Что может и чего не может токопровод?

12.08.13 12:23

Сократить потери

Согласно ПУЭ, токопровод — устройство, предназначенное для передачи и распределения электроэнергии, состоящее из неизолированных или изолированных проводников и изоляторов, защитных оболочек, ответвительных устройств, поддерживающих и опорных конструкций.

В качестве проводников чаще всего используются медь или алюминий. Там, где это возможно, применяют более дешевые открытые токопроводы, а в агрессивных условиях эксплуатации используют токопроводы закрытого исполнения. Отличаются устройства и по материалу изоляции — она может быть воздушной, литой, твердой и элегазовой.

«Токопроводы используются при строительстве, реконструкции и расширении электрических станций всех типов — ТЭС, ГЭС, ГРЭС, ГАЭС, АЭС, а также в других местах, где требуется выполнение электрических соединений на ток свыше 1000 А, — говорит Александр Рафиков, генеральный конструктор ЗАО «ГК «Электрощит» – ТМ Самара». — При помощи токопроводов обычно выполняется соединение турбогенераторов с силовыми повышающими трансформаторами и трансформаторами собственных нужд, трансформаторов с КРУ и токоограничивающими реакторами, соединение с системой тиристорного возбуждения генераторов. Экономический эффект достигается за счет экономии электроэнергии на потерях в течение длительной эксплуатации».

«Одна из основных сфер применения токопроводов — это строительство новых энергоблоков электрических станций (ТЭС, ГРЭС, АЭС, ГЭС), — отмечает Константин Филиппов, директор по продажам ОАО «АБС Автоматизация» (г. Чебоксары). — И сегодня рынок токопроводов и шинопроводов [жесткий токопровод до 1 кВ высокой заводской готовности — прим. ред.] переживает настоящий бум. Во многом это связано с исполнением генерирующими компаниями инвестпрограмм с использованием механизмов ДПМ (договоры о присоединении мощности).

Применение токопроводов в энергетическом строительстве обусловлено, прежде всего, возможностью обеспечить передачу электрической энергии на необходимые расстояния с незначительным изменением входных параметров тока (потери не более 0,2 Вт/м). Максимальный экономический эффект достигается за счет длительных сроков эксплуатации (номинальный срок эксплуатации токопровода не менее 30 лет, по факту более 40 лет), отсутствия необходимости детальной подготовки эстакады и трассы токопровода, а также необходимости ежегодного планового ремонта (по рекомендациям производителей первый плановый ремонт — не ранее 10 лет после начала эксплуатации)».

Для высотных зданий

«Токопроводы и шинопроводы используются для замены кабельных систем, — поясняет Александр Перов, заместитель генерального директора по маркетингу и стратегическому развитию ГК «Мосэлектро». — Есть сегменты рынка, например, мощные объекты генерации, где генератор и трансформатор практически всегда соединяет токопровод. На менее мощных энергетических объектах, например, подстанциях, может применяться в зависимости от проекта и токопровод, и кабель.

В зданиях и сооружениях в России по старинке в основном используют кабель, хотя мировой опыт показывает, что это не всегда оправдано — шинопровод позволяет экономить место, на его прокладку требуется раза в три меньше трудозатрат, потери энергии на индукцию у шинопровода значительно меньше и, кроме того, в отличие от кабеля, шинопровод не горит. Вспомните пожар на Останкинской телебашне — если бы там стоял шинопровод, такого бы не случилось.

Что же касается стоимости, то шинопроводные системы начинают обходиться дешевле кабельных, начиная от 100 м протяженности и в зданиях свыше 10 этажей. Срок службы у них выше. Именно поэтому использовать шинопроводы любят проектировщики высотных зданий. Также их предпочитают закладывать в проекты иностранные проектировщики, потому что по опыту знают, что такое решение выгодно».

 

Токопроводы производства ОАО «Невский завод «Электрощит»

 

Токопровод на подстанциях

«Применение закрытого токопровода позволяет сократить размеры распределительного устройства (РУ) подстанций в плане и по высоте, — уверен Сергей Квашнин, зам. главного конструктора ЗАО ПФ «КТП-Урал» (входит в ЗАО ГК «ЭнТерра», г. Екатеринбург). — При многоуровневой прокладке линий (две и более) сокращаются расстояния между ними и другими элементами РУ по вертикали, а при прокладке нескольких линий параллельно нет необходимости обеспечивать расстояние по горизонтали при обслуживании одной цепи и неотключенной другой.

Другой немаловажный фактор — безопасность эксплуатации закрытого токопровода, связанная с ограниченным доступом оперативного персонала подстанции к токоведущим частям. Особенно это заметно на закрытых РУ со стесненными условиями прокладки трассы».

«Максимальный экономический эффект при применении токопроводов с литой изоляцией с номинальным напряжением от 6 до 35 кВ и номинальным током более 1250 А достигается на компактных закрытых ПС с ограниченными площадями (благодаря сокращению затрат на дорогостоящее отчуждение земли и строительство помещения с большей площадью), и на ГЭС с высокой плотностью установленного оборудования, — рассказывает Антон Рохлой, начальник отдела продаж ООО «РТК-ЭЛЕКТРО-М» (г. Санкт-Петербург).

При этом, по сравнению с кабелем в изоляции из сшитого полиэтилена (СПЭ) или токопроводом с воздушной изоляцией, литые токопроводы имеют при эксплуатации более низкие суммарные затраты на поставку, монтаж и обслуживание.

При сравнении кабеля и литого токопровода следует отметить, что в соответствии с ГОСТ 10348 («Кабели монтажные многожильные с пластмассовой изоляцией. Технические условия») п.2.6.3. срок службы кабелей, в пределах которого обеспечивается наработка, должен быть 15 лет, в то время как аналогичный срок для токопровода составляет не менее 40 лет. Немаловажно, что перегрузка кабелей напряжением 2–35 кВ свыше допустимого длительного тока невозможна, а литой токопровод допускает такую перегрузку».

 

Монтаж токопровода ТЗКР на 1600 А на Астанинской ТЭЦ-2 (Фото ОАО «Мосэлектро»)

 

Поводы задуматься

И все же очевидно, что токопровод для ряда сегментов — решение далеко не идеальное. В противном случае кабельные системы и жесткая ошиновка не имели бы такой серьезной доли рынка.

Основные ограничения в применении токопроводов связаны с экономической целесообразностью. «Если вам нужно провести 2–3 проводника от щита распределения, понятно, что нужно использовать кабель, шинопровод просто не окупится и будет занимать больше места, — говорит Александр Перов. — Шинопровод целесообразен, если количество проводников больше десятка. На электростанциях и для уличных силовых трасс также лучше применять токопровод, а, например, там же, но для собственных нужд — лучше кабель».

Антон Рохлой рекомендует рассмотреть применение других типов оборудования для электрических соединений в случае, если речь идет о подстанции открытого типа, где стоимость отчуждения земли значительно ниже, чем в городах, и не является ключевым фактором при строительстве объекта. При использовании на номинальном токе до 1000 А и расположении соединяемого оборудования на большом расстоянии друг от друга в стандартных климатических условиях также более целесообразно по экономическим параметрам применение кабеля СПЭ.

Производство воздушного токопровода ТЭНЕ на заводе «Мосэлектрощит» (Фото ОАО «Мосэлектро»)

 

Что в изоляторе тебе моем?

Токопроводы с воздушной изоляцией — явление привычное для нашей страны. Их выпускают многие электротехнические компании — ЗАО «ГК «Электрощит» – ТМ Самара», ОАО «АБС Автоматизация», завод «Мосэлектрощит» (ГК «Мосэлектро»), Невский завод «Электрощит», ЗАО ПФ «КТП-Урал» (ГК «ЭнТерра») и др. А вот устройства с литой изоляцией, использующиеся за рубежом более 30 лет, появились в нашей стране относительно недавно, 5–6 лет назад. Сначала это были импортные токопроводы, сейчас есть и продукты российских производителей — ООО «РТК-ЭЛЕКТРО-М», начавшего поставки с 2010 г., а также ГК «Мосэлектро», прежде поставлявшей европейский продукт, а с 2013 г. частично локализовавшей производство.

Элегазовая изоляция — еще более экзотичное явление. И хотя в 2012 г. вышел стандарт ОАО «ФСК ЕЭС», регламентирующий применение элегазовых токопроводов 110–500 кВ, купить их сегодня нелегко. Одно из немногих предложений на рынке — токопроводы Gaslink зарубежного производства, однако рассчитаны они на напряжение до 40 кВ.

Таким образом, основные «действующие лица» рынка — воздушные и литые токопроводы на напряжение до 35 кВ. Какой же выбрать? Можно ли говорить, что один из типов изоляции лучше и в перспективе постепенно вытеснит конкурентов? В ответе на этот вопрос эксперты единодушны: такого не произойдет.

«Применяться будут оба типа изоляции, так как они не заменяют, а дополняют друг друга, — считает Константин Урман, директор по маркетингу ОАО «Невский завод «Электрощит». — Токопроводы с воздушной изоляцией намного дешевле литых и ремонтопригодны, но имеют большие габариты. Поэтому в стесненных местах, где трудно обеспечить доступ к токопроводу, будут применять литые токопроводы. Для передачи электроэнергии большой мощности самое широкое распространение будут иметь экранированные токопроводы с воздушной изоляцией, благодаря их низкой цене, приемлемым размерам и надежности».

 

Подвод токопровода к токоограничивающим реакторам (Фото ООО «РТК-ЭЛЕКТРО-М»)

 

«Каждый тип токопроводов имеет свои преимущества и области применения, — отмечает Антон Рохлой. — Что касается токопроводов с литой изоляцией, то они широко применяются при реконструкции закрытых ПС, строительстве новых компактных ПС, гидроэлектростанциях, где очень стесненные условия и есть множество отпаек. Также на нефтеперерабатывающих заводах, где требуются повышенные требования к степеням защиты, химической защите и важен фактор возможности выполнения соединения в условиях крайне ограниченного пространства с безопасностью для работы обслуживающего персонала.

При отсутствии сложных условий эксплуатации (температура окружающего воздуха ниже -40 °С, выше +40 °С, высокая химическая активность, IP64 и выше) целесообразнее применить токопроводы с воздушной изоляцией (либо кабель СПЭ). При значении номинального тока выше 6500 А (например, на генераторном напряжении с номинальным током до 33000 А) с экономической точки зрения, также целесообразнее применить токопроводы с воздушной изоляцией».

 «Воздушный токопровод в несколько раз дешевле литого, — отмечает и Александр Перов. — Зато литой (правда, только в 3-фазном исполнении) позволяет значительно экономить место на объектах, что весьма актуально для городов, у которых всегда ограничено пространство под энергообъектами. Кроме того, литой токопровод не требует обслуживания и крайне редко выходит из строя. Низковольтные шинопроводы, кроме литой и воздушной изоляции, используют твердую изоляцию типа сэндвич. Считаю, что продукты с литой и воздушной изоляцией будут развиваться параллельно, ведь кого-то всегда будет интересовать прежде всего цена, а кому-то жизненно важно выгадать место или другие качественные параметры систем».

«В условиях, где можно использовать оба типа токопроводов, критерием выбора для заказчика будет цена, — добавляет Константин Филиппов. — Производители токопроводов с литой изоляцией в настоящее время пытаются приблизиться к уровню цен токопроводов с воздушной изоляцией, однако в случае возникновения ценового паритета возникают вопросы о качестве используемых материалов».

 

Монтаж токопровода КТЕА на ПС Чигашево (Фото ЗАО ГК «ЭнТерра»)

 

Токопровод будущего

Как отмечает Александр Рафиков, рынок токопроводов не стоит на месте, продукция постоянно развивается, появляются новые технические решения, возможности для встраивания новых типов оборудования, применяются более технологичные материалы и т.д. В последнее время появилась тенденция к замене старых, фарфоровых изоляторов на полимерные, что востребовано рядом клиентов. Для объектов, расположенных в местах с влажным климатом, токопроводы СЭЩ оборудуют системой наддува, которая позволяет увеличить сопротивление воздушной изоляции внутри токопровода и повысить его надежность.

По мнению Константина Филиппова, основная тенденция развития рынка токопроводов — появление дополнительных систем контроля и защиты с воздушной изоляцией, а также попытка изменения рецептуры литой изоляции в токопроводах при локализации производства в России для снижения конечной стоимости данного решения.

В компании ООО «РТК-ЭЛЕКТРО-М» также в качестве одной из основных тенденций рынка отмечают локализацию производства токопроводов, подчеркивая, что переход от импорта к выпуску отечественного конкурентоспособного оборудования в целом соответствует задачам, которые стоят сегодня в российской электроэнергетике. В компании, выпустившей первый российский литой токопровод, ожидают появления последователей — конкурентов, поэтому на достигнутом не останавливаются и продолжают вести новые разработки.

Также Антон Рохлой прогнозирует, что максимальные значения номинальных токов, а, возможно и номинального напряжения, литых токопроводов скорее всего будут увеличиваться. В этом с ним согласен коллега из ОАО «Невский завод «Электрощит». «Увеличение мощностей энергоблоков потребует повышения параметров токопроводов (номинального напряжения и рабочего тока, надежности), — говорит Константин Урман. — Кроме того, токопроводы будут совершенствоваться в повышении степени защиты, использовании систем осушки воздуха и герметизации избыточным давлением, применении новых материалов. Использование малогабаритного силового электрооборудования потребует уменьшения размеров токопроводов с применением дорогостоящих изоляционных материалов (компаунд, элегаз), а, возможно, появятся и принципиально новые материалы, с лучшими техническими характеристиками».

 

Токопровод КТЕА без съемного кожуха (Фото ЗАО ГК «ЭнТерра»)

 

«Токопровод с элегазовой изоляцией в качестве отдельного продукта большого развития не получит по причине высокой стоимости по сравнению с более привычными и понятными вариантами (воздушная или литая изоляция), — отмечает Сергей Квашнин. — Перспектива же применения в токопроводах в качестве изолирующей среды элегаза, на мой взгляд, напрямую связана с развитием КРУЭ 110–500 кВ, в которых токопровод применяется в качестве систем шин (рабочей и обходной)».

Александр Перов также считает, что токопроводы с элегазовой изоляцией не получат широкого распространения в нашей стране, основная причина этого — холодный климат (при температуре ниже -20 °С элегаз начинает терять свои изолирующие свойства) и сложностей в технологии изготовления и монтажа. А вот появления новых материалов эксперт не исключает.

«К примеру, — говорит он, — наши партнеры из бельгийской компании Eta-com (выпускает токопровод Betobar) рассказывали, что полвека назад начинали с экспериментов с изолирующими материалами и делали изоляцию для токопровода из бетона (!), откуда исторически и пошло название. И кое-где такие токопроводы до сих пор работают. А сейчас Eta-com изолируют шины только полимерной смолой».

Что касается шинопроводов, то, по мнению А. Перова, они однозначно будут вытеснять кабель, особенно в высотном домостроении и на пожароопасных объектах.

Суммируя картину будущего, которую набросали наши эксперты, можно предполагать, что в перспективе токопроводы все-таки шагнут в пока недоступный для них сегмент высокого напряжения, при этом будут иметь соответствующие современным требованиям габариты. Так что без прорывов в сфере изоляционных материалов здесь не обойтись.

 

Екатерина Зубкова

На первой фото: токопровод СЭЩ 6/10/35кВ установлен в рамках реконструкции ПС 220 кВ «Чесменская» (Фото ЗАО «ГК «Электрощит» - ТМ Самара»)

Читайте также: