Проектирование, строительство и эксплуатация воздушных (ВЛ) и кабельных линий (КЛ) электропередачи высокого напряжения предполагают активное использование современных подходов. Речь идет не только о новых технических решениях и усовершенствованных конструкциях, но и о применении автоматизированных систем и робототехники для обслуживания, мониторинга и диагностики энергообъектов.

Защищает полимер

Эффективная изоляция высоковольтных проводов — неотъемлемая часть обеспечения безопасности и надежности электроснабжения. Методы, применяемые для защиты кабельных линий, совершенствуются. Если еще лет 10 назад использовали песок, кирпичи и бетон, то сегодня — специальный негорючий полимер, устойчивый к агрессивным химическим средам и негативному воздействию ультрафиолета. Такой подход к защите кабеля значительно увеличивает срок его службы. Трубы из современных полимерных композиций с экструдированным внешним слоем имеют внутренний негорючий слой.

«Благодаря подобного рода структуре изделия эффективно противостоят огню, способствуя отключению возгораний и не допуская припаивания кабельных линий, возникновения перегрузок и коротких замыканий. Полимерный материал обладает низким коэффициентом трения, что обеспечивает легкость протягивания кабеля. Трубы надежно соединяются друг с другом при помощи стыковой сварки, позволяя организовывать участки протяженностью несколько сотен метров.

Свои физико-механические свойства трубы сохраняют при воздействии высоких температур на протяжении всего срока службы (более 30 лет), исключая продавливание», — рассказал в рамках РМЭФ-2024 директор по операционной деятельности ООО ПКП «Полимер-Урал» Вячеслав Иващенко.

Все решения, предлагаемые разработчиками систем защиты кабельных линий, всегда объединяет один общий принцип –предупредить возможный выход КЛ из строя.

Анализ основных причин показал, что довольно часто повреждения по вине третьих лиц связаны с недостоверными данными о расположении кабельных линий.

«С траншейной прокладкой все понятно — благодаря геодезистам мы всегда знаем, где проложены траншеи. А с горизонтально направленным бурением (ГНБ) все сложно. Порой по факту расположение ГНБ-каналов значительно отличается от проекта, и отклонения могут достигать нескольких метров. Решить эту проблему помогут специальные автономные модули (инерциальные измерительные системы), которые размещаются внутри проложенного трубного канала и помогают установить точное место его расположения», — пояснил директор по техническому развитию ООО «Энерготэк» Вильдан Халитов.

Предотвратить появление скрытых повреждений поможет использование специальных труб, которые внесены компанией «Россети» в ряд нормативных документов, а также включены в рекомендации нового ГОСТа.

Болевые точки

Еще одним условием надежности кабельной линии и длительного срока ее эксплуатации является качество изготовления самого кабеля и качество прокладки. Так, на линиях, проложенных до 2010 года и чуть позднее, выявляется огромное количество повреждений, связанных именно с прокладкой.

«На один километр пути выявляли до 12 случаев повреждения оболочки на стадии прокладки, — поделился данными начальник управления комплексной диагностики Диагностического центра филиала ПАО «Россети Ленэнерго «Санкт-Петербургские высоковольтные электрические сети» Дмитрий Копченков. — Сейчас строительно-монтажные организации повысили качество прокладки, но даже на новых кабельных линиях, которые мы принимаем, приходилось сталкиваться с подобными повреждениями».

Есть случаи применения не очень качественного инструмента — «специалисты» некоторых организаций уверяют, что при помощи ножа и отвертки могут смонтировать муфту.

К сожалению, до сих пор встречаются подрядные организации, у которых отсутствует понимание того, как нужно правильно испытывать кабельные линии (какими установками, методами, на протяжении какого временного отрезка). А между тем, от результатов испытаний также зависит долговременное и бесперебойное энергоснабжение потребителей.

В последние годы диагностика в распределительных предприятиях утратила актуальность, ранее принятые подходы к риск-ориентированной эксплуатации ушли и сейчас применяется планово-предупредительный подход. Но эксплуатация в условиях мегаполиса показывает актуальность методов диагностики. Болевые точки — проблемы с ГНБ (когда повреждают кабели), проблемы с материалами (качество изготовления самих муфт и отсутствие на рынке из-за трудностей с аттестацией) — остаются.

Оптимальный и индивидуальный

В прошлом веке при строительстве энергообъектов повсеместно применялись типовые опоры ВЛ. Это было оправдано ускорением разработки проектов, хотя и вело к перерасходу материалов из-за невозможности внесения корректировок в конструкции.

В современных условиях, когда появились требования проверки всех типов опор для конкретных условий, стала очевидной целесообразность разработки конструкций, оптимальных для каждого проекта ВЛ.

И сегодня все чаще используется индивидуальный подход к созданию опор для строящихся ВЛ, что соответствует мировому опыту. Оптимизация конструкций на базе проверенных решений позволяет на 15–20% сократить затраты на строительство, не увеличивая сроки и стоимость проектирования.

Как заметила ведущий инженер НИЛКЭС ООО «ПО Энергожелезобетонинвест» Елизавета Румянцева, предприятие сотрудничает с проектными организациями, предлагая опоры, оптимизированные для условий конкретных проектов, сопровождает их расчетами и полным комплектом документации, необходимой для прохождения экспертизы и строительства. К настоящему времени Каталог железобетонных опор ВЛ 35-500 кВ содержит более 70 конструкций.

Эффективные решения

Решение задач повышения пропускной способности сетей низкого напряжения на уровне 0,4 кВ и улучшения качества электрической энергии для абонентов распределительных сетей требует новых подходов. Один из вариантов — симметрирующее устройство (балансер). Последнее, как рассказал директор по развитию ООО «Энервик» Дмитрий Шаманов, применяется в трехфазных четырехпроводных низковольтных распределительных сетях 0,4 кВ с несимметричными нагрузками для выравнивания токов и напряжений сетей. Балансер позволяет увеличить пропускную способность сетей до 20% путем коррекции асимметрии напряжений в трехфазных системах.

«Устройство снижает потери и повышает качество электроэнергии для конечных потребителей, уменьшает фликер и величину гармонического искажения напряжения KU(3), увеличивает величину тока короткого замыкания. Среди преимуществ: выравнивание фазных напряжений и токов сети, снижение электрических потерь, гармонических искажений KU (3) и фликера, увеличение значения тока короткого замыкания (повышение безопасности), подключение к SCADA для мониторинга сети и состояния СУ enervic.ru, простота установки и ввода в эксплуатацию», — Шаманов.

Нейросети — в технологиях настоящего

Активное внедрение цифровых технологий в разы сокращает временные и трудовые затраты на диагностику. К примеру, интеллектуальный программный комплекс (ИПК) AVITIST — уникальный модульный продукт. Он включает подсистему АСДУ с функциями ADMS, которая решает задачу оперативного диспетчерского управления, и модули мастер-системы, на базе которой осуществляется цифровизация бизнес-процессов энергопредприятий.

Один из модулей позволяет проводить интеллектуальную дефектоскопию компонентов ЛЭП с помощью промышленных квадрокоптеров. Результаты облетов моментально выгружаются в аналитическую программу для хранения и дальнейшей обработки.

Собранные данные с помощью нейросети помогают оперативно проводить цифровую предиктивную аналитику состояния высоковольтных линий передачи, предупреждать угрозы возникновения аварийных ситуаций в энергосистемах, формировать в локальной сети ремонтные программы и составы ремонтных бригад.

Если раньше выявлением дефектов при просмотре 500 тысяч фотографий занимались 13 специалистов, то после внедрения системы достаточно одного. Время диагностики и выявления дефекта одной опоры по фотографиям сократилось с 12 минут до менее одной секунды.

«Нейросети могут распознавать следующие дефекты: сколы, трещины и загрязнения изолятора, опасность выпадения крюка, несоответствие вязки типовому проекту, наклон опоры, провис проводов, наличие угрожающей древесно-кустарниковой растительности в охранной зоне», — сообщил генеральный директор ООО «Авитист-Техноплюс» Александр Кутько. Система окупается в течение двух-трех лет.