С
. 203–210.
8. Ponomarev S.V. Development of a Recloser with Double-Sided
Measurement using Digital Combined Current and Voltage
Sensors. Proceedings of the 2023 IEEE 24 International
Conference of Young Professionals in Electron Devices and
Materials (2023, Novosibirsk, Russian Federation). URL: https://
ieeexplore.ieee.org/document/10225156.
9.
Сазыкин
В
.
Г
.,
Кудряков
А
.
Г
.,
Багметов
А
.
А
.
Критерии
опти
-
мизации
места
установки
реклоузера
в
распределительной
сети
6–10
кВ
//
Электротехнические
системы
и
комплексы
,
2018,
№
1(38).
С
. 33–39.
10.
Лансберг
А
.
А
.
Обзор
технических
характеристик
устройств
,
предназначенных
для
секционирования
и
резервирования
линий
электропередачи
10
кВ
/
Материалы
Международ
-
ной
научной
конференции
«
Ресурсосберегающие
техноло
-
гии
в
агропромышленном
комплексе
России
».
Красноярск
,
2020.
С
. 316–320.
11. Wojciechowski J., Ciszewski T., Nowakowski W., Lukasik Z.
Improving power continuity by the installation of reclosers: Case
study. 13th International Conference ELEKTRO 2020. URL:
https://ieeexplore.ieee.org/document/9130287.
12.
Кузьмин
И
.,
Магдеев
Н
.,
Евдокунин
Г
.,
Брилинский
А
.,
Гру
-
нина
О
.
Самовосстановление
в
кабельных
электрических
сетях
6–10
кВ
//
Ежеквартальный
спецвыпуск
«
Россети
»
журнала
«
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ
.
Передача
и
распределение
»,
2019,
№
2(13).
С
. 8–19.
Оригинал статьи: Пункт секционирования заглубленного исполнения с силовыми выключателями для кабельных сетей 6–10 кВ
Важным направлением развития электроэнергетических систем крупных городов является внедрение эффективных механизмов реализации технологических присоединений к распределительным сетям с применением кабельных линий электропередачи (КЛ). Применяемые на сегодняшний день технологии присоединения к КЛ обладают рядом технических и экономических недостатков. В статье рассмотрена уникальная технология построения инновационных пунктов секционирования КЛ — модульная система заглубленного исполнения с силовыми выключателями для кабельных линий 6–10 кВ, позволяющая, с одной стороны, повысить эффективность реализации технологических присоединений потребителей к КЛ, а с другой стороны, обеспечивающая максимальную автоматизацию распределительных электрических сетей и их полноценную интеграцию в информационную структуру высокоавтоматизированных активно-адаптивных электрических сетей. Рассмотрен подход к построению модульной системы, представлена базовая структура ее узлов и блоков. Описана конструкция устройства, обеспечивающая его герметичность при подземной установке и компактность размещения силового и информационного оборудования в ограниченном объеме полимерной капсулы. Показаны особенности силовых узлов, модулей контроля и управления модульной системы. Рассмотрены результаты опытно-промышленной эксплуатации модульной системы в ПАО «Россети Ленэнерго», подтвердившие работоспособность технологии и эффективность применения устройства на объекте.
