Причины отключений в сельских электрических сетях и их структурирование

Классификация плановых и аварийных отключений предложена в работе [1], где рассмотрены также мероприятия по повышению надёжности электроснабжения потребителей. В указанном источнике плановые отключения делятся на технические и экономические, а аварийные - на отключения из-за природных явлений и других причин [1].

Интересные статистические данные приводятся по технологическим нарушениям электрических сетей Нижегородской области. Они структурированы следующим образом по классам напряжения: 0,4 кВ — 72 %; 6-10 кВ - 27 %; 35-110 кВ - 1 %. Отмечено, что причинами технологических нарушений являются дождь, снег, ветер, ошибки персонала, воздействие птиц, дефект конструкции, износ оборудования. В 58 % отключений причина отключений неизвестна [2].

По Дальневосточному региону отмечается сезонный характер отключений в электрических сетях. Выделены следующие причины отключений в электрических сетях напряжением 6-10 кВ: повреждение опоры (11%), повреждение изоляции (22%), повреждения на участках смежных организаций (11%), перекрытия на проводах ВЛ (13%), повреждение провода, грозозащитного троса, шлейфа (17%), падение деревьев на провода (12%), прочие (15%) [3].

Анализ количества и причин отключений воздушных линий 0,4 кВ на примере Кондровского района Калужской области выявил, что основными причинами являются повреждение проводов, грозовые перекрытия изоляции, ветровые нагрузки, ослабление прочности деталей опор [4].

Причины отключений ВЛ 0,4-20 кВ распределились в исследовании [5] следующим образом: воздействие сторонних лиц и организаций 1%; неудовлетворительное техническое состояние оборудования сети 23%; воздействие неблагоприятных природных явлений 31%: несвоевременное выявление дефектов 45%. Авторами обоснована актуальность внедрения информационно-измерительной системы контроля параметров воздушных линий электропередачи.

Анализируются приютны аварийных отключений в разных регионах и странах, величины недоотпуска электроэнергии с учётом времени года и другими авторами [6, 7, 8]. Ими предлагаются решения по организации телеметрического контроля состояния изоляции воздушных линий электропередачи.

Исследуются плановые перерывы в электроснабжении с целью создания алгоритмов комплексной оценки надежности электроснабжения и качества электроэнергии [9].

Анализ указанной и другой литературы не выявил однозначной классификации причин отключений.

Существует Приказ Минэнерго РФ № 6 76 от 26.07.2017 [10]. в котором регламентирована в определённой мере оценка технического состояния линий электропередач на напряжение 35 кВ и выше. Классификация причин отключений в электрических сетях более низкого класса напряжения не нормирована. Поэтому журналы фиксации отключений заполняются специалистами электросетевых организаций в свободной форме, что вносит многочисленные неточности и затрудняет обработку статистических данных. Это затрудняет рациональный выбор мероприятий по повышению надёжности электроснабжения.

Материалы и методы исследования.

Для структурирования причин отключений исследованы журналы фиксации отключений по электрическим сетям напряжением 0,4 кВ Орловской области за 2018-2023 годы. В журналах отмечены факты отключения с указанием времени возникновения и окончания, количестве и мощности отключенных потребителей, выявленных причинах отключений. Отключения были классифицированы по причинам и количеству по месяцам. Близкие формулировки причин объединялись и количество отключений по ним суммировалось. Выявлены следующие причины: потребительское; перегорание предохранителя; не выявлено; схлёстывание проводов; обрыв провода; падение деревьев, веток; гололёдно-ветровые нагрузки, ветер, гололёд; перекрытие проводов по стороннему предмету; атмосферные перенапряжения, гроза; повреждение проводов и опор техникой; внутреннее повреждение автоматического выключателя; падение опоры; пробой изолятора; окисление контактных соединений; превышение габарита стрелы провеса; деятельность сторонних лиц; деятельность животных и птиц; пожар; ремонт трансформатора.

Наблюдается неравномерность распределения отключений по месяцам и по причинам отказа. На летний период количество отключений заметно увеличивается. Если рассматривать все причины, то в летние месяцы отключений в 2,4 раза больше, чем в зимние, в 2 раза больше, чем в весенние и в 1,8 раз больше, чем в осенние. Рост числа отключений с мая по август связан с высокой грозовой активностью, периодом отпусков и дачным сезоном. В октябре перед началом отопительного сезона и началом холодов наблюдается увеличение количества отключений, связанных с увеличением нагрузки на электрические сети.

Диаграмма, приведённая на рисунке 1, позволяет выделить наиболее значимые причины отключений.

Падение

Гололёдно-ветровые

Рисунок 1 - Диаграмма отключений в электрических сетях 0,4 кВ

Наибольшее количество причин отключений связано с: 1 - потребителем (4518 откл); 2 - перегоранием предохранителя (1109 откл.); 3 - не выявленными причинами (795 откл.); 4 -схлестыванием проводов (561 откл.); 5 - обрывами проводов (477 откл.); 6 - падением деревьев, веток (348 откл.); 7 - гололёдно-ветровыми нагрузками (333 откл.). В сумме на 7 указанных причин из 19 приведённых в таблице приходится 93% всех отключений. Остальные 7% отключении приходятся на прочие причины. Самой частой причиной является потребитель, то есть отключение происходит из-за повреждений в сети, или оборудовании, находящемся на балансе потребителя.

Из диаграммы следует, что основное внимание электросетевых организаций должно быть сосредоточено на создании и совершенствовании систем мониторинга, защиты и автоматики в сетях 0,4 кВ. Это даст возможность прогнозировать развитие дефектов, своевременно выявлять причины отключений в том числе в сетях потребителей. Своевременное выявление отключении позволит сократить время перерывов вэлекгроснабжении за счёт оперативной реакции соответствующих служб.

Перспективным является использование секционирования линий 0,4 кВ, так как повреждение, например, ввиду короткого замыкания, обрыва провода, часто находится не в начале, а в середине, или конце линии. Это характерно при потребительских отключениях, схлестывании проводов, падении деревьев и в других случаях. Секционирование позволит сократить число отключенных потребителей и недоотпуск электроэнергии, повысит защищённость линий от удалённых коротких замыканий. Также оно позволяет сократить продолжительность плановых перерывов в электроснабжении за счёт обеспечения возможности обслуживания и ремонта линии электропередачи с отключением только отдельных их участков [И, 12].

Результаты и их анализ.

Для удобства использования и унификации причин отключения в распределительных электрических сетях предлагается классификация, представленная в таблице 1. Причины отключений предлагается подразделять на 2 крупных блока: преднамеренные и аварийные. Далее каждый блок включает в себя перечень причин отключений, разбиваемый более подробно.

Для удобства использования при заполнении журнала фиксации отключений причины кодируются. В коде указываются:

• -    вид отключения (ПО — преднамеренное отключение, АС - аварийная ситуация);

• -    причина отключения (численное обозначение);

• -    конкретизация причины отключения (численное обозначение);

• -    примечания (численное обозначение).

Таблица 1 - Классификация причин отключения сельских электрических сетей

Причины отключений	Преднамеренные отключения (ПО)	1	Неотложное
		2	Неплановое
		3	Плановое
		4	Потребительское
	Аварийные отключения (АО)	1	Воздействие природно-климатических факторов
		2	Деятельность сторонних лиц
		3	Не выявлено
		4	Неисправность РЗиА
		5	Падение деревьев, веток
		б	Повреждение оборудования
		7	Повреждение опор и линейной арматуры
		8	Повреждение проводов и кабелей
		9	Пожар
		10	Превышение габарита стрелы провеса
		И	Срабатывание РЗиА без указания причины

В таблице 1 приведены и кодовые численные обозначения видов и причин отключений. Конкретизация причин отключений для преднамеренных отключений разработана, но в таблице 1 не указана ввиду большого объёма конкретизаций. Например, для причины 7 «повреждение опор и линейной арматуры» конкретизация имеет следующие обозначения: 1 - падение опоры; 2 - перекрытие изолятора; 3 - повреждение опоры; 4 -повреждение траверсы; 5 - пробой изолятора; 6 - другое.

Тогда, например, перекрытие изолятора будет иметь шифр АО. 7.2, где АО - первая позиция в коде (вид отключения - аварийное отключение), 7 - вторая позиция в коде (причина отключения - повреждение опор и линейной арматуры), 2 — третья позиция в коде — конкретизация причины отключения, в данном примере - перекрытие изолятора.

Классификация причин отключений позволит значительно упростить заполнение и обработку данных по отключениям, например, в таблицах Exel при заполнении журнала фиксации отключений работник выбирает позицию кода, а не формулирует причину словами. Пояснения даются им только для позиции «другое». Это уменьшает долю ошибок и упрощает выявление наиболее значимых причин отключений. За счёт этого более рационально выбираются и разрабатываются меры по сокращению числа отключений. Значительно возрастут возможности использования для этого и средств искусственного интеллекта.

Выводы

Анализ литературных источников показал, что отсутствует единая структура причин отключений в сельских электрических сетях классов напряжения ниже 35 кВ. Ввиду этого затруднено правильное определение причин отключений и из-за многообразия факторов и многосторонней их связи между собой, имеется сложность выявления первопричины отключения.

Предложена структура причин отключений на основе обработки статистических данных, предполагающая разделение отключений по видам на преднамеренные и аварийные, а также указывающая причины отключений и их конкретизацию. Использование данной структуры упрощает обработку данных по отключениям, выявление наиболее значимых причин и первопричин отключений и выбор мер по сокращению числа отключений.