Сокращение потерь энергии непрерывным контролем частичных разрядов

В современных системах распределения электроэнергии одной из наиболее важных задач является минимизация потерь энергии. В этой статье рассматриваются виды потерь в системах распределения электроэнергии, подчеркивается важность мониторинга частичных разрядов и рассматривается роль измерительных машин в традиционной практике технического обслуживания.

Каковы основные виды потерь энергии?

Потери энергии в распределительных сетях можно разделить на три основных типа:

• Потери Джоуля: Возникают из-за сопротивления проводников, что приводит к рассеиванию тепла. Эти потери можно уменьшить, оптимизировав поток энергии в сети, например, изменив конфигурацию распределительных линий, чтобы минимизировать рассеивание энергии, связанное с сопротивлением.
• Потери от коронных разрядов: Коронные разряды, разновидность частичных разрядов, возникают в неоднородных электрических полях. Их возникновению способствуют такие факторы, как кривизна проводника, загрязнения поверхности или налипание льда. Эти разряды приводят к утечке заряда, вызывая потери энергии, которые при определенных условиях могут достигать 150 % от обычных уровней потерь.
• Потери утечки, возникающие при протекании тока по загрязненным изоляторам, например, покрытым пылью или льдом. Эти токи сопровождаются частичными разрядами, которые ухудшают изоляцию и увеличивают потери, создавая проводящие дорожки вдоль поверхности изолятора.

Как контроль частичных разрядов позволяет бороться с потерями энергии?

Установка датчиков частичных разрядов вблизи энергетического оборудования, например, подстанций или трансформаторов, позволяет осуществлять непрерывный мониторинг этих явлений. Такой подход обеспечивает несколько ключевых преимуществ:

• Предотвращение кризисов: Частичные разряды указывают на ухудшение изоляции, что позволяет своевременно проводить техническое обслуживание и снижает риск выхода оборудования из строя.
• Оптимизация потерь: Выявление участков с высокой активностью разряда позволяет целенаправленно модернизировать систему, например, использовать полуизолированные проводники, снижающие потери от коронного разряда.
• Эффективное планирование технического обслуживания: Контроль изоляции в режиме реального времени может заменить традиционные методы проверки, такие как периодические испытания с помощью кабелеукладчиков.

Традиционная инспекция с помощью кабельных испытательных машин: есть ли в ней смысл?

До появления систем непрерывного мониторинга команды технического обслуживания в значительной степени полагались на автомобили для испытания кабелей, чтобы оценить состояние изоляции электрооборудования. Эти автомобили, как правило, оснащены высоковольтными измерительными приборами и служат в качестве передвижных диагностических лабораторий. На практике эксплуатация таких автомобилей сопряжена со значительными логистическими трудностями.

Автомобиль может выполнять в среднем пять проверок в день, часто охватывая большие географические районы. Например, компания E.ON эксплуатирует 19 623 подстанции в Чешской Республике, что требует примерно 4 000 ежегодных проверок, или около 20 проверок в день во всех регионах.

Автомобили должны совершать круговые поездки на различные подстанции, что увеличивает расход топлива и эксплуатационные расходы. Эти подстанции часто расположены как в городских, так и в сельских районах, причем в сельской местности требуется большее расстояние для поездок. Это влияет на эффективность традиционного технического обслуживания и подчеркивает преимущества внедрения систем непрерывного мониторинга.

Среднее расстояние для одного осмотра станций в Южночешском крае, с отправной точкой в Ческе-Будеёвице, составляет 36,8 км. Обратите внимание, что на протяжении всего пути бортовое оборудование автомобилей работает от двигателя, что еще больше увеличивает расход энергии.

Погода: еще один фактор, существенно влияющий на потери энергии

Исследования показывают, что погода существенно влияет на возникновение частичных разрядов. Хотя средние значения потерь часто основываются на метеорологических данных, местные условия — например, частые туманы, морозы в горных районах или промышленная пыль вблизи заводов — могут привести к более высоким фактическим потерям.

В следующих таблицах показаны общие технические потери в Моравской части системы электропередачи, исходя из текущей погоды:

---

Каковы экономические преимущества мониторинга частичных разрядов?

Внедрение систем мониторинга частичных разрядов дает значительные финансовые и эксплуатационные преимущества:

1. Снижение затрат на техническое обслуживание: Автоматизированные системы мониторинга снижают потребность в трудоемких проверках с помощью измерительных машин.
2. Повышенная эксплуатационная безопасность: Раннее обнаружение проблем сводит к минимуму риск возникновения неисправностей, которые могут привести к дорогостоящему ремонту и угрозе безопасности, например, пожару.
3. Обоснованные инвестиционные решения: Данные о потерях могут служить руководством для внедрения передовых технологий, таких как изолированные проводники в зонах с высоким уровнем потерь.

Тематическое исследование: Анализ потерь энергии в Чешской Республике

Энергетическая компания E.ON эксплуатирует более 19 600 подстанций в Чешской Республике и ежегодно проводит около 4 000 проверок с помощью испытательных автомобилей. Каждый автомобиль ежедневно проводит пять проверок, охватывая оборудование, распределенное по крупным регионам. Автомобили должны совершать круговые поездки на каждую подстанцию, причем среднее расстояние поездок зависит от региональных факторов. Кроме того, бортовое оборудование зависит от мощности двигателя, что увеличивает эксплуатационные расходы.

Аналогичным образом, компания ČEZ Distribuce сообщила о средних потерях в 41 кВт-ч/км на своих высоковольтных линиях в 2019 году. Из них примерно 20 % были связаны с коронными разрядами. Внедрение мониторинга в режиме реального времени и модернизация инфраструктуры позволяют значительно сократить такие потери.

Заключение

Внедрение непрерывного мониторинга частичных разрядов представляет собой большой шаг вперед в повышении эффективности и безопасности энергетических систем. Эта технология не только минимизирует потери, но и улучшает планирование технического обслуживания и принятие инвестиционных решений. По мере роста спроса на устойчивую энергию внедрение таких инноваций будет иметь большое значение для решения будущих задач.

Хотите свести к минимуму потери энергии?