Наибольшее распространение в энергосистеме России КРУЭ получили после 90-х годов и основное количество распредустройств находится в эксплуатации более 30 лет.
С течением времени увеличивается вероятность отказов из-за старения изоляции компонентов КРУЭ. Так, по данным СИГРЭ, если исключить отказы по механическим причинам, третьими по значимости являются отказы, связанные с пробоем внутренней изоляции (4-8%), что является существенным для данного типа оборудования.
Наряду с известными преимуществами, такими как компактность, независимость от воздействия окружающей среды, низкий уровень шума, минимальное техническое обслуживание и др., КРУЭ имеет ряд недостатков, связанных с особенностью конструкции.
В отличие от открытого распредустройства, все оборудование КРУЭ находится в герметичном корпусе и не имеет доступа для осмотра и определения конкретного места поврежденного участка (ячейка, отсек) без длительного простоя.
Рассмотрим пример короткого замыкания на системе шин в ячейке присоединения в месте разветвления к шинным разъединителям (рис.1).
Короткое замыкание ликвидируется действием ДЗШ с отключением 1 системы шин без видимых повреждений снаружи кожуха КРУЭ.
Дальнейшие действия оперативного персонала предполагают поочередный перевод присоединений на 2 систему шин и вывод поврежденного участка в ремонт. При этом, очевиден факт возможного включения разъединителя поврежденного присоединения на КЗ с последующим развитием аварии, так как дежурный не может визуально определить место повреждения. Для выявления места повреждения потребуются дополнительные действия с продолжительным простоем оборудования в ремонте.
Избежать такой ситуации позволяет применение оптической системы обнаружения дуги внутри корпуса КРУЭ. Данная система с недавних пор успешно применяется в энергосистемах европейских стран и уже показала свою эффективность.
Система состоит из трех основных компонентов:
— оптический датчик освещенности — который «улавливает» дугу в КРУЭ,
— волоконно-оптический кабель — для передачи сигнала к электронному анализатору,
— электронный анализатор – формирует сигнал в центр управления о неисправностях.
Оптоэлектронное обнаружение дугового короткого замыкания позволяет с точностью до газового отсека в ячейке определять электрическую дугу в распределительном устройстве внутри металлического корпуса. В момент короткого замыкания возникающая дуга обнаруживается датчиком и через подключенный оптоволоконный кабель передает сигнал в АСУТП. Таким образом, центр управления получает точную информацию о местонахождении дефекта.
Данная система диагностики может использоваться в распределительных устройствах среднего и высокого напряжения, как для локализации повреждений, так и при возникновении разрядов во время проведения испытаний повышенным напряжением, коммутационным и импульсным напряжением.
Помимо установки в новых распределительных устройствах, система может быть использована для модернизации действующих КРУЭ от 60 до 1000 кВ.
Универсальность оптического датчика освещенности позволяет установить его в существующие отверстия всех типов КРУЭ.
Система оптического обнаружения дуги может быть совмещена с оптической системой мониторинга частичных разрядов.
Обнаружение частичных разрядов на ранней стадии также является важной частью мониторинга систем КРУЭ с целью предотвращения отказов.
При этом, модуль частичных разрядов просто устанавливается на существующий датчик освещенности оптической системы обнаружения дуги. Таким образом, появление частичных разрядов контролируется для каждого газового отсека КРУЭ отдельно.
Модули датчиков частичных разрядов подключаются к серверу с помощью соединительных кабелей, через которые они получают питание и могут обмениваться данными. В системе из исходных аналоговых сигналов датчиков ЧР генерируются обширные модели данных, которые могут храниться и архивироваться на сервере. С помощью специального веб-приложения можно легко настроить все сенсорные модули и обеспечить индивидуальные и коллективные измерения. Фазовая синхронизация выполняется централизованно на сервере оптической системы частичных разрядов.
За счет синхронизации с частотой источника высокого напряжения оптические сигналы представляются с фазовой корреляцией и, следовательно, могут дать точную информацию о типе и причине возникновения частичного разряда. Таким образом, природа источника частичного разряда может быть определена и проанализирована, а источник частичного разряда может быть выделен как разряд с потенциалом фазы напряжения, потенциалом земли, свободным потенциалом или перемежающимся разрядом (рис.2,3,4).
