Обрывы на сетях: как предотвратить страшные последствия? Интервью с победителем конкурса «Энергопрорыв-2015» МРСК Урала

На вопросы EnergyLand.info отвечает автор разработки Алексей Млоток, к.т.н., заместитель главного инженера по производственному контролю и охране труда филиала ОАО «МРСК Урала» - «Челябэнерго».

Разработка «Система защиты при обрывах фазных и нулевого проводов на воздушных линиях электропередачи напряжением 0,4 кВ» заняла  первое место в номинации «Инновационный проект» в рамках Всероссийского конкурса в области наукоемких инновационных проектов и разработок «Энергопрорыв-2015». Конкурс ежегодно проводит ПАО «Россети» при участии кластера энергоэффективных технологий Фонда «Сколково». В 2015 г. в конкурсе участвовало 176 проектов из разных регионов России.

— Как возникла идея создания системы защиты при обрывах проводов? Насколько актуальна данная проблема для МРСК страны?

— Эта тема актуальна не только для всех распределительных сетевых энергокомпаний страны, но и для всех в мире собственников воздушных линий электропередачи 0,4 кВ, выполненных неизолированным проводом. Только на территории обслуживания ПАО «Россети» таких линий насчитывается более 1 500 000.

Обрывы фазных и нулевого проводов остаются наиболее частым повреждением воздушных линий (ВЛ) 0,4 кВ. Из-за обрывов не только нарушается электроснабжение, но и возникает опасность поражения людей электрическим током. Самое страшное, что пострадавшими зачастую оказываются дети. Моим личным поводом для того, чтобы серьезно заняться этой темой, послужил несчастный случай. Он произошел в Октябрьском районе Челябинской области в 2012 году, тогда серьезно пострадали двое мальчишек. Во время грозы молния ударила в линию электропередачи, провод оборвался и упал на землю рядом с оградой жилого дома. Искрящий провод и привлек внимание детей…

— В чем суть вашей системы? Как она работает? Каково аппаратное обеспечение?
— Для того чтобы система приобрела массовый характер, решение должно быть простым, дешевым и надежным. Поэтому мы использовали существующие аппараты сети, расширив их функциональные возможности.

Идея в том, что у последнего потребителя на ВЛ 0,4 кВ существующий счетчик заменяется на усовершенствованный — в его программное обеспечение добавлена функция по выявлению обрывов фазного и нулевого проводов, формированию отключающего извещения. Цена счетчика остается прежней. В начале линии (в трансформаторной подстанции — ТП) устанавливается аналогичный счетчик. Он способен принять аварийное извещение и сформировать отключающий сигнал. Для этого счетчик воздействует на независимый расцепитель автомата, установленный на отходящей группе ВЛ в трансформаторной подстанции.

У последнего потребителя на ВЛ 0,4 кВ существующий счетчик заменяется на усовершенствованный

Наша система позволяет не только отключить линию, но и сформировать  уведомление в диспетчерскую службу с сообщением об аварийной ситуации и указанием конкретного поврежденного присоединения. При этом новая система резервирует существующие, отключая одно-, двух-, трехфазные короткие замыкания на землю.

— Можете ли Вы приблизительно оценить экономический эффект внедрения системы в цифрах?
— Стоимость устройства складывается из стоимости модернизированного счетчика «ЭНЕРГОМЕРА  СЕ303 S34» (остается неизменной) и стоимости  автомата с независимым расцепителем (на 20 % дороже обычного). Управляющий сигнал передается через встроенный в счетчик GSM модем. Расходов на GSM трафик тоже нет, так как «подъем трубки» не производится.

Оценочный экономический эффект от внедрения системы для среднестатистического РЭС (района электрических сетей) составляет около 2,3 млн рублей в год.

Новая защита позволяет практически исключить травматизм на линиях электропередачи 0,4 кВ и в трансформаторных подстанциях, так как установленный в ТП усовершенствованный счетчик может выполнять функционал сигнализации. Кроме того, защита поможет снизить повреждаемость оборудования, как собственного, так и потребительского (одно только «отгорание» нулевого провода чего стоит!). Наконец, внедрение системы обеспечит сокращение времени и затрат на поиск места повреждения, снизит недоотпуск электроэнергии потребителям, а также улучшит показатели надежности электроснабжения SAIDI и SAIFI.

