Напряжение 35 кВ: направления развития

28.10.13 12:07

Подстанция в комплекте

Комплектные трансформаторные подстанции 35 кВ применяются в системах электроснабжения промышленных и городских объектов для понижения напряжения в электросети.

Приставка «комплектные» появилась у трансформаторных подстанций исторически — в советское время, когда была поставлена задача сокращения сроков строительства и повышения надежности подстанций за счет использования готового комплекта оборудования для них. До этого оборудование на энергостройку поставлялось разрозненно, и зачастую его приходилось дорабатывать прямо на месте монтажа, что вызывало ряд неудобств.

На сегодняшний день КТП отнюдь не всегда приходят к потребителю в виде блоков высокой заводской готовности и зачастую включают в себя оборудование разных производителей. Тем не менее, однозначно преобладает тенденция к тому, чтобы за поставку и монтаж КТП отвечала одна компания. В поставку она может включать как оборудование собственного производства, так и приобретенное у других предприятий.

 

Открытое или закрытое?

В зависимости от применяемого оборудования комплектные трансформаторные подстанции бывают открытого и закрытого типа. Соответственно, первые имеют открытое распределительное устройство (ОРУ), а и вторые — закрытое (ЗРУ), то есть основная часть их оборудования размещается в здании.

«На напряжение 35 кВ наиболее востребованы трансформаторные подстанции с открытыми распределительными устройствами, — отмечает Михаил Егоров, первый вице-президент ЗАО «ГК «Электрощит» - ТМ Самара». — Они надежно работают десятки лет, знакомы обслуживающему персоналу и привычны заказчику. Очевидным преимуществом закрытых распределительных подстанций, ЗРУ на 35 кВ, является то, что все оборудование — электрические аппараты, трансформаторы, ограничители перенапряжений и пр. — располагается в блочно-модульном здании и надежно защищено от воздействий внешней среды. Но пока ЗРУ не получили широкого применения из-за небольшого опыта эксплуатации и высокой по сравнению с ОРУ цены».

«КТП с ОРУ — самый распространенный вид КТП 35 кВ в российских сетях на данный момент, — считает и Андрей Трубкин, технический директор ЗАО «Электронмаш» (г. Санкт-Петребург). — Плюс этих КТП — более низкая цена, простота монтажа и меньшие сроки строительства по сравнению с КТП в стационарных зданиях. К минусам необходимо отнести тяжелые условия эксплуатации оборудования ОРУ, особенно в зимнее время, и большие площади, необходимые для размещения ОРУ.

 

Комплектная блочно-модульная трансформаторная подстанция 35 кВ (фото ЗАО «Альстом Грид»)

 

Преимущество КТП внутренней установки в том, что все ее составные части располагаются внутри стационарных зданий, имеющих централизованные системы жизнеобеспечения. Помещения, в которых устанавливается оборудование, имеют комфортные условия эксплуатации и оснащаются удобными кабельными сооружениями. Минус КТП внутренней установки — высокая стоимость и большие сроки строительства [Если речь идет о капитальном здании — Прим. ред.]. Применение таких КТП, в первую очередь, оправдано в районах с высоким уровнем атмосферного загрязнения и суровыми климатическими условиями».

«Сегодня область применения КТП закрытого исполнения с высшим напряжением 35 кВ ограничена подстанциями, размещенными в населенной местности, особенно в районах с плотной городской застройкой, а также подстанциями, обеспечивающими энергоснабжение объектов по добыче и транспортировке нефти и газа или размещенными на территории или в непосредственной близости от предприятий по переработке нефти», — говорит Виктор Иванов, главный конструктор ЗАО ПФ «КТП-Урал» (входит в ЗАО ГК «ЭнТерра», г. Екатеринбург).

Тем не менее, по мнению ряда экспертов, ситуация постепенно будет меняться, и рано или поздно большинство КТП на 35 кВ уйдут в здания. С учетом стоимости строительства, монтажа и последующей эксплуатации вполне можно предположить, что и разница в цене между ОРУ и ЗРУ может оказаться не такой уж значительной, по крайней мере, в перспективе. Вопрос в том, в какие здания уйдут КТП?

 

От капитальных — к блочно-модульным

«Выбор материала здания КТП 35 кВ определяется сроком службы объекта, требованиями к внешнему виду и доступной на объекте технологией строительства, — объясняет Виктор Иванов. — Наиболее долговечны капитальные здания из кирпича и бетона. Если требуется, чтобы подстанция работала не менее 50 лет, то выбор следует остановить на этих материалах. При этом как минимум один раз за срок службы подстанции потребуется менять все ее оборудование, поскольку срок его службы редко превышает 25–30 лет.

