Главная Статьи Концептуальные предложения к принципам построения городских электрических сетей на базе высокотехнологичного оборудования

Концептуальные предложения к принципам построения городских электрических сетей на базе высокотехнологичного оборудования

Добавлено: 23.10.15 | Авторство: Г.Н. Катренко | Просмотров: 1369

Анализируя сегодняшнюю ситуацию с уровнем надежности электроснабжения городов, особенно так называемых - «миллионников», приходишь к выводу, что вопросам перспективного развития распределительных электрических сетей в городах и поселках городского типа Украины на уровне центрального органа исполнительной власти Украины и управляющих энергохолдингов уделяется ничтожно малое внимание. Такой неутешительный вывод продиктован следующим:

  • не решен вопрос достаточно необходимых объемов финансирования развития городских электрических сетей, несмотря на то, что большинство этих сетей находятся в управлении мощных бизнес структур;
  • необдуманное и неоправданное решение относительно «ликвидации» единственного в Украине профильного научно-исследовательского и проектного института «Укргипроэнерго» («Энергоперспектива»), который непосредственно занимался вопросами нормативного обеспечения и перспективы развития этих сетей;
  • непринятие упреждающих организационно-технических мер по обеспечению неуклонного роста плотности нагрузок потребителей городов, которые далеко перешагнули существовавшие нормативы и вплотную приблизились к параметрам крупных городов мира;
  • недостаточно эффективное, без каких-либо технико-экономических обоснований, применение малообслуживаемого высокотехнологичного оборудования, устройств и изделий в системах городских электрических сетей;
  • недостаточное внимание вопросам разработки, отвечающих современным требованиям, нормативной базы в области развития городских электрических сетей, что подтверждается следующим моментом. Так, положения директивного документа «Побудова та експлуатація електричних мереж. Технічна політика», который утвержден 22 октября 2012 года Министерством энергетики и угольной промышленности Украины, вообще не содержат требований об особенностях построения и путях развития распределительных электрических сетей в городах и поселках городского типа Украины.

В то же время, следует отметить, что объемы распределительных электрических сетей, по которым осуществляется электроснабжение городских потребителей, насчитывают более 25% общего количества этих сетей в Украине. Причем, городские электрические сети имеют существенные, отличительные от сельских электрических сетей, особенности функционирования в части сложности конфигурации построения таких сетей, быстрого увеличения потребления электроэнергии и неуклонного роста плотности нагрузок городских потребителей, необходимости обеспечения более высокого уровня автоматизации, управления и надежности работы этих сетей.

На современном этапе наиболее актуальными организационными вопросами в области развития городских электрических сетей являются:

  • актуализация нормативной базы с разработкой новых национальных стандартов и технических регламентов;
  • своевременная разработка, на базе программ развития городов, комплексных схем развития инженерной инфраструктуры, в том числе электросетевого строительства, в привязке к общегородским планам;
  • введение механизмов опережающего строительства электрических сетей на развивающихся территориях на основании комплексных схем;
  • выработка решений, которые позволят заметно уменьшить сроки и упростить процедуры согласования с местными органами власти по вопросам проектирования и строительства сетевой инфраструктуры.

Что касается технических аспектов в области развития городских электрических сетей, то главных целевым критерием в этом вопросе является безусловное обеспечение надёжности электроснабжения городских потребителей в соответствии их категорийностью. При этом в обязательном порядке необходимо учитывать повышенные требования к потребителям крупных огородов, которые обусловлены:

  • высотной застройкой; наличием развитой транспортной инфраструктуры;
  • множеством особо важных объектов, в том числе относящихся к общественной безопасности и иных категорированных потребителей.

