Напряжение выше — затраты ниже

15.02.13 12:00

Ни для кого не секрет, что эксплуатация низковольтных распределительных сетей связана с рядом проблем. И первая — это их высокий износ. Из 700 тыс. км воздушных линий (ВЛ) 0,4 кВ, находящихся на балансе Холдинга МРСК, около 54 % уже отработали свой ресурс. Они построены в конце 1970-х — начале 1980-х гг. в соответствии с требованиями того времени и сегодня не соответствуют современной нормативной базе, в частности ПУЭ-7.

Так, более 70 % ВЛ 0,4 кВ выполнены голым проводом 16-25 кв.мм, в то время как ПУЭ предусматривают применение самонесущего изолированного провода (СИП).

Малое сечение провода обеспечивает низкую пропускную способность. Надежность этих сетей также низкая. По статистике на ВЛ 0,4 кВ в год происходит более 100 отключений на 100 км длины.

Проблему представляют практически нулевой уровень автоматизации этих сетей и высокий уровень потерь от несанкционированных подключений.

Таким образом, распределительные сети 0,4 кВ находятся в наихудшем техническом состоянии и имеют в настоящее время самые низкие показатели по надежности, пропускной способности и потерям. Понятно, что в такой ситуации обеспечить надежное и качественное электроснабжение потребителей крайне сложно. Значит, необходимы новые пути решения старых проблем.

 

Ключевой вопрос

При разработке концепции электрической сети напряжением 0,95 кВ мы преследовали главную цель — создать альтернативную систему электроснабжения, которая позволила бы повысить эффективность низковольтных сетей, обеспечить надлежащий уровень напряжения и качества электроэнергии у потребителя.

Стояли задачи сокращения технических потерь электроэнергии в низковольтных сетях, повышения их энергоэффективности, сокращения коммерческих потерь, связанных с несанкционированными подключениями. Одновременно хотелось достичь адаптации электросетей к росту нагрузки, сокращения затрат на строительство и эксплуатацию сетей, повышения их управляемости и наблюдаемости. И, наконец, создать условия для предоставления потребителю сервисных функций.

Естественно, инновационная сеть должна отвечать всем требованиям современных нормативных документов.

 

Достоинства нового варианта

Посмотрим, чем интересна распределительная сеть напряжения 0,95 кВ с применением индивидуальных трансформаторных подстанций. Во-первых, к ней применимы те же нормативные требования к проектированию, строительству и эксплуатации, что и для сетей 0,4 кВ, поскольку ПУЭ устанавливает единые требования к воздушным линиям электропередачи переменного тока напряжением до 1 кВ. Даже с учетом возможного повышения напряжения при регулировании (п. 1.2.23 ПУЭ) на 5% (до 997,5 В), такая сеть соответствует единым требованиям к низковольтным распределительным сетям.

При этом эффективная длина линии 0,95 кВ увеличивается в среднем в три раза при сопоставимой нагрузке потребителей. Как известно, при повышении напряжения в электрической цепи потери электроэнергии сокращаются в квадратичной зависимости, а отклонение (падение) напряжения при одинаковых нагрузках — прямо пропорционально. При повышении напряжения с 380 до 950, т. е. в 2,5 раза, потери снизятся в 6,25 раз, а отклонение (падение) напряжения, соответственно, — в 2,5 раза.

Простые расчеты показывают, что при одинаковой нагрузке на один дом (в расчетах она принималась равной 6 кВА) и увеличении количества домов с 50 при напряжении сети 0,4 кВ до 140 при напряжении сети 0,95 кВ, расчетная длина фидера увеличится с 390 м до 1050 м. Таким образом, эффективная длина фидера увеличивается в 2,69 раза, при увеличении количества домов и электрической нагрузки питающихся от этого фидера в 2,8 раза.

