Мониторинг подземных высоковольтных кабельных сетей

В больших городах, где прокладка воздушных линий электропередач представляет собой огромные трудности, основным средством передачи электрической энергии становятся подземные высоковольтные кабельные линии на напряжение 220 кВ и выше, что делает их основой современной энергосистемы города.

Несмотря на то, что кабельные линии широко используются уже на протяжении половины века, только сейчас современные технологии проектирования и производства позволяют стать им эффективной альтернативой воздушных линий электропередач.

Отличительными возможностями высоковольтных кабельных линий являются:

• Гибкость при проектировании систем энергоснабжения

Подземные кабели обладают уникальными свойствами по передаче энергии – они невидимы на поверхности земли и не требуют глубокого закапывания, не излучают электрических полей и могут быть спроектированы, так что бы не излучать магнитные поля, имеют улучшенные характеристики по потери мощности, высокую стойкость при аварийных нагрузках. В результате подземные кабели можно использовать в местах плотной застройки, реках и сложных геологических условиях, местах, где требуется сохранение окружающей среды, ландшафтов, значимых строений, памятников искусства, местах зарезервированных для будущего строительства и т.п.

• Высокая рентабельность

Основным сдерживающим фактором использования подземных кабелей в прошлом была их высокая стоимость. Сегодня себестоимость их производства значительно снизилась за счет применения новых технологий и увеличения производительности оборудования, что приблизило стоимость подземных кабельных сетей к стоимости воздушных линий электропередач. Это означает, что проектировщики систем электроснабжения все чаще будут останавливать свой выбор на подземных кабельных сетях как на экономически выгодном и технологически эффективном средстве создания энергетической системы города.

Особенно необходимо подчеркнуть, что подземные кабельные сети не только снижают визуальное воздействие, но и значительно сокращают стоимость обслуживания по сравнению с воздушными линиями. Они так же менее восприимчивы к тяжелым погодным условиям таким как: штормы, землетрясения. В дополнение скажем, что подземные кабели содержат большое количество меди, наиболее токопроводящего металла, в результате чего на 30% снижаются потери при высоких нагрузках по сравнению с воздушными линиями электропередач, а следовательно повышается рентабельность всей энергосистемы.

• Повышенная надежность

Современные кабельные сети используют поперечно сшитый полиэтилен (XLPE) в качестве основного изоляционного материала, который уже 20 лет подтверждает свою высокую надежность.

• Снижение потерь мощности (Энергосбережение)

Подземные высоковольтные кабели используют в качестве проводника более эффективные медные сплавы, которые работают при более низких температурах. Сочетание этих особенностей позволяют снабжать электроэнергией потребителей с максимальной эффективностью, что особенно важно в целях сохранения окружающей среды и экономии энергоресурсов.

• Продвинутые технологии монтажа

Новые технологии сочленения участков кабеля и прокладки его в грунте позволяют реализовывать проекты создания энергетических систем в течение нескольких месяцев притом что раньше на это уходили годы. В тех местах, где невозможно прокапать кабельную траншею или канал, кабели монтируются в туннелях. В некоторых случаях использование существующих туннелей позволяет значительно снизить стоимость работ.

• Возможность мониторинга состояния кабеля

Для сокращения времени аварийного отключения, операторы энергетических систем могут измерять температуру высоковольтного кабеля по всей его длине с шагом полметра с помощью оптического волокна вмонтированного в наружную оболочку кабеля. Такой мониторинг позволяет управлять общей нагрузкой всей сети, оптимально перераспределяя её между линиями не допуская перегрузок. В случае повреждения кабеля вследствие перегрузки или внешнего воздействия система мониторинга с точностью до метра определит место повреждения, что значительно сократит время на устранение аварии.

Интеллектуальная система мониторинга высоковольтных кабельных сетей ПТС-1000 позволяет решить три основных проблемы эксплуатации подземных кабелей из сшитого полиэтилена, которые в значительной степени определяют его срок службы в связи с технологическими особенностями конструкционных материалов:

Обладая этой информацией, эксплуатирующая организация может оперативно определять остаточный срок службы высоковольтного кабеля, а, следовательно, более эффективно управлять своими капиталовложениями.

Интеллектуальная система мониторинга высоковольтных кабельных сетей ПТС-1000

Система мониторинга высоковольтных кабельных силовых линий основана на современной технологии распределённого измерения температуры оптоволокна (Distributed Fiber-Optic Sensing)

Данная технология позволяет проводить высокоточные измерения температуры по всей длине высоковольтного кабеля в реальном времени более чем в 40000 точках с разрешающей способностью 1 метр с помощью многомодового оптического волокна вмонтированного в кабель.

Система ПТС-1000 позволяет:

• Получать данные о температурном профиле высоковольтного кабеля в реальном времени для постоянного мониторинга состояния кабеля и раннего выявления пожаров и аварийных ситуаций.
• Использовать температурные данные для динамического управления нагрузкой высоковольтной сети.
• Точно (до 50 см) определять места локальных перегревов и выдавать аварийные сообщения на пульт диспетчерской с указанием расположения аварийного участка.
• Вести историческую базу данных температурных профилей высоковольтной сети как локально, так и на специализированных удаленных серверах.

Система ПТС-1000 состоит из:

• Измерительной аппаратуры (19" стойка).
• Оптического волокна являющегося чувствительным элементом системы, которое расположено внутри изоляционного слоя высоковольтного кабеля.

Возможности программного обеспечения системы ПТС-1000:

Программное обеспечение, встроенное в прибор позволяет функционировать ему как автономно, включая такие функции как автозапуск, внутренняя диагностика, так и в составе сети, поддерживая удалённое управление.

Информация и тревоги могут быть переданы на удалённые системы посредством следующих интерфейсов: Ethernet, USB, MODBUS, RS232, RS485, GPIB и сухих контактов.

Отдельные отрезки кабельной сети могут быть идентифицированы при помощи системы распределённого термометрирования как различные зоны, допускающие специфические условия тревог для каждой секции. Для каждой зоны может быть легко сконфигурировано несколько порогов и скорость изменения температуры.

Один прибор распределенного термометрирования способен отслеживать до 16 высоковольтных кабельных линий (1 линия - 3 фазы).

Применение архитектуры клиент-сервер позволяет значительно расширить возможности системы мониторинга по обеспечению доступа к получаемым данным многих удалённых пользователей.

Данные, получаемые отдельными приборами, сохраняются локально и, по необходимости, передаются на главный узел, который аккумулирует в себе измерения, проводимые в различных зона распределённой кабельной сети. Удалённый доступ пользователей непосредственно к измерительному оборудованию невозможен из соображений безопасности. Пользователи имеют доступ к серверу данных, который, в свою очередь, осуществляет обмен с отдельными приборами.

Принципы работы системы ПТС-1000:

Принцип работы основан на измерении спектрального состава обратного (Рамоновского) рассеяния мощного импульса лазера в оптическом световоде. Отношение Стоксовой и Антистоксовй спектральных составляющих пропорционально температуре оптического волокна.