Для успешной реализации вопроса повышения надежности работы городских электрических сетей, в соответствии с предлагаемой концепцией построения городской электрической сети от центров питания 330 110/35/10 кВ, необходимо использовать следующие основные схемные, технические и компоновочные решения:

  1. Новое строительство, реконструкция и техническое перевооружение городских электрических сетей, с плотностью нагрузки потребителей значительно превышающих 8 МВт/км2, должно осуществляться путем формирования на территории города «территориальных электрических колец напряжением 35 кВ». Кольца состоят из параллельно проложенных двух кабельных линий электропередачи, каждый из которых подключается к разным секциям центров питания напряжением 330 110/35/10 кВ.

    В местах слабой концентрации нагрузок потребителей на территории города возможно формирование аналогичных «территориальных электрических колец напряжением 10 кВ» от разных секций центров питания напряжением 110 35/10 кВ.

    Количество таких колец на территории города определяется расчетным путем исходя из концентрации нагрузок потребителей, размещения источников питания и категорийности потребителей.

    Пример принципиальной схемы формирования «территориальных электрических колец напряжением 35-10 кВ»

  2. К «территориальным электрическим кольцам напряжением 35 кВ» нагрузка потребителей присоединяется посредством упрощенных двухтрансформаторных подстанций напряжения 35/10 кВ, к которым подключаются распределительные пункты 10 кВ.

    К «территориальным электрическим кольцам напряжением 10 кВ» нагрузка потребителей подключается по принципу магистрали с отбором мощности через соединительные пункты, к которым подключаются распределительные пункты 10 кВ.

  3. Присоединение крупных промышленных потребителей к соответствующим «территориальным электрическим кольцам» осуществляется по «глубоким вводам» напряжением 35/10 кВ, 35/0,4 кВ или 10/0,4 кВ.

    Построение распределительной многолучевой сети напряжением 10 кВ необходимо выполнять по двухлучевой встречной схеме, то есть питание разных секции одной ТП осуществлять от разных (независи-мых) взаиморезервируемых секций одного или двух РП по разным трассам.

    Пример принципиальной встречной двухлучевой схемы построения городской электрической сети 10 кВ

  4. Повышение надежности работы уже существующих, столь разных схем городских электрических сетей, для обеспечения в такой ситуации требований к электроснабжению потребителей 1 и 2 категорий, возможно с использованием аналогичного принципа (что и для новой сети). Для этого необходимо организовывать сетевые поперечные связи между схемами рядом расположенных РП. Назовем условно эти связи поперечными.

    В то же время, для решения проблемы сверхнормативной перегрузки оборудования и линий электропередачи в отдельных режимах работы существующей сети, в ряде случаев данного мероприятия может оказаться недостаточно - придется сооружать новые РКЛ для обеспечения питания секций каждого РП от независимых источников. Тем не менее, такие мероприятия несравненно дешевле и реализуются гораздо быстрее, чем строительство новых сетей.

Построение схем городской электрической сети по указанным подходам (принципам) позволяет получить единую распределительную сеть 35, 10 кВ, питание которой осуществляется от нескольких источников. Следовательно, жестко соблюдаются требования обеспечения резервирования нагрузки этих источников и возможности маневра потоками мощностей между ними для решения многих ранее неразрешимых проблем, связанных с загрузкой оборудования.

Реализация изложенных выше схем электроснабжения городской электрической сети возможно только при условии применения высокотехнологичного малообслуживаемого оборудования и устройств.

Предприятие «Таврида Электрик Украина» разработало и производит линейку вакуумных коммутационных аппаратов и комплектных распределительных устройств напряжением 35, 10 кВ, которые в силу своей высокотехнологичности, компактности, автономности и адаптированности, полностью удовлетворяют современным требованиям к новым подходам построения и развития городских электрических сетей.

В распределительных устройствах напряжением 35 кВ упрощенных двухтрансформаторных подстанций напряжения 35/10 кВ и 35/0,4 кВ должен применяться вакуумный реклоузер (выключатель) серии РВА/TEL-35.

