46-я Сессия СИГРЭ

46 Сессия СИГРЭ (Август,21-26, 2016 г.)

Основными темами 46 Сессии стали:

  1. Создание оборудования с учетом экологических требований
  2. Обслуживание, ремонт и продление срока службы оборудования
  3. Мониторинг оборудования и систем в режиме реального времени
  4. Развитие решений по постоянному току
  5. Координация между операторами систем передач электроэнергии
  6. Публичная приемка оборудования
  7. Интеграция возобновляемых источников энергии
  8. Активные распределительные системы
  9. Информационные системы

В рамках работы исследовательского комитета А1 «Машины электрические вращающиеся», членами которого являются руководители АО «НПО ВЭИ Электроизоляция», на Сессии обсуждались следующие вопросы, относящиеся к сфере профессиональных интересов компании:

Развитие вращающихся электрических машин и опыт их обслуживания

  • проектирование, изготовление, техническое обслуживание генераторов, систем возбуждения и гидроаккумулирующих блоков
  • влияние требований заказчиков и сетевых операторов на конструкцию генераторов и их характеристики. Новые направления развития для улучшения параметров, конструкции, стоимостных свойств и гибкости управления крупных генераторов
  • коэффициент полезного действия, эксплуатация и разработка двигателей для электростанций и распределенной генерации

Управление активами электрических машин

  • опыт модернизации, замены, повышения мощности и КПД устаревших генераторов и связанный с этим анализ затрат и выгод проектов
  • состояние технологического оборудования и опыт инспекции с помощью роботов
  • совершенствование систем мониторинга, диагностики и прогнозирования

Вращающиеся машины для возобновляемых источников энергии и распределенной генерации

  • проектирование, изготовление, себестоимость генераторов, КПД, мониторинг и диагностика
  • влияние повреждений и системных возмущений на проектирование и стратегию управления
  • эволюция и тренды в машинах для возобновляемой генерации

В рамках ключевых компетенций компании среди докладов, представленных на Сессии, для АО «НПО ВЭИ Электроизоляция» вызвали профессиональный интерес следующие работы:

  1. Бразильский опыт разработки и внедрения онлайн системы мониторинга частичных разрядов вращающихся роторных машин на основе виртуальных измерительных приборов T. CARVALHO, H. P. AMORIM, F. S. BRASIL, P. R. M. VILHENA, D. S. CARVALHO (Бразилия) A1-201

Несмотря на то, что одним из самых эффективных методов диагностики вращающейся роторной машины остается метод измерения частичных разрядов, на гидроэлектростанциях в Бразилии он не получил широкого распространения из-за сложности технологии, нехватки квалифицированных кадров для его интерпретации, а также высокой стоимости измерительных приборов и систем непрерывного мониторинга. Для решения этой задачи Научно-исследовательский электроэнергетический центр Cepel и Eletronorte — дочерняя компания Бразильской энергетического предприятия  Eletrobras – представителя генерации, передачи и распределения электроэнергии на территории государств Амазонии, апробировали систему мониторинга частичных разрядов на основе виртуальных измерительных приборов с использованием цифровых технологий IMA-DP. Авторы выделяют такие особенности виртуальной системы измерений как: измерение в ВЧ-диапазоне (частотный диапазон 3 – 30 МГц), последовательный контроль всех каналов, контроль трехфазных цепей, гибкое количество каналов, стандартизация результатов измерений и наличие базы данных, централизованный анализ машин и точек измерения, выделение точек особого наблюдения, подключение и корреляция с другими системами мониторинга. В работе приведена архитектура системы измерений, включающей виртуальные и модульные измерительные приборы, высокочастотные переключатели, высокоскоростные осциллографы, программируемую вентильную матрицу, контроллер, программное обеспечение.

Разработанная система отличается меньшей стоимостью и большей гибкостью, позволяющей качественнее выполнять измерения. Авторы позиционируют разработку в качестве основы будущего мониторинга частичных разрядов.