Увеличение потерь электроэнергии в индивидуальных трансформаторах 0,95/0,4 кВ компенсируется за счет сокращения их количества путем установки одного трансформатора на 2-3 потребителей. Также специально для данного проекта разрабатываются трансформаторы со сниженными потерями. Кроме того, предполагается запитывать ближайших к источнику питания (трансформаторной подстанции 10/0,95/0,4 кВ) потребителей по традиционной схеме — напрямую по линии 0,4 кВ. И только удаленных потребителей — по линии напряжением 0,95 кВ.

Распределительные сети 0,95 кВ сводят к минимуму вероятность несанкционированного подключения и легко адаптируются к росту нагрузки у потребителей. Немаловажно, что сети 0,4 кВ и 0,95 кВ прокладывается по одним опорам ВЛ как двухцепная сеть с использованием проводов СИП.

К вопросу безопасности

В последнее время в некоторых энергорайонах, обслуживаемых компаниями Холдинга МРСК, начинают внедряться распределительные сети напряжением 6 (10) кВ с использованием столбовых трансформаторных подстанций 6 (10)/0,4 кВ для подключения до шести потребителей на один трансформатор.

Однако к распределительной сети 6 (10) кВ ПУЭ предъявляются повышенные требования по электробезопасности, особенно при строительстве таких сетей в населенных пунктах. Сети 6 (10) кВ работают с изолированной нейтралью, ввиду чего существующие типы защит от однофазных замыканий на землю в основном действуют на сигнал, а не на отключение. При значительной концентрации людей и животных в населенном пункте это резко увеличивает вероятность поражения их электрическим током.

В этом отношении сеть 0,95 кВ, работающая с заземленной нейтралью, позволяет надежно отключать все однофазные замыкания на землю автоматическими выключателями, что значительно повышает уровень ее электробезопасности.

 

Ищем оборудование

Для создания распределительной сети с применением индивидуальных трансформаторных подстанций и напряжения 0,95 кВ может применяться значительная часть электротехнического оборудования, серийно выпускаемого в настоящее время в России.

К такому оборудованию, в частности, относятся провода СИП, пригодные к применению при напряжении до 1 кВ, автоматические выключатели, частично — линейная арматура и др.

Вместе с тем, трансформаторы 10/0,95/0,4 кВ и 0,95/0,4 кВ в настоящее время отечественной промышленностью не выпускаются. Однако по результатам предварительных переговоров с российскими производителями уже ведется разработка и выпуск их опытной партии. Решается также вопрос о создании распределительных устройств низкого напряжения навесного типа.

В целом, согласно расчетам, применяемое электротехническое оборудование будет иметь низкую стоимость.

 

Сколько сэкономим?

Чтобы оценить эффективность применения класса напряжения 0,95 кВ и предлагаемых технических решений, был проведен технико-экономический анализ двух вариантов построения сети на основе виртуального населенного пункта: традиционной распределительной сети 10/0,4 кВ и комбинированной распределительной сети 10/0,95/0,4 кВ.

Были рассчитаны расходы на 20-летнюю эксплуатацию, включая стоимость строительства, потерь, обслуживания и др. Суммарные затраты на предлагаемую сеть оказались на 34,5 % ниже, чем на традиционную.

В настоящее время ОАО «НИИЦ МРСК» реализует пилотный проект создания распределительной сети 10/0,95/0,4 кВ с применением индивидуальных трансформаторов по заказу ОАО «МРСК Центра и Приволжья».

Создаваемая сеть имеет высокие показатели по качеству и надежности энергоснабжения, электробезопасности, низкую стоимость, а также максимальную для распределительной сети низкого напряжения удельную энергоэффективность. Для реализации проекта будет разработано новое электротехническое оборудование, имеющее прогрессивные характеристики и ранее не выпускавшееся на территории России.

 

Владимир Князев, зам. генерального директора по инжинирингу ОАО «НИИЦ МРСК»

Фото Екатерины Зубковой

 

Читайте также: