Заземление нейтрали через дугогасящие реакторы и использование эксзоскелетов в электроэнергетике. Обзор заседания секции НТС ПАО «Россети»

18 марта 2022 г.

16 марта 2022 года состоялось заседание секции № 2 «Технологии и оборудование подстанций» Научно-технического совета ПАО «Россети». В повестку заседания вошли две темы — формирование технических требований к конструкции, надежности и оценке технического состояния дугогасящих реакторов 6–35 кВ и применение экзоскелетов в электроэнергетике. Также собравшимся была на практике продемонстрирована работа экзоскелетов. Журнал «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» следил за ходом заседания в режиме онлайн. Подробности — в нашем обзоре.

После краткого вступительного обращения руководителя секции, первого заместителя генерального директора — главного инженера ПАО «Россети Московский регион», к.т.н. Дмитрия Гвоздева слово было предоставлено первому докладчику.

Доклад «О формировании технических требований к конструкции, надежности и оценке технического состояния дугогасящих реакторов (ДГР) 6–35 кВ» представил собравшимся профессор кафедры «Электроэнергетика и электромеханика» Санкт-Петербургского горного университета, вице-президент АЭЕ РФ, д.т.н. Александр Назарычев.

В начале выступления Александр Николаевич определил способ заземления нейтрали как ключевой момент эксплуатации и проектирования сетей. От выбора режима заземления нейтрали зависит уровень аварийности в сети, правильная работа защит от замыканий на землю, автоматизация поиска поврежденного фидера и последствия от возникновения однофазных замыканий на землю. Как отметил Александр Назарычев, способ заземления нейтрали определяет:

• ток в месте повреждения и перенапряжения на неповрежденных фазах при однофазном замыкании;
• схему построения релейной защиты от замыканий на землю;
• уровень изоляции электрооборудования;
• выбор ОПН для защиты от перенапряжений;
• бесперебойность электроснабжения;
• допустимое сопротивление контура заземления подстанции;
• безопасность персонала и электрооборудования при однофазных замыканиях.

Далее спикер обратился к зарубежному опыту и привел данные по использованию различных способов заземления нейтрали в странах мира, после чего подробно остановился на заземлении через ДГР.

Здесь спикер рассказал о стандартах и технических требованиях к дугогасящим реакторам, отметив, что стандарт ПАО «Россети» (СТО 34.01-3.2-008-2017 «Реакторы заземляющие дугогасящие 6–35 кВ. Общие технические требования», дата введения: 28.02.2017) «достаточно полно отражает все требования к производителям и позволяет иметь качественное оборудование, которое обеспечивает надежность, эффективность и безопасность эксплуатации».

Среди преимуществ сетей с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор с шунтирующим низковольтным резистором, спикер назвал:

• отсутствие необходимости в немедленном отключении однофазного замыкания на землю и соответственно потребителя;
• малый остаточный ток (не более 1–2 А) в месте повреждения;
• самоликвидация замыканий (особенно на воздушных линиях);
• возможность организации селективной автоматически действующей релейной защиты от однофазных замыканий на землю;
• исключение повреждений измерительных ТН из-за феррорезонансных процессов;
• высокую чувствительность сигнализации от замыканий на землю к замыканиям через большое сопротивление (до 15–20 кОм).

ДГР с шунтирующим низковольтным резистором широко используются в сетях среднего напряжения 3–69 кВ европейских стран (Германия, Чехия, Швейцария, Австрия, Франция, Италия, Румыния, Польша), добавил Александр Назарычев.

Далее спикер перечислил отечественных производителей ДГР, отметив, что «все это достойные компании, которые поставляют оборудование Группе компаний «Россети»».

Следующая часть выступления была посвящена принципам регулирования дугогасящих реакторов. Здесь Александр Назарычев рассказал о плунжерных ДГР и ДГР с конденсаторным регулированием, выделив преимущество первых по многим параметрам.

Говоря о плунжерных ДГР, спикер акцентировался на стандарте ПАО «Россети» и обозначил ключевой критерий — линейность вольтамперной характеристики (ВАХ). ВАХ означает неизменность (постоянство) индуктивного сопротивления настроенной катушки, то есть точность компенсации емкостного тока. Отсутствие линейности вольтамперной характеристики у реактора означает неточную компенсацию емкостного тока и связанный с этим высокий уровень перенапряжений при однофазных перемежающихся замыканиях на землю и соответственно высокую аварийность в сетях 6–35 кВ.

