Главная Статьи Внедрение новейших средств автоматизации – единственно оправданная мера повышения надежности работы электросетевого хозяйства Украины в сегодняшних условиях

Внедрение новейших средств автоматизации – единственно оправданная мера повышения надежности работы электросетевого хозяйства Украины в сегодняшних условиях

Добавлено: 26.10.15 | Авторство: Г.Н. Катренко | Просмотров: 2737

Внедрение новейших средств автоматизации – единственно оправданная мера повышения надежности работы электросетевого хозяйства Украины в сегодняшних условиях

Как уже повелось, уровень надежности распределительных электрических сетей в Украине всерьез оценивается только тогда, когда на дворе: грянет гром, разгуляется ветер, заметет дороги, деревья на «воздушках», гололед на проводах и электрооборудовании... И тогда все при деле: создаются чрезвычайные штабы, работают комиссии, пишутся горы бумаг о трудовых победах восстановления, намечаются дополнительные меры. Но как говорят: - «а воз и ныне там».

Реальные затраты на эксплуатационные и восстановительные работы распределительных электрических сетей в 2-3 раза ниже от потребностей. В связи с этим указанные работы в распределительных электрических сетях выполняются с отступлениями от нормативных регламентов, что приводит к еще большему количеству сетей, которые находятся в неудовлетворительном техническом состоянии, а также к ускоренному их износу.

Ежегодные ничтожно мизерные вливания денежных средств на реновацию и развитие распределительных электрических сетей через Инвестиционные программы, которые, в основном, финансируются за счет тарифов на электроэнергию для потребителей, как не прискорбно констатировать, не дают возможность «справить новый костюмчик», а позволяют наложить только «заплатки на старом». А иного результата не следует и ожидать, когда на эти цели ежегодно требуется в пределах 10-12 млрд грн, а предусматривается Инвестиционными программами не более 4 млрд. грн. Причем, реализация этих программ в среднем составляет на уровне 70%. И так из года в год.

Показатели надежности электроснабжения потребителей, которые запитаны от распределительных электрических сетей, в силу указанных выше обстоятельств, остаются на низком уровне.

Удельная величина аварийных отключений на 100 км в последние годы наблюдается на ВЛ 6-10 кВ и составляет в среднем на уровне 13 откл./100 км. Причем неудовлетворительные погодные условия приводят в среднем к 35% отключений от всех аварийных отключений в распределительных электрических сетях.

Кроме того, сегодня средний показатель продолжительности отключений одного потребителя для сельских населенных пунктов, (индекс SAIDI) по Украине составляет 634 мин.

Правда, исходя из реальной динамики состояния уровня надежности распределительных электрических сетях, достоверность этого показателя вызывают некоторые сомнения, так как несколько лет назад он составлял около 1000 мин. Подтверждение этому есть то, что некоторые компании показывают величины этого показателя на уровне: 27,5 мин; 75,8 мин; 83,7 мин; 172,1 мин; 185,3 мин.

Постановлением НКРЕ от 23.07.2013 года № 1009, зарегистрированной Минюстом Украины 26.07.2013 года за № 1266/23798, «Об установлении параметров регулирования, что имеют долгосрочный срок, для целей стимулирующего регулирования» предусмотрено, что средний показатель продолжительности отключений одного потребителя для сельских населенных пунктов должен составлять 70 минут, а для городских населенных пунктов - 40 минут. Достигать этих показателей планируется на протяжении 10 лет при уровне доходности 0-5%.

Справочно: В 80-х годах прошлого столетия существовал показатель «Удельная отключаемость колхозов и совхозов», который жестко нормировался и был включен в показатели премирования персонала энергетических предприятий. В результате массового внедрения систем автоматизации в распределительных электрических сетях и резервных перемычек в сочетании с указанными выше стимулирующими мерами давали стабильный положительный результат по снижению этого показателя.

Исходя из приведенного опыта внедрения механизма повышения надежности электроснабжения потребителей необходимо ускорить введение в действие указанного выше нормативно правового акта.

В то же время, следует заострить внимание на тот факт, что тотальное воровство резервных линий электропередачи и перемычек, особенно в 90-х годах прошлого и начале нынешнего столетий, разрушило систему автоматического резервирования этих сетей и привело к тому, что уровень плановых отключений потребителей сейчас превышает в 1,5 раза аварийные.