Строительство таких подстанций более затратное как по времени, так и по материалам. Оно может быть оправдано требованиями сохранения архитектурного облика района. Эти подстанции удобны в обслуживании и ремонте. Оборудование не подвергается воздействию климатических факторов. Правда, имеются некоторые неудобства с отводом избыточных тепловыделений от оборудования, особенно от мощных трансформаторов.

Принципиально проще в строительстве — блочно-модульные КТП. На мой взгляд, из всех исполнений закрытых подстанций они самые востребованные».

 

Подстанция 35/6 кВ. Поставка для ЗАО «ЛУКОЙЛ-АИК» (фото ЗАО «ГК «Электрощит» -ТМ Самара»)

 

«Сегодня у заказчиков наиболее востребованы подстанции в блочно-модульном здании (БМЗ), так как в этом случае нет необходимости обеспечивать дополнительные строительные работы, — соглашается с коллегой Андрей Сасин, главный конструктор ЗАО «АЛЬСТОМ Грид» (Екатеринбургский ф-л). — На место монтажа поставляется практически готовая подстанция. За счет этого увеличивается скорость ее монтажа и сокращаются сроки ввода подстанции в эксплуатацию».

«КТП в блочно-модульном здании имеют высокую стоимость, которая, однако, может быть нивелирована за счет сокращения затрат на строительство и эксплуатацию», — отмечает Андрей Трубкин.

«Достоинство блочных комплектных трансформаторных подстанций еще и в том, что их устанавливают в самом начале строительства. Таким образом, от них запитывают сначала стройку, а затем и сам объект. Тем самым, застройщик экономит на установке временных КТП», — добавляет Данил Бородкин, коммерческий директор компании «Модуль» (г. Екатеринбург).

Подстанции в блочно-модульном здании позволяет экономить площадь. Компактность гарантирована, поскольку КТП такого исполнения состоит из модулей с габаритными размерами, обеспечивающими их беспрепятственную транспортировку по железной дороге и автотранспортом.

Но компактность имеет и свою оборотную сторону. Блочно-модульный принцип построения вносит определенные ограничения в габариты оборудования, применяемого на подстанции. И, увы, бывает так, что оборудование, заложенное в проект, в принципе нельзя поместить в БМЗ.

В этом случае можно воспользоваться третьим, в некотором смысле компромиссным вариантом исполнения КТП. Речь идет о быстровозводимых каркасных зданиях. В качестве ограждающих конструкций в них, как правило, применяются сэндвич-панели, в результате чего затраты на строительство и его сроки по сравнению с капитальными зданиями значительно сокращаются. При этом нет жестких ограничений по транспортным габаритам: каркасное здание собирается на месте, соответственно его можно спроектировать с учетом размеров применяемых ячеек.

 

 

Подстанции ГС-1 и ГБС 35 кВ для ОАО Лукойл в цехе ЗАО ПФ КТП-Урал (фото ЗАО ГК «ЭнТерра»)

 

Материал для здания

Блочно-модульные здания, в которых размещается оборудование КТП 35 кВ, могут изготавливаться с применением сэндвич-панелей, профилированного стального листа и монолитного железобетона.

«Основное преимущество блочно-модульных зданий из профилированного стального листа — повышенная устойчивость модулей к механическим воздействиям, что актуально при жестких условиях транспортировки и эксплуатации, — говорит Андрей Трубкин. — Однако, эти здания имеют больший вес по сравнению с БМЗ из сэндвич-панелей.

Железобетонное БМЗ имеет внешний вид, который легко вписывается в общую архитектурную стилистику городов. Из-за исторически слабой развитости сетей 35 кВ в пределах мегаполисов и их практического отсутствия в малых городах, исполнение КТП 35 кВ в здании из железобетона применяется очень редко. Главные недостатки бетонных зданий — их большой вес и более высокая, по сравнению с металлическими БМЗ, стоимость монтажных работ».

Однако у железобетонных блочно-модульных зданий есть и свои плюсы. Так, по словам Данила Бородкина, сейчас доступны технологии производства, позволяющие менять габариты строительных частей («объемная опалубка с изменяемыми размерами»). Можно, например, увеличить длину здания на метр, чтобы вместить дополнительное оборудование.

 

Чего хотят клиенты?

Анализ вариантов исполнения КТП уже во многом вскрывает требования заказчиков: компактность, скорость возведения, как можно более низкая цена, а в городах — и архитектурный облик. К примеру, в пресс-службе ОАО «Ленэнерго» рассказали, что сегодня в историческом центре Санкт-Петербурга планируется установить девять подстанций 35 кВ в бетонном исполнении и габаритах объектов 6–10 кВ. Такое решение, с одной стороны, позволит приблизить центры питания к потребителям, а с другой — упростить процесс согласования объектов с администрацией города.

Какие еще задачи ставят перед производителями КТП 35 кВ клиенты?

«Одно из требований заказчика при розыгрыше продукта на тендере: товар нужен либо вчера, либо со сжатыми сроками поставки, да еще и с минимальной ценой, — рассказывает Сергей Буряков, заместитель коммерческого директора по технике концерна «Высоковольтный союз» (г. Екатеринбург). — Поэтому перед производителем товара стоит нелегкая задача — уложиться в стоимость заказа, поставить товар в срок и с хорошим качеством.

У некоторых комплектующих срок изготовления — от 30 до 120 дней, поэтому отделу снабжения приходится играть свой тендер на приобретение того или иного продукта. А чтобы товар был поставлен качественно и в срок, производители КТП отслеживают изготовление наиболее сложного оборудования (с максимальным сроком производства, множеством комплектующих или сырья), вплоть до пооперационного контроля».

 

Внутри блочной комплектной трансформаторной подстанции 35/0,4 кВ производства ООО «Модуль» (фото автора)

 

Основное оборудование

Ряд ключевых требований клиентов связан с выбором основного оборудования подстанции. При этом эксперты сходятся на том, что сегодня универсальных предпочтений в этой сфере нет.

«Тенденции в выборе оборудования зависят от конкретной отрасли, к которой относится заказчик, — поясняет Андрей Сасин. — К примеру, в Тюменском регионе предпочитают использовать в КТП масляные трансформаторы. Это объясняется особенностями сетей — они таковы, что сухие трансформаторы там чаще выходят из строя. Некоторые заказчики, наоборот, предпочитают сухие трансформаторы. Вообще, можно сказать, что идеальных трансформаторов не бывает, для всех трансформаторов характерно явление ферримагнитного резонанса, и на их выбор влияют параметры сетей».

По мнению Андрея Трубкина, выбор сухих трансформаторов характерен для городских распределительных сетей. А энергетики предприятий нефтегазодобывающей отрасли иногда относятся к ним скептически по причине их низкой перегрузочной способности, отсутствия сухих трансформаторов наружной установки и проблемами с работой при низких температурах.

«Нет и однозначного тренда в выборе типа выключателей — он также зависит от отрасли, — считает Андрей Сасин. — Часть компаний предпочитают элегазовое оборудование, так как считают, что вакуумный выключатель дает перенапряжение при частых коммутациях. Другие, напротив, предпочитают использовать оборудование с вакуумным выключателями. Элегазовое оборудование не так давно стало использоваться в России, и до сих пор многие опасаются вероятности утечки газа, необходимости постоянно контролировать давление и сложностей с утилизацией, требующих дополнительных затрат на экологическую проработку проекта».

Андрей Трубкин, исходя из опыта последних поставок ЗАО «Электронмаш», отмечает, что в РУ-35 кВ КТП повсеместно используются вакуумные выключатели. Все чаще применяются выключатели нагрузки и заземлители с электроприводом.

В ГК «ЭнТерра» на основе анализа структуры технических запросов последних лет выявляют увеличение интереса потребителей к ЗРУ с элегазовой изоляцией. Здесь связывают это с тем, что данный тип изоляции в сравнении с воздушной, позволяет вписать КТП в минимальные габариты, сократить суммарные затраты на строительство подстанции и облегчить возведение объекта в районах плотной городской застройки или труднодоступных районах. 

 

Выше высокого

И наконец, как правило, эксплуатирующие организации заинтересованы в том, чтобы сократить потери на электросетях и обеспечить большую пропускную способность. В этом смысле популярным становится решение приблизить объекты более высокого напряжения к потребителю (что, кстати, наблюдается и в приведенном выше примере с ОАО «Ленэнерго»). Не случайно, в городах на смену КТП 10/0,4 кВ постепенно приходят подстанции 35/0,4 кВ. Линейку таких КТП освоили многие производители.

«Трансформаторные подстанции класса напряжения 35/0,4 кВ актуальны для удаленных районов и протяженных линий, а также быстро развивающихся территорий, — считает Данил Бородкин. — 35 кВ в распределительных сетях городского электроснабжения — пока скорее вопрос перспективы. Однако уже сейчас есть технические решения, позволяющие построить двухтрансформаторные КТП в железобетонной оболочке классом напряжения 35/0,4 кВ, что позволяет использовать их в городских электросетях наравне с традиционными 2 БКТП 6(10,20)/0,4».