  1. Прогресс в интерпретации оперативных результатов испытаний частичных разрядов в режиме on-line статорных обмоток двигателей и генераторов G. SEDDING, G.C. STONE, V. WARREN (Канада) А1 -202

В течение десятилетий проводится тестирование частичных разрядов в режиме он-лайн для обнаружения неисправностей изоляции обмотки статора в двигателях и генераторах, став важным инструментом технического обслуживания оборудования. Накоплена база данных по более 400 000 испытаниям на 15000 машинах (гидрогенераторах и турбогенераторах) по всему миру. Результаты статистического анализа этих испытаний показывают, что для правильной интерпретации результатов при использовании методов отделения шумовых помех важны класс напряжения машины, метод охлаждения, тип датчика ЧР, режим эксплуатации. Критические значения частичного разряда, указывающие на проблемы в изоляции, определены для различных машин с воздушным и водородным охлаждением. Сравнение результатов измерения частичного разряда с базой данных позволяет определить состояние изоляции, не ожидая получения установившегося тренда и показывает, что уровень разрядов для машин с воздушным охлаждением выше, чем с водородным охлаждением. Еще одним преимуществом статистического подхода заключается в том, что тренд требует, чтобы условия работы оборудования были стабильными, в пределах стандартов IEEE 1434 и IEC 60034-27-2.

  1. Оценка качества изготовления изоляции обмоток статора вращающихся машины с помощью микрографического анализа R. BAENA, S. RODRÍGUEZ, A. VILLARRUBIA B.REMARTINEZ, O.MARTINEZ (Испания) А1-203

Авторы представляют к рассмотрению микрографический анализ с помощью шлифов, полученных из стержней, не выдержавших испытаний,  в качестве метода контроля основной изоляции обмоток электрических машин. Iberdrola Generación проводит микрографический анализ систем изоляции электрических генераторов более двух десятилетий.  С внедрением цифровых систем визуализации процедура систематического анализа, описанная в докладе, была разработана, внедрена и используется при закупке нового оборудования, приемочных испытаниях. Внедрение цифровой измерительной техники исключило субъективность оценок, позволило проводить подробный анализ структуры, однородности изоляции, качества пропитки, наличие пустот, складок и т.д. При микрографическом анализе проводятся следующие измерения: наличие и конфигурация внутренней коронной защиты, внутренний и наружный радиус на углах основной изоляции, толщина основной изоляции на углах и по бокам, толщина обмоточных проводников, лента перекрытия, радиус изгиба ленты при наличии морщин, радиус на углах элементарных проводников, размер пустот при их наличии.

 

Работа комитета А3 «Высоковольтное оборудование» (компания АО «НПО ВЭИ Электроизоляция» представлена в нем) была сконцентрирована на следующих вопросах:

Высоковольтное оборудование для новых системных условий

  • требования к оборудованию переменного тока, напр., разъединителям, заземлителям, измерительным трансформаторам
  • требования к оборудованию постоянного тока, напр., выключателям, разъединителям, заземлителям, разрядникам/варисторам
  • разработки в сфере испытаний и проверок

Управление сроком службы оборудования для магистральных и распределительных сетей

  • влияние окружающих и эксплуатационных условий
  • оптимизированные методики технического обслуживания
  • методы борьбы с перенапряжениями и перегрузками

Применение средств информационных технологий для разработки и управления высоковольтным оборудованием

  • усовершенствованные средства моделирования и проектирования
  • интеграция интеллекта в высоковольтное оборудование
  • перевод данных в полезную информацию и действия
  1. Экологически чистая смесь на основе перфторкетонов в качестве альтернативной элегазу среды в высоковольтных автоматических выключателях MANTILLA, M. CLAESSENS, M. KRIEGEL (Швейцария) А3-113