Далее эксперт рассказал о факторах, влияющих на линейность ВАХ. Среди них Александр Назарычев выделил:

1. Количество подвижных сердечников плунжера (два или один).
2. Форму сечения магнитопровода (круглая или квадратная).
3. Количество ярм, охватывающих обмотку.
4. Качество трансформаторной стали.
5. Индукцию в магнитной системе реактора.
6. Коэффициент эффективности использования активной части.

Особо спикер остановился на недобросовестности некоторых производителей ДГР. По его словам, для сокрытия недовложения активных материалов и исключения повреждения реакторов вследствие насыщения, некоторые производители устанавливают термопары в обмотку реактора и магнитную систему с выводом через термореле сигнала на отключение реактора в ячейку КРУ. При замыкании на землю в сети после нагрева реактор отключается, а сеть остается без компенсации. «Тем самым указанные производители защищают свои ДГР, но оставляют без защиты сеть», — сказал Александр Назарычев.

В финальной части выступления Александр Назарычев акцентировался на проверке линейности ВАХ реактора, отметив, что еще в 1970–80-е годы снятие семейства вольтамперных характеристик являлось стандартом при работе с ДГР. Отклонение этих характеристик от расчетных параметров могло привести к отказу от использования оборудования. В настоящее же время СТО 34.01-3.2-008-2017 не прописывает процедуру проверки линейности ВАХ при входном контроле оборудования. Эксперт отметил, что «необходимо обязать ДЗО ПАО «Россети» выполнять при входном контроле измерение отклонения вольтамперной характеристики реактора от линейной во всем диапазоне рабочих напряжений (норма не более 1%)». По словам Александра Назарычева, для этого следует разработать переносную установку или передвижную лабораторию по измерению параметров и диагностике ДГР для использования ДЗО ПАО «Россети».

В завершение доклада эксперт привел ряд рекомендаций для ДЗО ПАО «Россети» по эксплуатации ДГР. Среди рекомендаций:

• Независимая оценка ДГР разных производителей.
• Сбор статистики по выходу из строя ДГР разных производителей с указанием причин.
• Внесение ряда дополнений в стандарт СТО 34.01-3.2-008-2017 ПАО «Россети».
• Обязательные дополнительные мероприятия входного контроля качества вводимых ДГР.
• Запрет на использование температурных датчиков (термопар) в обмотках ДГР как элементов обеспечивающих сокрытие термической нестойкости реакторов.
• Подготовка задания на НИОКР по разработке и созданию переносной установки или передвижной лаборатории по измерению параметров и диагностике ДГР для использования ДЗО ПАО «Россети».
• Комплектование новых и реконструируемых подстанций цифровыми аварийными регистраторами процессов (ЦРАП) на каждой секции 6–35 кВ с возможностью записи фазных напряжений А, В, С относительно земли, напряжения на нейтрали, тока дугогасящего реактора, тока 3I₀ в поврежденном присоединении и пр. с частотой дискретизации не ниже 10 кГц с запуском по факту возникновения напряжения 3U₀ на нейтрали сети.

Подводя итог последовавшей за докладом дискуссии, руководитель секции Дмитрий Гвоздев отметил, что приведенные докладчиком рекомендации требуют обсуждения в рамках отдельного заседания секции НТС ПАО «Россети»: «Зафиксируем, что единого мнения по данному вопросу нет. Надо повторно собираться и этот вопрос смотреть», — резюмировал Дмитрий Гвоздев.

Во второй части заседания доклад «Применение экзоскелетов в электроэнергетике» собравшимся представили начальник отдела по технической политике и НТД ПАО «Россети Ленэнерго» Василий Курганов и главный конструктор направления работ ПАО «Интелтех» Максим Скоков.

В докладе была оценена актуальность данного направления, а также приведены результаты тестирования и первого применения образцов экзоскелетов на практике.

В начале выступления Василий Курганов отметил, что в электроэнергетике существует ряд направлений деятельности, требующих физических усилий. Также он добавил, что тяжелый физический труд (поднятие грузов, использование тяжелого инструмента, статические и динамические нагрузки, нерациональные рабочие позы) является одним из основных факторов получения производственных травм и развития профессиональных заболеваний. Здесь применение экзоскелетов может стать положительным фактором как для сохранения здоровья персонала, так и в части оптимизации производственных процессов, считает Василий Курганов.

О практике применения и возможностях экзоскелетов рассказал представитель ПАО «Интелтех» Максим Скоков. Он отметил, что основная задача такого устройства —оптимизация типовых производственных процессов за счет повышения производительности физического труда, защиты опорно-двигательного аппарата персонала от физических нагрузок и снижения производственного травматизма.

Далее Максим Скоков рассказал о ГОСТах на промышленные экзоскелеты и практическом опыте компании «Интелтех» в области их разработки. Особо докладчик остановился на серии экзоскелетов, поставленных компанией в ПАО «Россети Ленэнерго». «Сейчас были поставлены образцы пассивного типа, но мы также разрабатываем активные экзоскелеты, в которых применяется система энергопитания и приводящих элементов», — добавил эксперт.

Говоря о возможностях применения экзоскелетов работниками электроэнергетики, Максим Скоков рассказал, что компания «Интелтех» провела анализ производственных процессов и операций, выполняемых производственным персоналом с использованием физического труда. По итогам анализа был определен перечень производственных операций, при выполнении которых целесообразно применение экзоскелета. Среди таких операций:

• погрузочно-разгрузочные работы;
• транспортировка грузов на расстояние;
• выполнение работ с применением бензопил;
• выполнение работ на высоте с подъемом на опору;
• выполнение работ по ремонту и техническому обслуживанию ВЛ в корзине автогидроподъемника;
• выполнение низовых работ по ремонту фундаментов, контуров заземления и иному техническому обслуживанию опор ВЛ.

О ходе испытаний образцов промышленного экзоскелета в ПАО «Россети Ленэнерго», рассказал Василий Курганов. Для тестирования была создана рабочая группа и разработана программа испытаний. Рабочая группа решала следующие задачи:

• проведение анализа производственных операций в целях определения области применения модульного промышленного экзоскелета;
• разработка технических требований к модульному промышленному экзоскелету;
• разработка дорожной карты пилотного внедрения модульного промышленного экзоскелета;
• организация апробирования существующих образцов модульного промышленного экзоскелета;
• выдача рекомендаций производителю по результатам апробирования модульного промышленного экзоскелета.

Тестирование образцов проводилось на базе двух филиалов компании — «Кабельная сеть» и «Гатчинские электрические сети». Экзоскелеты испытывались при выполнении следующих производственных операций:

• погрузочно-разгрузочные работы;
• перемещение груза по горизонтальной поверхности;
• транспортировка грузов на расстояние;
• работы с применением бензомоторных пил;
• работы на высоте с подъемом на опору;
• работы в корзине автогидроподъемника;
• низовые работы по ремонту и техническому обслуживанию ВЛ.

В процессе тестирования производилась оценка общих и эргономических характеристик образцов, рассказал Василий Курганов. Оценка производилась с помощью анкетирования пользователей экзоскелетов. В целом по результатам тестирования можно отметить, что вопрос применения экзоскелетов актуален для обслуживающего персонала в электросетевом комплексе, отметил спикер. Рассматриваемые образцы промышленного экзоскелета могут применяться для выполнения ряда производственных операций в электросетевом комплексе. По результатам тестирования «Россети Ленэнерго» подготовили ряд предложений для производителя по доработке текущих образцов.

В завершение доклада Василий Курганов выступил с предложением включить в план НИОКР ПАО «Россети Ленэнерго» на 2023–2025 годы тематику «Разработка экзоскелета для обслуживающего персонала электросетевого комплекса», в рамках которого:

1. Провести детальный анализ рабочих процессов и операций, выполняемых на объектах электросетевых организаций с применением физического труда.
2. Определить профессиональные группы работников — потенциальных потребителей промышленного экзоскелета и перечень производственных процессов и операций, при выполнении которых целесообразно применение промышленного экзоскелета.
3. Выполнить разработку образцов промышленного экзоскелета под нужды и задачи обслуживающего персонала электросетевого комплекса.
4. Провести испытания образцов промышленного экзоскелета с привлечением специалистов «НИИ Медицины Труда» для оценки безопасности и эффективности применения экзоскелета в рабочих процессах и операциях на электросетевых объектах.

Отвечая на вопросы собравшихся, Василий Курганов отметил, что рассматриваемые образцы экзоскелетов не являются специальной разработкой для применения в электросетевом комплексе. Несмотря на это, их использование при выполнении обозначенных в докладе работ является эффективным. Соответственно, доработка образцов с учетом предложений ПАО «Россети Ленэнерго» и специфики использования в электроэнергетике может еще повысить эффективность применения экзоскелетов, считает спикер.

В завершение заседания секции Максим Скоков провел для собравшихся демонстрацию возможностей механического промышленного экзоскелета.

Смотрите видео:

Источник: журнал «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»