— Какие характеристики позволяют называть данное решение инновационным? Есть ли аналоги на мировом рынке?
— Аналогичных решений в зарубежных компаниях мы не нашли, в настоящий момент проходим процедуру получения патентов (на способ и устройство). Инновационность нашего решения состоит, прежде всего, в разработке не просто нового, а дешевого и простого способа выявления аварийных режимов. Мы применили новый алгоритм работы счетчика электрической энергии и способ передачи отключающего сигнала. Нужно добавить, что мы используем оборудование только отечественных производителей.

Испытания системы  защиты при обрывах

— Кто финансировал данную разработку? Получало ли ОАО «МРСК Урала» поддержку от государственных или частных структур?
— Исследования проводились в три этапа. На первом была создана компьютерная  модель сети в программном комплексе MATLAB. Затем на стенде в Южно-Уральском госуниверситете (г. Челябинск) была разработана физическая модель, на Учебном полигоне филиала ОАО «МРСК Урала» - «Челябэнерго» построена опытная электрическая сеть. На первом этапе работали в рамках НИОКР по договору между ОАО «МРСК Урала» и Южно-Уральским госуниверситетом.

Провели исследования, разработали систему, написали алгоритмы. Дальше —  изготовление опытного образца, и испытания, и опытная партия, и опытная эксплуатация, и доработка, — все двигалось на  чистом энтузиазме.

Первые автоматы с независимым расцепителем покупали за свои деньги. Счетчики нам предоставили специалисты концерна «ЭНЕРГОМЕРА» (главный инженер ООО КИЭП «ЭНЕРГОМЕРА» Олег Владимирович Филатов). Разрабатывали, испытывали и изготавливали опытные образцы совершенно бесплатно, за всю работу на протяжении трех лет они с нас не взяли ни копейки.

Работники Красноармейского района электрических сетей (производственное отделение «Центральные электрические сети» филиала ОАО «МРСК Урала» - «Челябэнерго») во главе с начальником  Алексеем Петровичем Пановым работали вместе с нами на учебном полигоне «Челябэнерго» и в сети. Совместно мы устанавливали, демонтировали и вновь устанавливали опытные образцы для проведения испытаний. Ну и, конечно, я благодарен учителям, которые двадцать пять лет назад учили нас, будущих инженеров, азам энергетики в Челябинском политехническом институте (ныне ЮУрГУ), а теперь, я бы сказал, составляют научную основу данной работы. Это заведующий кафедрой «Безопасность жизнедеятельности», д.т.н., профессор Александр Иванович Сидоров; доценты кафедры «Системы электроснабжения» к.т.н. Александр Михайлович Ершов и к.т.н. Галимян Сабирович Валеев.

Учебный полигон «Челябэнерго»

— На каком этапе находится разработка?
— В данный момент мы находимся на этапе опытной эксплуатации: в сети работают всего три комплекта защит. Новая защита подтвердила свою работоспособность, но этого мало. На рынок нельзя выпускать неопробованное решение. Для полноценного продукта необходима опытно-промышленная эксплуатация в иных масштабах, и мы очень надеемся на то, что победа в конкурсе «Энергопрорыв-2015» поможет нам ее организовать и провести.

— Кто может стать потребителем системы? Подойдет ли она только для структур ПАО «Россети», или «МРСК Урала» будет продавать ее сторонним заказчикам?
— Система подойдет, то есть, будет полезна как экономически, так и с точки зрения обеспечения безопасности, абсолютно всем собственникам ВЛ 0,4кВ, выполненных по четырехпроводной схеме «голым» проводом. Такие воздушные линии составляют 90 % от общего количества ЛЭП данного класса напряжения в стране.

— Каковы дальнейшие планы команды разработчиков? Планируется ли развивать конструкцию, привлекать новых инвесторов?
— Планы определены, мы уже ведем разработку подобной системы для линий электропередачи 6-10 кВ. Уверены, что она будет еще более эффективной и экономически выгодной, так как протяженность данных воздушных линий в десятки, а иногда и сотни раз превышает протяженность ВЛ 0,4 кВ.

Подготовила Марина Чернова
Фото филиала ОАО «МРСК Урала» - «Челябэнерго»

Система защиты при обрывах фазных и нулевого проводов на воздушных ли from EnergyLand.info on Vimeo.