Опыт эксплуатации: непрерывный мониторинг температуры на подстанциях 110 кВ Хойхоп и 22/0,4 кВ Аохай (EVNNPC)
Результаты опытно-промышленного внедрения беспроводного непрерывного теплового контроля (CTM) в распределительных сетях Вьетнама. Сопоставление с руководствами IEEE Std 2969-2025, CIGRE TB 999 и стандартом NFPA 70B (2026). Авторы: Nguyễn Cao Ninh, Bùi Việt Hùng, Vũ Công Thức, Nguyễn Văn Ba, Trần Anh Tùng — VTI Corp, Ханой. Опубликовано: 30 сентября 2026 г.
Краткое содержание. С ноября 2023 года компания VTI Corp развернула систему беспроводных датчиков температуры на двух энергообъектах компании EVN Vinh Phuc (Северная электросетевая корпорация Вьетнама, EVNNPC): узловой ПС 110 кВ Хойхоп и распределительной ТП 22/0,4 кВ Аохай. В непрерывном режиме 24/7 контролируются более 20 критических контактных соединений с синхронной регистрацией тока нагрузки, напряжения и фазной асимметрии.
Система заблаговременно обнаружила два развивающихся контакта до возникновения аварийной ситуации. На ПС Хойхоп зафиксирован межбазовый перегрев ввода 110 кВ силового трансформатора 63 МВА Т2 в часы вечернего пика нагрузки. На ТП Аохай выявлен аномальный нагрев фазы С автоматического выключателя (MCCB). Эксплуатационный персонал провел осмотр 21.11.2023 и устранил дефект 27.11.2023, после чего тепловой режим нормализовался. Показания датчиков совпали с данными тепловизора с расхождением от 0,4 до 3,2 °C.
Методика соответствует руководству IEEE Std 2969-2025 (CTM для КРУ до 52 кВ), относится к категории «энергонезависимых термодатчиков» (Таблица 2.8-1 брошюры CIGRE TB 999) и допускается стандартом NFPA 70B (2026, п. 7.2.1.2 и 7.4.5).
Основные параметры проекта
- Эксплуатирующая организация
- Компания EVN Vinh Phuc — Северная электросетевая корпорация (EVNNPC), Вьетнам
- Объекты внедрения
- Подстанция 110 кВ Хойхоп; распределительная подстанция 22/0,4 кВ Аохай
- Начало непрерывного контроля
- Ноябрь 2023 г.
- Объем точек измерений
- Более 20 точек прямого контактного контроля, регистрация тока нагрузки, напряжения и асимметрии фаз
- Контролируемое оборудование
- Трансформаторы тока, разъединители, выключатели, высоковольтные и низковольтные вводы силовых трансформаторов, фланцы баков, вводные и отходящие выключатели MCCB 0,4 кВ
- Сходимость с тепловизором
- Расхождение 0,4–3,2 °C относительно переносного инфракрасного тепловизора
- Выявленные дефекты
- 2 дефекта — ввод 110 кВ трансформатора Т2; контакт фазы С выключателя MCCB (0,4 кВ). Все устранены эксплуатацией
- Первичная публикация
- Electrical Engineering Portal, 05.01.2026
Почему контактным узлам подстанций необходим непрерывный контроль?
Большинство тепловых аварий на подстанциях начинается в электрических контактных соединениях. Болтовые соединения сборных шин ослабевают от циклов температурного расширения. Кабельные наконечники теряют качество опрессовки. Контакты коммутационных аппаратов окисляются и изнашиваются механически. При росте переходного сопротивления локальный нагрев лавинообразно нарастает по закону Джоуля-Ленца (I²R). Отчет CIGRE TB 999 (раздел 2.2.1) описывает цепь развития дефекта: ухудшение контакта → рост сопротивления → локальный перегрев → окисление поверхности → дуговой пробой изоляции.
Периодический контроль переносным тепловизором остается распространенной практикой обслуживания. Однако он имеет три принципиальных ограничения:
- Фиксация состояния только в момент съемки: контакт перегревается в часы вечернего пика нагрузки, но при дневном осмотре с низкой нагрузкой температура соединения выглядит нормальной.
- Отсутствие прямой оптической видимости: контактные соединения внутри закрытых отсеков КРУ, кабельных каналов или под защитными силиконовыми колпаками не видны внешнему тепловизору.
- Редкая периодичность осмотров: обходы проводятся раз в месяц, квартал или год; дефект контакта может развиться и привести к аварии в промежутке между плановыми проверками.
Опрос CIGRE в брошюре TB 999 (стр. 197) показал показательную картину: 94,34% электросетевых компаний до сих пор используют ручные осмотры, а 75,47% применяют периодическую тепловизионную съемку на объектах ВН-СН. Непрерывный контроль 24/7 (CTM) закрывает риски аварий между плановыми обходами.
Оборудование и контролируемые узлы на объектах
Подстанция 110 кВ Хойхоп
Беспроводные датчики прямого монтажа установлены в 11 точках ОРУ 110 кВ: на трансформаторах тока, разъединителях и выключателях. На силовом трансформаторе Т2 (115/38,5/23 кВ, мощность 63 МВА) датчики закреплены на вводах высшего (ВН), среднего (СН) и низшего напряжения (НН), а также на фланцах бака. Дополнительно установлен стационарный инфракрасный тепловизор для общего контроля трансформатора.
Распределительная подстанция 22/0,4 кВ Аохай
На распределительной ТП датчики смонтированы на выводах трансформатора, ошиновке вводного выключателя MCCB и отходящих линиях щита 0,4 кВ. Встроенные трансформаторы тока регистрируют фазные токи, напряжение и асимметрию нагрузки синхронно с температурными данными.
Контролируемые параметры и логика предупредительной сигнализации
Комплекс непрерывно собирает данные более чем по 20 точкам: температура вводов, контактов коммутационных аппаратов, масла трансформатора и окружающего воздуха. Данные отображаются в веб-интерфейсе и мобильном приложении. Настроены четыре алгоритма предупредительной сигнализации:
- Сигнализация перегрева: по абсолютному температурному порогу или по разности температур одноименных фаз одного присоединения;
- Сигнализация токовой перегрузки: при превышении измеренным током номинального значения аппарата;
- Сигнализация по напряжению: при выходе напряжения за допустимый технологический диапазон;
- Сигнализация фазной асимметрии: по величине расхождения фазных токов нагрузки.
Межбазовое сравнение температур признано наиболее чувствительным методом. Фазы одного присоединения несут одинаковый ток, поэтому опережающий нагрев одной фазы указывает на контактный дефект.
Точность измерений в сравнении с тепловизором
Показания контактных датчиков сопоставлялись с замерами профессионального переносного тепловизора. Расхождение составило от 0,4 °C до 3,2 °C, что укладывается в суммарную погрешность контактного датчика и ручного тепловизора. Портативные тепловизоры имеют базовую погрешность ±2 °C или ±2% и сильно зависят от коэффициента излучения поверхности и угла съемки.
Руководство IEEE Std 2969-2025 (Приложение A.2) подчеркивает ключевой принцип: «Абсолютная точность измерений менее важна, чем своевременное выявление температурного тренда во времени». Непрерывный тренд нагрева одной фазы дает эксплуатационному персоналу надежную базу для принятия решений, недостижимую при разовых замерах.
Фактически выявленные дефекты оборудования
Ситуация 1 — Ввод 110 кВ трансформатора Т2, ПС Хойхоп
Температура вводов 110 кВ фаз А и С трансформатора Т2 заметно возрастала в часы вечернего пика нагрузки, вызывая срабатывание сигнализации межбазовой разности фаз. Контрольная тепловизионная съемка подтвердила локальный перегрев ввода. Поскольку нагрев возникал в вечерний пик, дневные плановые осмотры не могли зафиксировать этот дефект.
Ситуация 2 — Фаза С автоматического выключателя MCCB, ТП Аохай
Система зафиксировала ускоренный рост температуры на фазе С отходящего выключателя MCCB 2 в щите 0,4 кВ. Специалисты выехали на объект 21.11.2023 и подтвердили контактный перегрев. В плановое технологическое окно 27.11.2023 фидер был обесточен, контактные поверхности зачищены, а болты затянуты с нормированным моментом. После включения под нагрузку температура фазы С нормализовалась — дефект устранен за неделю без аварийного отключения потребителей.
Опыт эксплуатации и технические решения нового поколения
Опытная эксплуатация 2023 года выявила практические нюансы, которые учтены в современной серийной продукции VTI-TS:
| Опыт внедрения 2023 года | Техническое решение в серии VTI-TS |
|---|---|
| Необходимость отключения напряжения при монтаже или замене. | Требование безопасности сохранено: монтаж ведется на отключенном, заземленном и проверенном оборудовании в плановое окно. Повторные отключения исключены: датчики не содержат батарей и не требуют замены элементов питания. |
| Стесненные габариты ячеек 0,4 кВ затрудняли установку внешних трансформаторов питания. | Отдельные трансформаторы тока требуются только при детальном учете электрических параметров. Сам датчик VTI-TS полностью автономен и собирает энергию электромагнитного поля проводника при токе от 1 А. |
| Сбои каналов передачи данных по сотовой связи 3G/4G или Wi-Fi подстанции. | Шлюз GW22 / GW22-D оснащен промышленным портом Ethernet RJ45 (Modbus TCP и MQTT) для проводного подключения к сети подстанции. ПО VTI развертывается локально on-premises с соблюдением требований кибербезопасности. |
Сопоставление с руководствами IEEE 2969, CIGRE TB 999 и стандартом NFPA 70B
Опытные объекты охватывают три класса напряжения (110 кВ, 22 кВ и 0,4 кВ). Нормативные документы имеют различные области применения. Следует отметить, что технические руководства содержат рекомендации по передовой практике. Ниже приведено сопоставление ключевых положений стандартов:
| Документ / Стандарт | Область применения | Ключевые положения | Применение на опытных объектах |
|---|---|---|---|
| IEEE Std 2969-2025 Руководство по CTM для КРУ и щитов MCC до 52 кВ | ≤ 52 кВ | Раздел 1.2: CTM дополняет или заменяет периодический тепловизионный контроль. Раздел 5.3.1(d): контроль слабонагруженных контактов. Разделы 5.5.1 / 5.6.1: датчики не должны снижать уровень изоляции. Приложение A.2: температурный тренд информативнее абсолютной точности. | Оборудование 22 кВ и 0,4 кВ на ПС Аохай, включая выключатель MCCB (Ситуация 2). |
| CIGRE TB 999 (JWG B3.D2.62, 2026) Мониторинг и управление жизненным циклом подстанций с помощью датчиков и технологий IoT | Все классы напряжения | Таблица 2.8-1: для теплового контроля трансформаторов и выключателей на ступенях ВН-СН и СН-НН рекомендованы автономные датчики со сбором энергии (energy harvesting thermal sensor). Раздел 1.2.4: устойчивый тренд перехода от проводных к беспроводным датчикам температуры. | ОРУ 110 кВ и вводы трансформатора Т2 на ПС Хойхоп (Ситуация 1) — выше диапазона 52 кВ стандарта IEEE 2969. |
| NFPA 70B (Издание 2026) Стандарт технического обслуживания электрооборудования | Программы ТОиР промышленного электрооборудования и подстанций | Раздел 7.2.1.2: разрешено применение стационарных термодатчиков для контроля контактных соединений и муфт. Раздел 7.4.5: непрерывный стационарный CTM допускается взамен инфракрасных съемок по п. 7.4.1–7.4.4. Раздел 9.1.1.1: непрерывный контроль позволяет обоснованно продлевать межремонтные интервалы. | Щит 0,4 кВ на ПС Аохай; актуально для промышленных предприятий и энергообъектов с регламентами на основе NFPA 70B. |
Важное предупреждение для предприятий по стандарту NFPA 70B: по разделам 9.2.1.1–9.2.1.3 неустраненные сигналы тревоги переводят оборудование из Состояния 1 (интервал 60 месяцев по Таблице 9.3.2) в Состояние 3 (сокращение до 12 месяцев). Ложные срабатывания (nuisance alarms) повышают эксплуатационные затраты. Алгоритм фазного сравнения температур VTI надежно отсекает ложные тревоги от колебаний нагрузки и погоды.
Серийная линейка датчиков непрерывного контроля VTI-TS
Серийная система непрерывного температурного мониторинга VTI построена на базе беспроводных датчиков серии VTI-TS (ранее TBR22) и шлюзов сбора данных GW22 / GW22-D.
| Параметр | VTI-TS-22 | VTI-TS-26 |
|---|---|---|
| Типовое применение | Закрытые ячейки КРУ, щиты MCC, распределительные щиты 0,4 кВ | ОРУ открытых подстанций, вводы силовых трансформаторов, разъединители, удаленные узлы |
| Электропитание | Сбор энергии электромагнитного поля проводника с током, без батарей, рабочий ток от 1 А. Версия со встроенной батареей доступна для обесточенных узлов. | |
| Высоковольтные испытания | Частичные разряды (ЧР) < 10 пКл при напряжении 500 кВ (факт 8,7 пКл по HVLAB D04.24/BBTN-01). Грозовой импульс −1500 кВ для версии с батареей (HVLAB D12.23/BBTN-02, VILAS 491). | |
| Диапазон измерений | −40...+125 °C | |
| Радиоинтерфейс | Bluetooth Low Energy 2,4 ГГц, дальность около 100 м | LoRa AS923, дальность до 3 км прямой оптической видимости |
| Интервал передачи данных | Адаптивный алгоритм, автоматически от 5 до 30 минут в зависимости от динамики нагрева | |
| Шлюз сбора данных Gateway | GW22 / GW22-D (двухдиапазонный): до 1000 датчиков на шлюз, проводной порт Ethernet, протоколы Modbus TCP и MQTT для передачи в SCADA/DCS/АСУ ТП. | |
Часто задаваемые вопросы
Что представляет собой непрерывный тепловой контроль (CTM) на подстанциях?
CTM — это метод постоянного круглосуточного измерения температуры токоведущих контактных соединений стационарными датчиками взамен периодических тепловизионных осмотров. Руководство IEEE Std 2969-2025 регламентирует применение CTM в распределительных устройствах и щитах управления двигателями до 52 кВ.
Какой тип датчиков рекомендует отчет CIGRE TB 999 для контроля трансформаторов и выключателей?
В таблице 2.8-1 брошюры CIGRE TB 999 для контроля трансформаторов и выключателей ВН-СН и СН-НН указаны энергонезависимые термодатчики (energy harvesting thermal sensor). Датчики VTI-TS относятся к этому классу.
Допускает ли стандарт NFPA 70B замену тепловизионных обходов системой непрерывного контроля?
Стандарт NFPA 70B (издание 2026, п. 7.4.5) разрешает применять стационарные приборы непрерывного контроля взамен периодических тепловизионных обследований. Это допускается при постоянном охвате всех критических узлов оборудования.
Насколько показания беспроводных датчиков расходятся с ручным тепловизором?
В ходе испытаний на двух подстанциях EVNNPC разница показаний датчиков VTI и портативного тепловизора составила 0,4–3,2 °C. Динамика температуры во времени и разность фаз дают гораздо больше ценных данных, чем разовый замер.
Требуется ли отключение напряжения при монтаже датчиков?
Да. Монтаж выполняется при полностью выведенном, заземленном и проверенном на отсутствие напряжения оборудовании в плановое окно. После монтажа приборы работают годами без повторных отключений, поскольку не содержат химических батарей и не требуют обслуживания питания.
Каков минимальный рабочий ток линии для питания датчиков VTI?
Автономный датчик VTI-TS устойчиво передает данные при первичном токе в проводнике от 1 А. Для обесточенных узлов или нормально разомкнутых заземляющих ножей доступна версия датчика со встроенным элементом питания длительного ресурса.
Источники публикации и цитирования: Статья подготовлена на основе отчета VTI Corp «A Case Study of Substation Temperature Monitoring System», опубликованного на отраслевом портале Electrical Engineering Portal 05.01.2026, с актуализацией технических параметров и нормативных документов.
Список литературы:
[1] IEEE Std 2969-2025, IEEE Guide for Continuous Thermal Monitoring of Switchgear and Motor Control Centers up to 52 kV.
[2] CIGRE Technical Brochure 999, Lifelong Supervision and Management of Substations by Use of Sensors, Mobile Devices, Information and Communication Technologies, JWG B3.D2.62, август 2026 г.
[3] NFPA 70B, Standard for Electrical Equipment Maintenance, издание 2026 г.
Связанные разделы: Соответствие стандартам · Контроль нагрева сборных шин · Система мониторинга VTI Monitor