В настоящее время большинство газов и технологий, предлагаемых в качестве альтернативы гексафториду серы для изоляции и коммутации, имеют экономические и технические ограничения, что препятствует их использованию. Но элегаз, широко признанный в электроэнергетике за уникальные возможности изоляции и коммутации, химическую инертность, невоспламеняемость, оказывает непосредственное влияние на окружающую среду, что вызывает тревогу у экологов.   В качестве альтернативы элегазу в стандартных высоковольтных выключателях, рассчитанных на SF6, авторы доклада предлагают к использованию смесь перфторкетонов с CO2 и O2 с низким воздействием на окружающую среду, обобщив результаты многочисленных тестов коммутации. Все эксперименты проводились в сертифицированной высоковольтной лаборатории АББ (HPL) в Бадене, Швейцария, в соответствии с требованиями IEC. Основным объяснением успешной коммутации является образование CF4 и C2F6 сразу после дуги, которые, как известно, являются превосходной газовой средой для эффективной коммутации. Также было обнаружено, что показатели теплового прерывания при SLF на 20% ниже, чем у элегаза. Выключатель, рассчитанный на 60 Гц, должен быть рассчитан на 50 Гц при том же уровне тока КЗ, если не применяются дополнительные параллельные конденсаторы. В отличие от SF6, большие молекулы PFK не рекомбинируют после дуги, а из-за добавления кислорода в значительной степени предотвращается образование токсичных продуктов разложения. Разложение PFK не является ограничивающим фактором в отношении срока службы и межремонтных периодов при использовании резервуара СВ типовых размеров.

По результатам тестов смесь на основе перфторкетонов, благодаря своим химическим и термодинамическим свойствам, имеет потенциал глобального потепления равный 1 с нулевым потенциалом для истощения озонового слоя, является негорючим и классифицируется как практически нетоксичный.

  1. Исследование автоматических выключателей в распределительных устройствах с использованием нового экологически чистого газа SILVANT, G. GAUDART, P. HUGUENOT, Y. KIEFFEL, M. PERRET, Ph. ROBIN-JOUAN, D. VIGOUROUX, R. FRAY, Y. CRESSAULT, Ph. TEULET, JY. TREPANIER (Франция-Швейцария) А3-114

Авторы представляют к рассмотрению разработку автоматического выключателя нового поколения на основе газовой смеси, известной под торговой маркой g. Использование нового экологически чистого газа отразилось на конструкции выключателя, моделировании разрыва дуги.

Бесконтактный тепловой онлайн-мониторинг электрооборудования под нагрузкой для определения уровня нагрузки и предотвращения повреждений Т. GRÄF (Германия) А3-204

Современные разработки в области микроэлектроники позволяют решать задачи в сфере передачи и распределении энергии, в частности, в докладе представлена система оперативного контроля измерений температуры в электрооборудовании при высоком напряжении с помощью миниатюрных неинтрузивных приборов с автономным питанием в определенных точках оборудования. Один из описанных методов показывает, как измерить температуру внутри распределительного устройства. Вторая разработка нацелена на предотвращение взрывов предохранителей HH-HRC. Третья технология — для   измерения контактных температур внутри газоизолированных систем. В первых двух случаях измерение температуры проводится в режиме эксплуатации с соблюдением техники безопасности без доступа к опасным зонам.

  1. DWatch — Интеллектуальный механизм для высоковольтных разъединителей цифровой подстанции E. STELLA, M. PIVATO, J.L. RAYON (Италия-Франция) А3-205

Доклад посвящен вопросам внедрения интеллекта в высоковольтное оборудование, в частности, описано применение цифрового привода для пилотных проектов высоковольтных разъединителей для сетей 145 кВ, 245 кВ и 420 кВ с точки зрения методик контроля состояния, диагностики и обслуживания.  Авторами рассматривается применение электрического привода, работающего через цифровую плату, что позволяет разъединителям иметь встроенные функции он-лайн мониторинга механического процесса и пассивного сенсора для определения температуры активной части. DWatch позволяет поддерживать реальный статус оборудования, что приводит к очевидному снижению издержек и повышению надежности.

  1. Разработка математических и физических моделей для исследования высоковольтных резистивных делителей цифровых трансформаторов напряжения ЛЕБЕДЕВ В. Д., ЯБЛОКОВ А.А. (ФГБОУ ВПО «ИГЭУ имени В.И. Ленина») А3-305

В статье рассматривается разработка и исследование высоковольтного делителя напряжения, содержащего резистивные элементы в твердотельной изоляции. Приведены анализ влияния токопроводящих элементов соседних фаз на точность измерения оптических трансформаторов напряжения, а также методы расчета резистивных делителей напряжения, которые позволяют выбирать оптимальные параметры на основе анализа тепловых и электрических полей. Авторами предоставлены результаты исследований тепловых полей, амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики экспериментальной выборки резистивного делителя напряжения.

Работа комитета В3 «Подстанции» была посвящена следующим вопросам:

Прогресс в технологиях подстанций

  • разработки в сегменте выключателей и линий с элегазовой изоляцией, включая технологии постоянного тока
  • интеграция нетрадиционных измерительных трансформаторов
  • внедрение новых материалов и технологий на подстанциях

Разработки и новые идеи в конструкции подстанций

  • внедрение МЭК 61850 на существующих подстанциях
  • повышение эксплуатационной готовности подстанций
  • решения для модульных, комплектных, быстро развертываемых и морских подстанций
  • адаптация подстанций под новые требования, предъявляемые к энергосистемам

 Прогресс в сфере управления подстанциями

  • измерение рисков и оптимизация принятия решения относительно объектов энергосистем, экономика подстанций, организация технического обслуживания
  • взаимодействие клиентов и акционеров в части проектирования и управления жизненным циклом
  • показатели производительности, остаточного ресурса, исправности и состояния оборудования подстанций.

Среди докладов комитета В3 «Подстанции» , представленных на 46 Сессии, для АО «НПО ВЭИ Электроизоляция» научный интерес представляют:

  1. Подземная линия передачи постоянного тока высокого напряжения H. KOCH, D.IMAMOVIC, B.LUTZ, K.JUHRE, T.NEIDHART, R.-D. ROGLER (Германия) В3-104

В докладе представлена технология газовой изоляции при передаче постоянного тока, представлена конструкция, выявлены физические и электрические аспекты проектирования компактной линии электропередачи HVDC.

  1. Пилотная разработка использования изоляционного газа на основе кетона на подстанции 170 кВ T.DIGGELMANN, D.TEHLAR, P.MUELLER (Швейцария) В3-105

В докладе авторы рассматривают пилотный проект применения газовой смеси C5 PFK  в качестве альтернативы элегазу на подстанции 170 кВ в Цюрихе (Швейцария). Описаны физические свойства, химический состав новой альтернативной газовой смеси, ее преимущества, делается акцент на экологичности ввиду уменьшения негативного воздействия на окружающую среду (снижение коэффициента выбросов углерода).

  1. Применение фторонитрильного газа в распредустройствах и газоизолированных линиях в качестве экологически чистой альтернативы элегазу (SF6) D. GAUTSCHI, A.FICHEUX, M.WALTER, J.VUACHET (Швейцария-Франция) В3-106

Современная наука нацелена на поиск зеленой альтернативы элегазу для высоковольтных распределительных устройств.  Авторы рассматривают результаты использования газовой смеси g3, состоящего из молекулы фторонитрила C4F7N на основе фонового газа CO2, в распределительных устройствах 145 кВ и газоизолированных линиях 420 кВ.  Испытания подтверждают экологическую чистоту g3 по сравнению с элегазом.

  1. Разработка общих технических требований к системам мониторинга и диагностики для повышения наблюдаемости подстанций Л.А. ДАРЬЯН, Р.М. ОБРАЗЦОВ (Россия) В3-213

Авторы предоставляют к рассмотрению результаты совместной работы, направленной на систематизацию и обобщение разрозненных технических требований к Автоматизированным системам мониторинга и диагностики (АСМиД) отдельных видов высоковольтного оборудования подстанций в Российской Федерации – силовых трансформаторов, высоковольтных выключателей, измерительных трансформаторов, КРУЭ, ограничителей перенапряжений, кабельных муфт, ГИЛ. Исследователи позиционируют материал как первый шаг в создании нормативно-технической базы АСМиД высоковольтного оборудования и подстанции в целом ввиду современных тенденций в сфере он-лайн мониторинга технического состояния оборудования в целях повышения управляемости подстанций.

Среди докладов исследовательского комитета С6 «Системы распределения электроэнергии и распределенная генерация», по направлениям — 1) комплексное планирование и эксплуатация для совершенствования функционирования распределительных сетей, 2) энергетическая инфраструктура для городских сетей, 3) микросети и изолированные системы —  для АО «НПО ВЭИ Электроизоляция» профессиональный интерес представляют:

  1. Умный регион – автоматизация системы распределения Z.MULLER, Z. POKORNA, S.HES (Чехия) С6-306

Smart Region — проект, реализуемый ČEZ Distribuce (DSO) в северной части Чешской Республики. Он ориентирован на автоматизацию системы распределения электроэнергии. Задачами проекта являются оценка возможностей оборудования автоматизации в условиях новой инфраструктуры и модернизации систем управления сети в целях оптимизации эксплуатации сетей MV, LV.

  1. Стратегии управления в сфере энергоаккумулирования для детерминированных и стохастических профилей питания A.OUDALOV, A.RIGAS, C. MAHIEUX (Швейцария) С6-307

В докладе рассматривается полуэмпирическая модель старения (циклического и календарного) литий-ионных аккумуляторов. Установлено, что для уменьшения старения, важно состояние заряда (SoC). Однако, из-за энергетических ограничений и внутренних потерь, восстановление состояния заряда Soc до эталонного диапазона имеет важное значение для выполнения аккумуляторных функций. Авторами предлагаются несколько схем управления состоянием заряда, дана их оценка эффективности в предсказуемой и стохастической энергетической системе хранения энергии. Результаты показывают, что потенциал увеличения срока службы зависит от степени гибкости системы управления.

  1. Интеллектуальные сети для сельской местности и E-MOBILITY -Применение силовых маршрутизаторов, аккумуляторов и виртуальных электростанций V. BUEHNER, P.FRANZ, J.HANSON, R.GALLART, S.MARTINEZ, A.SUMPER, F.GIRBAU-LLISTUELLA (Германия-Испания) С6-308

Авторы предлагают к рассмотрению два пилотных проекта в сфере интеллектуализации сети, реализуемых в Европе Well2Wheel и Smart Rural Grid. Необходимость их осуществления обосновывается эксплуатацией сети в новых условиях ввиду развития возобновляемых источников энергии и растущего спроса на электрический транспорт, что является причиной нестабильности сети (перегрузка, напряжение, отклонение), особенно в сельских распределительных сетях. Проекты объединяет использование одной и той же технологии виртуальной электростанции и ячеистой сети.

  1. Гибридная система накопления энергии для электроэнергетических систем на базе литий-ионных аккумуляторов и суперконденсаторов Жук А.З., Деньщиков К.К., Бузоверов Е.А., Новиков А.Н., Новиков Н.Л., Кучеров Ю.Н. (Россия) С6-310

Авторами разработана и испытана гибридная система накопления энергии номинальной мощностью 200 кВт и энергоемкостью 200 кВт ч. (в том числе стенд для испытаний накопителей электрической энергии мощностью до нескольких мегаватт) для обеспечения стабильности и устойчивой работы децентрализованных и нетрадиционных источников энергии, работающих как автономно, так и в составе электроэнергетических систем.  В ходе испытаний подтверждены ряд технических преимуществ использования гибридной схемы, ее экономическая эффективность.