Потребители, которые в сложившейся ситуации все чаще и чаще отключаются от электроэнергии, проявляют крайнюю неудовлетворенность действиями энергоснабжающих компаний, особенно, когда время восстановления электроснабжения затягивается на недели и месяцы. К тому же, на фоне резкого повышения тарифов на электроэнергию, потребители готовы предъявлять более жесткие требования к уровню надежности электроснабжения их электроустановок.

Обозначенный выше замкнутый круг сложившихся обстоятельств – «недостаточность денежных инвестиций - несоответствие нормативам уровня надежности потребителей - возрастающее недовольство последних к качеству услуг энергоснабжающих компаний», из года в год только усугубляется.

Существует ли такое действенное решение, которое в нынешней экономической ситуации могло бы разрубить этот замкнутый круг, и тем самым, в ближайшее время, повысить работоспособность распределительных электрических сетей и надежность электроснабжения потребителей.

В первую очередь, на мое глубокое убеждение, необходимо в составе Инвестиционных программ, за счет средств на эксплуатацию, реновацию и развитие распределительных электрических сетей, предусмотреть целевой раздел «Снижение индексов SAIDI и SAIFI». Одним из долгосрочных мероприятий этого раздела должна быть частичная модернизация линий электропередачи и распределительных устройств подстанций путем широкого внедрение интеллектуальных многофункциональных аппаратных средств, к которым относятся реклоузеры серии РВА/TEL предприятия «Таврида Электрик Украина».

Данные интеллектуальные многофункциональные аппаратные средства - совокупность вакуумных коммутационных модулей со встроенной системой измерения токов и напряжений и шкафов управления с микропроцессорной системой защит и автоматики, которые являются одними из основных элементов системы автоматизации распределительных электрических сетей.

Реклоузер серии РВА/TEL способен анализировать режимы работы электрической сети и автоматически производит ее реконфигурацию в аварийных режимах, т.е. локализацию места повреждения и восстановление электроснабжения потребителей неповрежденных участков сети.

Реклоузеры серии РВА/TEL выполняют следующие функции:

  • оперативные переключения в распределительной сети (местная и дистанционная реконфигурация);
  • автоматическое отключение поврежденногот участка;
  • автоматическое повторное включение линии (АПВ);
  • автоматическое выделение поврежденного участка;
  • автоматическое восстановление питания на неповрежденных участках сети (АВР);
  • сбор, обработку и передачу информации о параметрах режимов работы сети и состоянии собственных элементов.

Особенность внедрения реклоузеров серии РВА/TEL заключается в том, что система выполняет свои основные задачи самостоятельно - без координации из центра. Телемеханика в этом случае не участвует в выполнении основных функций, осуществляя лишь вспомогательные (оперативное управление, контроль параметров сети и т.д.). Тем самым реализуется одно из преимуществ такого подхода: исключение влияния человеческого фактора, поскольку отключение места короткого замыкания и локализация повреждения происходят автоматически. Время восстановления питания на неповрежденных участках сети сокращается до секунд, как следствие снижается риск нанесения ущерба потребителям электрической энергии.

Варианты использования реклоузеров серии РВА/TEL в распределительных электрических сетях можно поделить на три основные группы.

К 1-й группе можно отнести применение реклоузеров для обеспечения релейной защиты радиальных воздушных линий электропередачи.

При таком применении реклоузеров возможно снизить время отключения потребителей, так как неустойчивые короткие замыкания (КЗ) будут ликвидироваться при отключениях и автоматических повторных включениях (АПВ). Как показывает статистика, один цикл АПВ позволяет ликвидировать до 80% неустойчивых КЗ. Кроме этого, на линиях возможно будет применить классический принцип построения релейной защиты из осуществлением ближнего и дальнего резервирования на основе использования трех ступеней токовых защит реклоузеров.

Наиболее распространенные способы такого применения реклоузеров серии РВА/TEL:

1. Применение реклоузеров в качестве коммутационных аппаратов в открытом распределительном устройстве.

Такой способ применения позволяет снизить стоимость вновь строящейся подстанции (ПС) по сравнению со стоимостью подстанции, имеющей закрытые распределительные устройства на 40%.

2. Применение реклоузеров как коммутационных аппаратов с функциями релейной защиты и автоматики на проходных трансформаторных подстанциях (ТПП).

Такое применение реклоузеров осуществляется в сельских электрических сетях, где на одном фидере находится несколько проходных трансформаторных подстанций, расстояние между которыми составляет в пределах 30-50 км.

Установка реклоузеров позволяет:

  • устранять 80% неустойчивых КЗ в первом цикле АПВ;
  • в течение нескольких секунд локализовать поврежденный участок, путем разделения линии на два участка. Таким образом, 50% потребителей сохраняют электроснабжение;
  • иметь информацию на диспетчерском пункте о срабатывании релейной защиты реклоузера, что позволяет сократить время поиска повреждения на линии в 3 раза.