Для этих целей разработаны Технические проектные решения в части технико-экономического обоснования и применения рабочей документации по установке вакуумного реклоузера (выключателя) PBA/TEL-35 на существующих подстанциях с высшим и средним напряжением 35 кВ при их реконструкции, техническом перевооружении и модернизации с заменой выключателей 35 кВ и блоков «отделитель - короткозамыкатель», а также устройства пунктов секционирования и резервирования на магистралях и перемычках (ответвлениях) линий электропередачи 35 кВ.

Данные типовые проектные решения могут в полной мере быть использованы при проектировании новых ПС с РУ-35 кВ в качестве блока «вакуумный выключатель 35кВ», а также новых ЛЭП-35 кВ в качестве блока «вакуумный реклоузер 35кВ».

Типовые проектные решения разработаны в соответствии с требованиями действующих нормативных документов.

Для вводных, секционирующих и отходящих ячеек распределительных устройств напряжением 10 кВ подстанций 35/10 кВ, распределительных и соединительных пунктов напряжением 10 кВ необходимо применять комплектные распределительные устройства серий «Вертикаль» и КРУ/TEL, в которых используется вакуумный выключатель серии ВВ/TEL.

Под эти комплектные распределительные устройства разработаны Типовые проектные решения строительной части закрытых сооружений, строительный объем и площадь застройки которых на 71% и 50% соответственно меньше, чем аналогичных сооружений, где используется традиционное оборудование. Экономический эффект от применения таких закрытых распределительных устройств находится в пределах 300-500 тыс. грн на одно сооружение.

Распределительные устройства напряжением 10 кВ трансформаторных подстанций 10/0,4 кВ комплектуются КРУ серии ВВН «Вертикаль», в которых используется вакуумный выключатель нагрузки (ВВН). Параметры ВВН определяются применяемыми в нем вакуумными дугогасительными камерами. Значение номинального тока 1000 А и номинального тока отключения 20 кА при номинальном напряжении 10 кВ достигается применением камер нашего производства. На более низкие параметры можно применить иные вакуумные дугогасительные камеры с торцевой контактной системой.

Подключение силовых трансформаторов в ТП 10/0,4 кВ осуществляется КРУ серии ВВП «Вертикаль», в котором, в отличие от предыдущей серии, добавлена функция автоматического отключения, то есть вакуумный выключатель, выполняющий функции предохранителя. Приемником такой команды служит небольшой соленоид, управляемый энергией трансформаторов тока при возникновении аварийного режима. Параметры этого комплектного распределительного устройства также определяются вакуумными дугогасительными камерами.

Заключение

Построение городских электрических сетей на предлагаемых выше принципах и с применением инновационных технологий нашего предприятия позволит, прежде всего:

  1. Повысить надежность городского электросетевого комплекса и эффективность использования энергоресурсов за счет применения энергосберегающих технологий, минимизировать потери электроэнергии и снизить воздействие производственных процессов на окружающую среду.
  2. За счет применение напряжения 35 кВ в городских электрических сетях с большой плотностью нагрузки потребителей:
    • перейти на более высокий уровень электроснабжения городских потребителей;
    • увеличить пропускную способность как минимум в 3-3,5 раза по сравнению с сетями 6-10 кВ в пределах той же территории;
    • сократить количество трансформаторных мощностей;
    • повысить качество электроэнергии и надёжность функционирования систем электроснабжения;
    • заметно уменьшить объёмы прокладки кабельных линий электропередачи.
  3. Уменьшить их стоимости за счет использования малогабаритных типовых РП и ТП высокой заводской готовности.
  4. Сократить сроки построения городских электрических сетей.

Одновременно, с моей точки зрения, внесение необходимых корректив в нормативную базу, устранение противоречий и неурегулированных вопросов в законодательстве, внедрение новых национальных стандартов и технических регламентов в части функционирования и развития городских электрических сетей, а также принятие решительных мер по безусловной реализация предлагаемых выше шагов будут способствовать осуществлению быстрого восполнения стареющего электросетевого хозяйства и обеспечению более динамичного развития систем электроснабжения новых территорий в городах Украины.

Опубликовано: Журнал «Электрические сети и системы» №2, 2014 г.