Система online мониторинга ВЛ высокого класса напряжения "Панцирь".

Область знаний: «Физика»

Тематика Энергопрорыв 2016: «Повышение надежности и качества передачи электроэнергии»

Социальная активность: 53

Команда + Вступить в команду

Описание

В настоящее время специалисты Молодежного инновационного центра ПАО "Ленэнерго" ведут активную работу над созданием пилотного проекта многофункциональной системы online мониторинга ВЛ "Панцирь" российского производства с функциями:

- online мониторинг уровня загрязнения изоляции ВЛ (мониторинг поверхностно-частичных разрядов);

- online мониторинг температуры контактных соединений ВЛ (преимущественно КС "провод/кабель" на переходных опорах КВЛ);

а так же с перспективой добавления на данную платформу дополнительных контрольных датчиков (датчики уровня наклона опор, метеорологические датчики и т.д.).

Актуальность проекта

Загрязнение изоляторов ЛЭП является одной из главных причин снижения надежности электроснабжения (http://youtu.be/328AZBd8xa8 - видео регистрация ПЧР на изоляции ВЛ 110 кВ). Это подтверждает событие, произошедшее в феврале 2013 года в Санкт-Петербурге, когда из-за критического загрязнения изоляторов ВЛ 35–110 кВ, расположенных вблизи кольцевой автодороги и западного скоростного диаметра, произошло крупное технологическое нарушение, которое привело к отключению потребителей в Василеостровском, Адмиралтейском и Кировском районах города.

Независимой организацией ОАО «НИИПТ» было установлено, что причиной аварии стало критическое ухудшение изоляционных свойств линейных изоляторов, вызванное налипанием на поверхность изоляторов химических реагентов, входящих в состав антигололедных дорожных покрытий.

Это событие показало уязвимое место в энергосистеме Санкт-Петербурга и послужило толчком для принятия дополнительных мер, необходимых для предупреждения возникновения аварийных отключений ВЛ 35–110 кВ.

Также одной из главных причин аварий ВЛ является отгорание контактных соединений.

Лабораторные исследования

По заказу ПАО «Ленэнерго» был проведен ряд лабораторных экспериментов, в ходе которых гирлянды изоляторов ВЛ 110 кВ помещались в камеру с контролируемым микроклиматом и подвергались электрическим испытаниям.

Результаты исследований показали, что наличие загрязнений на уровне 0,25–1 мг/см2 вызывают появление поверхностных частичных разрядов (ПЧР), которые могут привести к пробою изоляции.

Имитация дождя в незагрязненных условиях: В ходе эксперимента чистая опытная гирлянда из 7 изоляторов искусственно увлажнялась. При постепенном повышении 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 загрязнения составляла 0,5–1 мг/см2. Влажность окружающего воздуха – 90%. При постепенном повышении напряжения на поверхности гирлянды наблюдались ПЧР. Уровень свечения становился очевидно опасным при 65 кВ приложенного напряжения (рисунок 3). Полное перекрытие гирлянды фиксировалось при повышении напряжения до 110–120 кВ (рисунок 4).

Решение проблемы

До недавнего времени технический персонал ПАО «Ленэнерго» не имел точной информации об уровне загрязнения ЛЭП. Таким образом, выбор участков, нуждающихся в чистке, основывался главным образом на интуиции линейного персонала. Опыта по очистке изоляции от выносов токопроводящих загрязнений с ЗСД и КАД также еще не было.

ПРИНЦИП РАБОТЫ СИСТЕМЫ

Система online мониторинга измеряет электрические параметры поверхностных частичных разрядов, возникающих на изоляции ВЛ, а также тепловые характеристики контактных соединений (КС) провода и путем аналитического алгоритма оценивает степень риска возникновения аварийного перекрытия изоляционного промежутка, либо отгорания КС (рисунок 5).

Рис. 5. Пример схема работы системы online мониторинга "Панцирь".

Датчик ПЧР:

- На загрязненных гирляндах изоляторов возникают поверхностно-частичные разряды (ПЧР), которые создают электромагнитный импульс (А1);

– электромагнитный импульс индуцирует токи в грозотросе (B);

– токи измеряются с помощью датчика, включающего в себя высокочастотный трансформатор (C1);

– измеренный сигнал посредством коаксиального кабеля отправляется на УСПД (D) (беспроводное устройство сбора и передачи данных), которое анализирует и записывает данные;

– затем происходит обмен данными между УСПД (то есть УСПД образуют ячеистую сеть) пока не достигнут сотового координатора-шлюза (F);

– сотовый шлюз отправляет информацию на интернет-сервер (G), который анализирует, хранит и отображает информацию;

– интернет-сервер (G) отображает информацию, и службы эксплуатации (H) могут зайти на сервер и использовать информацию с целью оптимизации технического обслуживания ВЛ.

Датчик температуры:

- беспроводной датчик температуры (С2) установленный на КС "провод/кабель" фиксирует аварийный нагрев (А2) на этом соединении;

- УСПД (D) излучает запросный радиоимпульс и принимает ответный радиоимпульс, отраженный ПАВ (поверхностная акустическая волна) структурой датчика температуры (C2);

- затем происходит обмен данными между УСПД (то есть УСПД образуют ячеистую сеть) пока не достигнут сотового координатора-шлюза (F);

– сотовый шлюз отправляет информацию на интернет-сервер (G), который анализирует, хранит и отображает информацию;

– интернет-сервер (G) отображает информацию, и службы эксплуатации (H) могут зайти на сервер и использовать информацию с целью оптимизации технического обслуживания ВЛ.


Система online мониторинга ВЛ "Панцирь" - это «умная» технология, относящаяся к Smart Grid, позволяет непрерывно следить за уровнем загрязнения и температуры КС, при необходимости вовремя проводить очистку изоляторов и ремонт КС.

Область применения системы:

Систему online мониторинга ВЛ "Панцирь" высокого класса напряжения актуально применять не только в мегаполисах но и в периферии с наличием промышленных предприятий осуществляющих вредные выбросы в атмосферу.

Так, например, в одном из филиалов Ленэнерго в городе Волхов произошла последовательная череда отключений ВЛ 110 кВ (с успешными АПВ). Причиной нарушения стало перекрытие изоляции ВЛ на участке вдоль химического предприятия:


В чем нуждается проект

В финансировании создания опытного образца. В данный момент готовится вся необходимая документация для подачи заявки на НИОКР в ПАО "Россети".

Что может предложить проект

Контролировать состояние ВЛ прямо с рабочего места, что избавляет специалистов от проведения регулярного планового обследования ВЛ - рабочее время используется эффективнее, что экономит ресурсы компании и повышает надежность энергосистемы.

Комментарии

Комментариев пока нет.

Добавление комментария