3. Применение реклоузеров как коммутационного аппарата с функциями релейной защиты и автоматики на отпайке или ответвлении сети.

Для увеличения надежности электроснабжения потребителей нередко необходимо выделять наиболее аварийные участки линии, т.е. участки, где как показывает опыт эксплуатации линии, чаще всего происходят повреждения. Для решения этой задачи реклоузер может быть установлен на отпайке или ответвлении сети (реклоузер, обозначенный на схеме Р2).

4. Применение реклоузеров совместно с коммутационными аппаратами, предназначенными для коммутации рабочих токов и секционирования сети.

В этом случае алгоритм работы защит реклоузера остается тем же, что и при выполнении им функций защиты отпайки или секционирования линии электропередач. Реклоузер будет отключать КЗ, в цикле АПВ проверять его на устойчивость и осуществлять последующую «сборку» сети, до аварийного участка.

Алгоритм работы реклоузера совместно с коммутационными аппаратами, предназначенными для коммутации рабочих токов и секционирования электрической сети, следующий.

При возникновении КЗ реклоузер Р произведет отключение линии и в первом цикле АПВ произведет проверку КЗ на устойчивость. Если КЗ не устранилось после повторного включения, реклоузер Р произведет отключение линии.

По факту отсутствия напряжение во время бестоковой паузы произойдет отключение всех коммутационных аппаратов С1, С2 и С3.

Во втором цикле АПВ реклоузер Р включится, затем включится коммутационный аппарат С1, который почувствует наличие напряжения с питающей стороны.

После включении С1 произойдет включение С2 на КЗ, и реклоузер Р обесточит линию. Включения С3 не будет, т.к. он имеет большую выдержку времени включения, чем С2. Во время бестоковой паузы произойдет отключение С1 и С2.

Далее реклоузер в третьем цикле АПВ начнет снова «собирать» схему, как это было описано выше, но в отличие от ранее описанного алгоритма сборки включения С2 не произойдет, т.к. он произвел отключение до того, как закончилось его время подготовки АПВ. Таким образом аварийный участок линии будет выделен.

Однако, С3 произведет включение и питание потребителей на неповрежденных участках линии будет восстановлено.

Ко 2-й группе можно отнести применение реклоузеров серии РВА/TEL для организации релейной защиты замкнутых линий электропередачи.

Основной задачей реклоузеров в замкнуты линиях является восстановление электроснабжения потребителей на неповрежденных участках электросети от другого источника питания (АВР). Дополнительно реклоузер осуществляет защиту линии в аварийном режиме работы электросети, как и в группе 1. Для реализации этих функций реклоузеры РВА/TEL обладают двумя группами комбинированных датчиков тока и напряжения, необходимых для определения с какой стороны от реклоузера находится источник напряжения, а также релейной защитой имеющей функцию определения направления мощности.

Нередки случаи, когда линии в замкнутых электросетях принадлежат разным владельцам. В этом случае необходимо осуществлять учет электроэнергии. Таким образом, применение реклоузера, установленного в качестве пункта автоматического восстановления электроснабжения потребителей от другого источника питания (АВР), позволит не только обеспечить восстановление питания потребителей на неповрежденных участках и обеспечить защиту линии в аварийном режиме работы сети, но и обеспечить технический учет электроэнергии.

Существуют следующие варианты применения реклоузеров серии РВА/TEL в кольцевых сетях или в сетях, которые имеют два или более источников питания:

1. Применение реклоузераов как пункта автоматического восстановления электроснабжения потребителей от другого источника питания (реклоузер Р2) и, как пункта секционирования кольцевой линии (реклоузеры Р1 и Р3) приведено на схеме ниже.

При применении приведенного на схеме реклоузера Р2 как пункта автоматического восстановления электроснабжения потребителей от другого источника питания, он при нормальном режиме работы электросети находится в положении «отключено».

В случае возникновения КЗ на одном из участков линии (например В1-Р1), выключатель В1 произведет отключение. Затем в первом цикле АПВ проверит КЗ на устойчивость, и, если повреждение не устранилось, произведет отключение с запретом АПВ.

При длительном отсутствии напряжения с питающей стороны реклоузер Р1 произведет отключение, так как сработает защита минимального напряжения. Таким образом, место повреждения будет выделено.

