Ретрофит – не панацея, но …

Необходимость модернизации

В России общая протяженность сетей 6 (10) кВ превышает 1,1 млн км,  а число подстанций 6–35/0,4 кВ достигает 500 тыс. При этом около 70% всех нарушений электроснабжения приходится именно на сети 6 (10) кВ.
В расчете на 100 км длины линий 6 (10) кВ происходит в среднем 26 отключений в год или до 5–6 отключений потребителей (в технически развитых зарубежных странах этот показатель находится на уровне –1-2). Более 40% воздушных и кабельных линий, 30% подстанций эксплуатируются дольше нормативного срока. Выключатели – наиболее изношенное оборудование на подстанциях. Среди основных причин повреждений электрооборудования в сетях 6 (10) кВ отмечаются:
•    старение конструкций и материалов (18 %),
•    воздействие ветра, гололеда выше расчетных значений (19%),
•    грозовые перенапряжения (13%),
•    посторонние воздействия (16%).
Не удивительно, что ОАО «ФСК ЕЭС» проблему износа оборудования для сетей среднего напряжения 6–35 кВ в распределительном электросетевом комплексе выделяет особо. 

Но не лучше обстоит дело и в промышленных сетях низкого напряжения. Наряду с физическим износом оборудование устаревает морально. Специалисты свидетельствуют, что средний технический уровень действующего станционного и подстанционного коммутационного оборудования здесь соответствует зарубежным аналогам 30-летней давности.
Для конкретного предприятия реальны только два варианта обновления подстанций низкого напряжения.
Первый – полная замена электротехнической части, т. е. полная остановка или приостановка производства. Этот путь сулит немалые затраты, в т.ч. на строительно-монтажные работы под габариты новой подстанции и перекладку кабельных вводов, тогда как срок службы самого здания подстанции и ячеек (корпусов РУ), в которых расположена коммутационная аппаратура, практически не ограничен.
Второй – ретрофитинг, т.е. модернизация с заменой устаревшего коммутационного оборудования в условиях действующих подстанций с необходимой корректировкой проекта силовых цепей и цепей управления.

Поскольку в условиях действующего производства невозможно вывести объект из системы энергоснабжения, то ретрофитинг получает все большее распространение.
Один из главных трендов современной модернизации подстанций – замена выработавших свой ресурс масляных выключателя любых модификаций на элегазовые и вакуумные выключатели. Реле защиты заменяются  на микропроцессорные блоки.

Подсчитано, что реконструкция по текущему графику, с поочередным отключением ячеек, не нанесет серьезного ущерба основному производству и обходится до 60% дешевле замены всей подстанции.

Многие производственные и сервисные компании в сфере низковольтной аппаратуры (Schneider Electric, «Таврида Электрик», «Высоковольтный союз», «ГК «Электрощит» - ТМ Самара» и др.) имеют в арсенале ряд типовых отработанных решений по модернизации КРУ и КСО.


Вакуумные вместо масляных

Наиболее уязвимый и одновременно наиболее ответственный компонент низковольтной подстанции – автоматический выключатель.
Сети низкого класса напряжения традиционно строились на коммутационных аппаратах с воздушным гашением дуги. Существуют различные механизмы гашения дуги в воздухе, но все они используют один принцип – увеличение напряжения на электрической дуге с последующим восстановлением изоляционных свойств межконтактного промежутка.

У коммутационной техники такого типа, разработанной еще в советские времена, два основных недостатка: это низкая износостойкость и необходимость обслуживания.
Так, например, обслуживание традиционного воздушного контактора или автоматического выключателя, согласно руководству по эксплуатации, должно производиться не реже одного раза в два года. При этом аппарат необходимо демонтировать, практически полностью разобрать, узлы почистить, смазать, при необходимости заменить. Помимо отключения потребителя на время ремонта, нужно иметь на складе комплекты запчастей, привлекать персонал и проч. Масляные и электромагнитные выключатели, изношенные и выработавшие свой ресурс (небольшой по сравнению с ресурсом вакуумных аппаратов), не гарантируют надежного энергоснабжения, требования к которому непрерывно повышаются. Вакуумные выключатели обслуживания не требуют.

Что предлагает рынок?

С точки зрения эксплуатации простейший путь ретрофитинга – замена выключателя вместе с выкатным элементом. Это наиболее дорогой способ, но имеет ряд преимуществ: КРУ не выводится из эксплуатации, поскольку нет необходимости проводить работы в релейном отсеке и отсеке выкатного элемента; реконструкция проводится без сварки, и вся операция сводится к выкатыванию старой тележки и её замене на новую. При этом все существующие блокировки сохраняются. Благодаря современной конструкции блока управления вакуумного выключателя можно ввести дополнительные защиты и блокировки. Появляется также возможность оперативного выключения вручную с помощью рычага и аварийного выключения при отсутствии напряжения в цепях оперативного тока. Такую технологию ретрофитинга предлагает, например, ЗАО «Высоковольтный союз» – производитель нескольких десятков моделей выкатных элементов (рис. 1). В зависимости от типа реконструируемой ячейки они комплектуются вакуумными выключателями серий ВР1, ВР2 собственного производства или элегазовыми выключателями LF производства Schneіder Electrіc.

Рис. 1. Выкатной элемент с выключателем ВР.



Выкатные элементы с выключателями серий ВР1 и ВР2 используются для замены выключателей ВК-10, ВКЭ-10, ВМГ-133-10, ВМПЭ-10, ВЭМ-10Э в ячейках типа К-104, КМ-1Ф, КР6-В4, К-ХІІ, КРУ-2-10Э и т.п.
Для замены выключателей ВЭМ-6 в ячейках типа К-Х применяется вакуумный выключатель ВР6К, который, как и ВР6В, конструктивно выполнен в виде выкатного элемента. ВР6В устанавливается вместо выключателей ВЭ-6, ВЭЭ-6, ВЭС-6, ВЭЭС-6 в ячейках типа КЭ-6, КЭ6С, КЭЭ-6, КЭЭ-6С. При необходимости те же ячейки модернизируют с применением элегазовых выключателей LF.

До кризиса только по Уральскому региону компания «Таврида-Электрик» в среднем устанавливала около 1 000 выключателей, при ежегодном росте спроса в 1,5–2 раза. Вакуумный выключатель разработки компании «Таврида-Электрик» по соотношению масса – габариты и техническим характеристикам – самый маленький в своем классе. Линейка вакуумных выключателей на класс напряжения 10(6) кВ серии ВВ/TEL с уникальным пофазным приводом, использующим принцип «магнитной защелки», не имеет аналогов в мире (рис 2). 

Рис. 2. Вакуумный выключатель серии ВВ/TEL.



К относительно новым для российского рынка разработкам выключателей относятся:
•    автоматический выключатель А3714БС с селективным электронным расцепителем (рис. 3);
Рис. 3. Автоматический выключатель А3714БС.



•    автоматический выключатель ВА 57-39 с электромагнитным приводом (рис. 4);

Рис. 4. Автоматический выключатель ВА 57-39.



•    дифференциальный автоматический выключатель DА 29-Е с устройством УЗО;
•    автоматический выключатель ВН61Е29 на токи 0,5–63 А (рис. 5).

Рис. 5. Серия автоматических выключателей ВН61Е29.



К.Литвиненко