Основные плюсы повышения напряжения — это уменьшение нагрузки на точки подключения и потерь электроэнергии при ее передаче. Если энергопотребление увеличивается при работе в стандартном напряжении 10 кВ, то нагрузки на сеть возрастают, так как пропускная способность такой линии невысокая. Проблема повышения пропускной способности или передачи энергии на большие расстояния решается за счет поднятия уровня напряжения. По словам Д. Бородкина, производство блочных КТП 35/0,4 кВ стало возможно благодаря появлению силовых трансформаторов 35/0,4 кВ таких же габаритов, как и трансформаторы более привычного напряжения 10/0,4 кВ, и другого современного компактного многофункционального оборудования.

 

КТП 35 кВ на подстанции «Пойма» (фото ЗАО «Высоковольтный союз»)

 

Считать деньги

Существует мнение, что современная КТП — это уже не просто объект, преобразующий уровень напряжения, а сложный комплекс, обеспечивающий надежность работы участка сети и решающий ряд дополнительных задач, к примеру, учет электроэнергии. Но нужны ли на самом деле дополнительные функции подстанциям или это только лишнее усложнение?

«Сегодня все начинают считать деньги, и потребность в интеграции в КТП систем учета электроэнергии мы видим почти в каждом заказе, который поступает в АЛЬСТОМ Грид, — говорит Андрей Сасин. — Также заказчикам часто требуется дистанционное управление подстанцией. Его внедрение позволяет сократить затраты на обслуживающий персонал и дает возможность для мониторинга работы оборудования и его состояния в режиме он-лайн».

«Безусловно, интеграция автоматизированных систем учета электроэнергии (АСУЭ) в КТП 35 кВ актуальна, особенно если эта подстанция в системе электроснабжения является центром питания, — уверен и Андрей Трубкин. — Повышение уровня автоматизации — основная тенденция развития электрических сетей».

«Внедрение автоматизированной информационно-измерительной системы коммерческого учета электроэнергии позволяет получить данные для расчетов технико-экономических показателей, составления балансов электроэнергии и мощности, — поясняет Сергей Буряков. — Информацию от АИИС КУЭ используют для управления режимами работы КТП и проведения коммерческих расчетов с другими сетевыми организациями. Соответственно, она актуальна, как и система дистанционного управления КТП, ведь многие из них сегодня не имеют постоянного обслуживающего персонала».

Согласен с высказанными выше мнениями и Михаил Егоров. Как правило, ЗАО «ГК «Электрощит»-ТМ Самара» поставляет необслуживаемые подстанции 35 кВ, оснащенные средствами автоматизации, коммерческого и технического учета, дистанционного контроля оборудования и дистанционного управления аппаратами. Разработан ряд решений на базе изделий ООО «НТЦ «Механотроника», которые позволяют создать систему управления и контроля удаленных энергообъектов (например, подстанций нефтяных месторождений), обеспечить доступ к информации о состоянии оборудования, повысить эффективность отпуска и учета электроэнергии и других ресурсов.

 

Не стоять на месте

Стоит отметить еще один запрос эксплуатации, а именно нефтегазодобывающих компаний. Как отмечают в ГК «ЭнТерра», заказчики отрасли нуждаются в мобильных КТП 35 кВ. Предполагается, что подстанция за время своей эксплуатации будет перемещаться с одного промыслового участка на другой, к примеру, если на первом добыча будет прекращена. Вплоть до того, что возникает задача спроектировать модули КТП таким образом, чтобы они смогли до семи раз переехать за свой тридцатилетний срок службы.

Такой заказ требует уместить максимальное количество оборудования в здание транспортабельных габаритов, при этом продумать предельно простое соединение модулей подстанции между собой. На самом деле, задача вполне реальная. Так, в Европе уже используются мобильные КТП 110 кВ.

Одним словом, современные КТП должны сочетать в себе компактность и приемлемую стоимость, быть удобными и дешевыми в эксплуатации, обладать дополнительными функциями, не теряя надежности, легко и быстро строиться, но служить десятилетиями. И с этими, казалось бы, не сочетаемыми требованиями, ведущие производители стараются справляться. Иначе успеха в конкурентной борьбе не достичь.

 

Екатерина Зубкова

На первой фото: электрооборудование для ОАО «НОВАТЭК-Усть-Луга». Пусконаладочные работы (фото ЗАО «Электронмаш»)
(С) Медиапортал сообщества ТЭК www.EnergyLand.info
Оформить подписку на контент
Копирование без письменного разрешения редакции запрещено

Читайте также: