Інтелектуалізація вакуумних вимикачів у мережах середньої та високої напруги
DOI:
https://doi.org/10.31548/Ключові слова:
вакуумний вимикач, цифрова підстанція, IEC 61850, технічна діагностика, комутаційний ресурс, вакуумна дуга, SCADAАнотація
Актуальність дослідження зумовлена потребою підвищення надійності та безпечності комутаційного обладнання в мережах середньої і високої напруги в умовах цифровізації підстанцій та переходу до обслуговування за технічним станом. Метою роботи є обґрунтування доцільності застосування вакуумних вимикачів у поєднанні з цифровими системами контролю та розроблення підходу до інтегрального оцінювання їх технічного стану. Для досягнення мети використано аналітичний, порівняльний і структурно-функціональний методи дослідження; опрацьовано наукові джерела та положення стандартів IEC 62271-100 і IEC 61850-3. У роботі узагальнено переваги вакуумних вимикачів порівняно з масляними, повітряними та елегазовими аналогами, визначено найбільш інформативні діагностичні параметри: час спрацювання, контактний опір, локальний перегрів, вібраційний стан приводу та використаний комутаційний ресурс. Запропоновано інтегральний індекс технічного стану, що поєднує електричні, теплові, механічні, часові й ресурсні ознаки та дає змогу визначати пріоритетність технічного обслуговування обладнання. Установлено, що поєднання вакуумних вимикачів із цифровими контролерами, сенсорами та SCADA-рівнем на базі IEC 61850 підвищує інформативність моніторингу, спрощує раннє виявлення деградаційних процесів і створює передумови для обслуговування за прогнозованим технічним станом. Практичне значення результатів полягає у можливості їх використання під час модернізації розподільчих пристроїв промислових та агропромислових підприємств.
Отримано: 23.01.2026. Доопрацьовано: 05.04.2026. Прийнято: 17.04.2026
Посилання
1. Ohanu, C. P., Rufai, S. A., & Oluchi, U. C. (2024). A comprehensive review of recent developments in smart grid through renewable energy resources integration. Heliyon, 10(3), e25705. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e25705
2. Ethirajan, V., & Mangaiyarkarasi, S. P. (2025). An in-depth survey of latest progress in smart grids: Paving the way for a sustainable future through renewable energy resources. Journal of Electrical Systems and Information Technology, 12, Article 9. https://doi.org/10.1186/s43067-025-00195-z
3. Pranjić, F., & Virtič, P. (2024). Analysis of the operational reliability of different types of switching substations using the Monte Carlo method. Energies, 17(13), 3142. https://doi.org/10.3390/en17133142
4. Semenov, A., Bychkov, Y., & Kharak, R. (2026). Digital integration of vacuum switching devices in electrical power network systems. Technical Sciences. International Independent Scientific Journal, 81, 11–16. https://doi.org/10.5281/zenodo.18195837
5. Tsytsak, T. P., Semenova, N. V., & Semenov, A. O. (2025). Pidvyshchennia nadiinosti rozpodilchoho prystroiu 220 kV na teplovii elektrostantsii shliakhom modernizatsii [Improving the reliability of a 220 kV switchgear at a thermal power plant through modernization]. Visnyk Pryazovskoho Derzhavnoho Tekhnichnoho Universytetu. Seriia: Tekhnichni Nauky, 51, 127–133. https://doi.org/10.31498/2225-6733.51.2025.344826
6. Semenov, A. O., Kharak, R. M., Arendarenko, V. M., & Bychkov, Ya. M. (2024). Rozrakhunok vtrat elektroenerhii v rozpodilchykh merezhakh pry elektropostachanni z vykorystanniam maslianykh ta vakuumnykh vymykachiv [Calculation of electric power losses in distribution networks during power supply using oil and vacuum circuit breakers]. Visnyk Natsionalnoho Tekhnichnoho Universytetu “KhPI”. Seriia: Enerhetyka: Nadiinist ta Enerhoefektyvnist, 1(8), 105–110. https://doi.org/10.20998/2224-0349.2024.01.13
7. Slade, P. G., Li, W.-P., Mayo, S., et al. (2007). Vacuum interrupter, high reliability component of distribution switches, circuit breakers and contactors. Journal of Zhejiang University-SCIENCE A, 8, 335–342. https://doi.org/10.1631/jzus.2007.A0335
8. Yao, X., Geng, Y., Liu, Z., & Wang, J. (2015). Mechanical reliability of a 126 kV single-break vacuum circuit breaker. In 2015 Annual Reliability and Maintainability Symposium (RAMS) (pp. 1–7). https://doi.org/10.1109/RAMS.2015.7105196
9. Razi-Kazemi, A. A., & Fallah, M. R. (2021). Investigation of aging procedure of vacuum circuit breakers used in wind farms. Engineering Failure Analysis, 123, 105292. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2021.105292
10. Weng, L., Xiao, J., Zhang, Z., et al. (2024). Online monitoring method for opening and closing time of 10 kV spring energy storage circuit breaker based on transient electrical signal characteristic point marking and self-calibration. Energies, 17(24), 6436. https://doi.org/10.3390/en17246436
11. Weng, L., Xia, J., Zhang, Z., et al. (2025). Online measurement method for circuit breaker mechanical-time characteristics based on transient voltage and current signal feature extraction. Energies, 18(1), 24. https://doi.org/10.3390/en18010024
12. Apostolov, A. (2022). Artificial intelligence-based circuit breaker monitoring in IEC 61850 digital substations (CIGRÉ Ref. D2-10407_2022). CIGRÉ.
13. International Electrotechnical Commission. (2021). IEC 62271-100:2021 high-voltage switchgear and controlgear – Part 100: Alternating-current circuit-breakers. IEC.
14. International Electrotechnical Commission. (2013). IEC 61850-3:2013 communication networks and systems for power utility automation – Part 3: General requirements. IEC.
15. Semenov, A. O., & Semenova, N. V. (2023). Pidvyshchennia efektyvnosti nasosiv dlia perekachuvannia pulpy tsukrovykh zavodiv z vykorystanniam ekspres-diahnostyky [Improving the efficiency of pumps for pumping sugar factory pulp using express diagnostics]. In Problemy ta perspektyvy rozvytku silskohospodarskoho mashynobuduvannia: Materialy V Vseukrainskoi naukovo-praktychnoi internet-konferentsii (pp. 153–157). Poltava: PDAU.
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Енергетика і автоматика
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Усі матеріали поширюються на умовах ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International Public License, що дозволяє іншим розповсюджувати рукопис із визнанням авторства роботи та першої публікації в цьому журналі.
