CC BY
83УДК 504.45/614.777
СТАТИСТИКА АВАРИЙ И ОТКАЗОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ ЕГИНДЫКОЛЬСКОЙ РАЙОННОЙ ЭЛЕКТРОСЕТИ
Саликова Н.С., Савин О.В.
Кокшетауский университет им. А.Мырзахметова (г. Кокшетау, Республика Казахстан)
Аннотация. В статье выполнили анализ аварийности в сетях 6 кВ Егиндыкольской электросети. По статистическим данным изучили распределение отказов по видам оборудования, распределение технических нарушений по объектам энергосистемы. Установили, что наибольшая доля нтехнических повреждений приходится на воздушные линии электропередачи (63,27%) и кабельные линии электропередачи (8,17%), к другим техническим нарушениям относятся повреждения оборудования подстанций.
Ключевые слова: Егиндыкольская РЭС, аварии, отказы, статистика, технические нарушения.
Обеспечение и контроль безопасности энергетических предприятий неразрывно связан с решением задачи, которая объединяет анализ оценки и управление риском на протяжении всего цикла существование объекта с учетом факторов, которые влияют на развитие аварийной ситуации [1]. Актуально стоит вопрос анализа безопасности для энергетического объекта, который должен опираться на целостную и корректную методологию определения риска возникновение опасного события (аварийной ситуации) [2].
Аварии и отказы на электроэнергетических объектах приводят к значительным потерям [3]. Точные числовые данные надежности для параметров элементов системы отсутствуют или имеют большую неопределенность [4].
Предложенная работа посвящается анализу этих проблем и позволяет оценить риск возникновения возможных аварийных ситуаций на объектах электроэнергетики, которые могут привести потерям при значительной неопределенности параметров элементов системы.
Объектом исследования является Егиндыкольская районная электросеть (РЭС) как структурное подразделение АО «Акмолинская распределительная электросетевая компания», обслуживающая электрические установки по границе района напряжением 0,4-10 киловольт., подстанции напряжением 35-110 тыс. киловольт.
Главной целью Егиндыкольской РЭС является установления качественного электроснабжения пользователей, подключенных к электросетям РЭС, обеспечение качества передаваемой электроэнергии в рамках требования ГОСТ, качественное использование электросетей, осуществление реализации электрической энергии по территории обслуживания, реализация и контроль в полном объеме потребления электрической энергии, обеспечение перспективного развития электрических сетей по территории обслуживания РЭС.
Всего имеется 10 подстанций, 127 комплектных трансформаторных подстанций (КТП), 420 километров линий. Ежегодно в весенней - летний - осенний период производится капитальный ремонт находящихся на балансе двух подстанций, 25 КТП, 50 километров линий. Егиндыкольская РЭС обеспечивает электроэнергией 2000 абонентов частного сектора, 159 юридических лиц, в т.ч. 39 бюджетных организаций. В РЭС трудоустроено 47 человек, работает 12 единиц техники.
Процесс эксплуатации электрооборудования энергетических систем Егиндыкольской электросети неизбежно сопровождается авариями, отказами и отключениями. Основное исполнение городских электрических сетей — кабельное. Традиционная конструкция кабельных линий (КЛ), проложенных в советское время, это маслопропитанная бумажная изоляция и свинцовая или алюминиевая оболочка. В процессе эксплуатации такая изоляция быстро стареет,
также не исключены заводские дефекты кабелей. Поскольку КЛ имеют возраст 30-60 лет, основной причиной выхода их из строя в результате естественного износа изоляции являются короткие замыкания — межфазные и однофазные. Кроме того, при монтажных и ремонтных работах происходят частые выходы из строя КЛ также по причине коротких замыканий. Статистические данные аварийности в сетях Егиндыкольской РЭС представлены в таблице 1.
Таблица 1 Аварийность в сетях 6 кВ Егиндыкольской электросети (в единицах
Виды аварий 2015 2016 2017 2018 2019
Выход из строя кабельной линии 6 кВ по причине 5 4 2 6 7
однофазного замыкания на землю
Выход из строя кабельной линии 6 кВ при межфазном 5 4 3 2 3
коротком замыкании
Повреждение кабельной линии 6 кВ при земляных - - 1 1 2
работах
Отказ В-6, автоматического включения резерва (АВР) 1 1 2 1 1
Выход из строя концевой муфты - 1 - - 2
Повреждение разъеденителя, серии ВН 4 2 3 3 2
Ошибка персонала 2 2 4 3 3
Выход из строя трансформатора 6/0,4 кВ 2 1 - 1 -
Итого: 19 15 15 17 20
В Егиндыкольской районной электросети, в последние 5-7 лет, так же увеличивается интенсивность однофазных замыканий на землю по сравнению с прошлыми годами. Анализ отказов показывает, что доля неисправности KЛ 6 кВ в Егиндыкольской электросети составляет 20% (таблица 2), при этом на электрический пробой изоляции приходится почти 90% аварий.
Таблица 2 - Распределение отказов по видам оборудования Егиндыкольской РЭС
Электросетевое оборудование Доля отказов, %
КЛ напряжением 6 кВ 20,0
ВЛ напряжением 6 кВ 64,0
Трансформаторы напряжения 6 кВ 0,1
Трансформаторы тока 6 кВ 0,2
Силовые трансформаторы 6 кВ 4,1
Разъединители 6 кВ 0,2
Масляные выключатели 6 кВ 0,9
Выключатели нагрузки 6 кВ 0,1
В зависимости от уровня эксплуатации и качества электрооборудования, до 10% однофазных коротких замыканий переходят в двойные вследствие длительного повышения напряжения на неповрежденных фазах по отношению к земле и появлении перемежающейся дуги даже при малых токах замыкания на землю.
Все это снижает эффективность работы энергосистемы. Необходимо также отметить, что при возникновении однофазных замыканий на землю происходит ухудшение условий электробезопасности. При небольшом уровне залегания силового кабеля 6 кВ (такое происходит в случае нарушения прокладки кабеля или в процессе снятия грунта над кабельной трассой) может произойти поражение животного или человека шаговым напряжением.
Распределение технических нарушений (ТН) по объектам энергосистемы показано на рисунке 1. Наибольшая доля приходится на воздушные линии электропередачи (ВЛ) (63,27%) и кабельные линии электропередачи (КЛ) (8,17%), также немало ТН произошло вследствие повреждения оборудования подстанций (6,28%).
Многие ТН обусловлены воздействием погодных условий (гроза, порывистый ветер и пр.). Около 18% всех ТН произошло во время непогоды (чаще всего в весенний и летний сезон). Наиболее подвержены воздействию атмосферных явлений воздушные линии электропередачи.
Повреждение ВЛ в среднем приводило к ограничению электроснабжения на 2 часа 23 минуты. Наиболее частой причиной ТН, произошедших на ВЛ, является обрыв провода - 31,53%, повреждение изоляторов - 19,56% (включая их перекрытие), попадание посторонних объектов на провода линии - 14,36% (падение деревьев, веток, попадание животных и иных объектов).
■ Воздушные линии
21,57 Кабельные линии
0,71 Оборудование подстанций
6,28
, Оборудование потребителей
8,17
63,27 ■ Причины не установлены
Рисунок 1 - Диаграмма распределения технологических нарушений
К категории природных явлений (1,14%) относятся образование большого количества наледи на проводах ВЛ, прямое попадание молнии в элементы конструкции ВЛ. 81,18% всех ТН на ВЛ произошли в сетях 6-10 кВ. (рисунок 2).
Обрыв проводов
1,14.
4,06 ^ 3,23 5,1
1,04
Повреждение изолятора
Попадание постороних предметов Схлест проводов
Действие постороних лиц
Причины не установлены
Рисунок 2 - Диаграмма распределения причин технологических нарушений Наиболее аварийным элементом электрических сетей являются воздушные линии электропередачи 6-10 кВ. Для снижения аварийности в электрических сетях рекомендуется реализация следующих мероприятий в сетях 6-10 кВ:
замена неизолированных проводов на изолированные;
своевременная расчистка просек;
внедрение автоматического секционирования.
Выход из строя трансформаторов напряжения на подстанциях сказывается на работе устройств автоматизации городских электрических сетей и приводит к снижению надежности электроснабжения потребителей. Выявлены следующие формы проявления феррорезонанса при
возникновении однофазных замыканий на землю в распределительных сетях с токами замыкания на землю до 5 А:
переходные субгармонические колебания напряжения нейтрали сети при перемежающихся дуговых замыканиях на землю на участках сети с глухозаземленными нейтралями, сопровождающиеся бросками тока намагничивания трансформаторов типа НТМИ, следствием которых являются перегрев и повреждения обмоток при длительном горении дуги;
феррорезонансные перенапряжения на вынужденной частоте 50 Гц при неполнофазных режимах, обусловленных обрывами проводов, перегоранием предохранителей на участках сети с трансформаторами, нейтрали которых изолированы или заземлены через высокоомные резисторы;
резонансные повышения напряжения на вынужденной частоте при перемежающихся дуговых замыканиях на землю в сетях с НТМИ с заземленными нейтралями и типовыми демпфирующими сопротивлениями в разомкнутом треугольнике, которые также приводят к перегреву и повреждению обмоток НТМИ.
Исследования в реальных сетях 6-10 кВ показали, что возникновение феррорезонансных процессов возможно также при обрывах и заземлениях проводов КЛ. Возникающее при этом повышение намагничивающего тока до 3-4 А трансформатора напряжения может привести к перегоранию плавкой вставки предохранителя ПКТ-6 кВ. Такое положение сказывается на надежности сети в целом. Повышение надежности КЛ 6-10 кВ может быть осуществлено с помощью устройств компенсации токов однофазного замыкания на землю, что обуславливает и улучшение условий электробезопасности в этих сетях, а также снижение выхода из строя КЛ с одним или более повреждением..
В настоящее время существуют передвижные электротехнические лаборатории, типа Seba КMT, которые способны на отключенных кабелях производить их диагностику и определять длину до лимитирующего по надежности участка методом частичных разрядов. Однако их стоимость около 16 млн. рублей, и не все энергопредприятия могут приобрести данное оборудование. Кроме того, необходим длительный период времени для обучения персонала работе с данными устройствами и сертификация таких передвижных лабораторий. Это является обоснованием предприятия электроэнергетики для отказа от покупки диагностического оборудования и обучения персонала. Дуговые замыкания на землю в распределительных сетях 610 кВ с емкостными токами замыкания вызывают выход из строя трансформаторов напряжения контроля изоляции (НТМИ) [5].
Библиографический список
1. Боков Г., Жулев А. Распределительные электрические сети. Оптимизация технологических и технических условий развития // Новости электротехники. - 2012. - №4 (76). -С. 20-22.
2. Осипов В.А., Шарыгин М.Д. Энергопроизводственные циклы: проблемы теории и практики. - М.: Наука, 1988. - 366 с.
3. Боровиков В.А., Косарев В.К., Ходот Г.А. Электрические сети энергетических систем. -М.: Энергия, 2008. - 392 с.
4. Ливинский А.П. Концепция повышения эффективности систем энергообеспечения районов. - М.: Наука, 2005. - 211 с.
5. Пикин Д.Г. Анализ статистики аварий и отказов в электрических сетях Мурманска // Вестник Московского технологического института «ВТУ». - 2013. - №4. - С. 26-30.
Саликова Наталья Семеновна, кандидат химических наук, ассоциированный профессор кафедры экологии, безопасности жизнедеятельности и защиты окружающей среды, Кокшетауский университет им.Абая Мырзахметова (Республика Казахстан, г. Кокшетау).
Савин Олег Вячеславович, магистрант специальности 7М11223 «Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды», Кокшетауский университет им.Абая Мырзахметова (Республика Казахстан, г. Кокшетау).