По факту длительного отсутствия напряжения с одной стороны реклоузер Р2 автоматически произведет включение (также реклоузер Р2 может быть включен сигналом по системе телеуправления с диспетчерского пункта), чтобы восстановить электроснабжение потребителей на неповрежденном участке линии. Кроме того, реклоузер Р2 в этом режиме будет обеспечивать защиту участка линии.

2. Применение реклоузеров в электросетях с однотрансформаторными подстанциями, путем кольцевания электрической сети.

В отличие от двухтрансформаторных подстанций, при возникновении КЗ в трансформаторе, его ошиновке, либо на линии со стороны высшего напряжения трансформатора, однотрансформаторная подстанция будет обесточена.

Восстановление линий напряженим 35-110 кВ или трансформатора требует длительного времени и ресурсов, что неизбежно влечет за собой длительное обесточивание потребителей.

Проблема может быть решена, если какой-либо участок сети соединить с каким-либо участком другой сети, питающейся от другой подстанции, посредством реклоузера, который в нормальном режиме работы сети будет находиться в положении «отключено», а при обесточивании одной однотрансформаторной подстанции обеспечит электроснабжение питаюшихся от нее потребителей от другой подстанции.

К 3-й группе можно отнести применение реклоузеров серии РВА/TEL в сложнозамкнутых электросетях.

Такие схемы используются при наличии большой концентрации нагрузки в определенном регионе или наличии большего количества электроприемников 1-й и 2-й категории по электроснабжению потребителей.

Использование реклоузеров в таких схемах распределительных электрических сетей не только значительно повышают надежность электроснабжения потребителей, но и дают возможность автоматически управлять режимами этой сети, соблюдая при этом, наивысший уровень надежности и наименьший уровень потерь электроэнергии в заданном узле сети.

Для более конкретного изучения вопроса эффективности применения реклоузеров в таких распределительных электросетях предприятие «Таврида Электрик Украина» планирует провести исследовательскую разработку по этому вопросу и подготовить технико-экономические рекомендации по применению реклоузеров в указанных сетях.

Предприятием «Таврида Электрик Украина», нашими партнерами и различными научными и научно-исследовательскими институтами неоднократно выполнялись упрощенные сравнительные расчеты эффективности применения реклоузеров РВА/TEL в радиальной электросети с отпайками, которые показывали положительные результаты такого мероприятия.

Для большей убедительности, как пример, рассмотрим упрощенные сравнительные расчеты показателей надежности используя исходную схему распределительной электросети со следующими характеристиками:

  • протяженность по магистрали - 15 км;
  • протяженность ответвлений все по 2 км;
  • расстояния между секционирующими пунктами по - 5 км;
  • все нагрузки одинаковы - по 400 кВт;
  • коэффициент загрузки электроприемников - 1.

Рассматриваемый участок распределительной электросети характеризируется удельным количество повреждений на фидере на уровне 10 отключений на 100 км в год и средним временем восстановления электроснабжения - 6 часов.

При этом в нашем случае рассмотрим такие расчеты сравнительных вариантов:

  1. полная замена исходной расчетной схемы и частичная ее модернизация с применением реклоузеров;
  2. исходная расчетная схема и частичная ее модернизация с применением реклоузеров;

Результаты сравнительных расчетов указанных выше вариантов относительно повышения надежности электроснабжения потребителей сведены в таблицу, которая приведена ниже.

№ п/пНаименование показателей надежностиРезультаты расчетов сравнительных вариантов
12
1 Количество отключений потребителей Снижается в 1,9 раза Снижается в 3,7 раза
2 Общая продолжительность отключения потребителей Снижается в 2,5 раза Снижается в 6,8 раза
3 Годовой недоотпуск электроэнергии потребителям Снижается в 2,2 раза Снижается в 5,9 раза
4 Суммарный экономический эффект исходя из ежегодного недоотпуска электроэнергии, удельного ущерба и ее стоимости Повышается в 2,1 раза Повышается в 5,6 раза
5 Капитальные затраты Снижаются в 10 Снижаются в 3,7 раза
6 Окупаемость инвестиций исходя из ежегодного недоотпуска электроэнергии, удельного ущерба и затрат на внедрение реклоузеров В пределах 8-9 лет В пределах 2-3 лет

Выводы

  1. Приведенные в таблице результаты подтверждают правильность мнения о том, что в сложившихся условиях наиболее оптимальным вариантом существенного повышения уровня электроснабжения потребителей является проведение повсеместной частичной модернизации распределительных электрических сетей путем внедрения реклоузеров.

    При этом следует заострить внимание эксплуатирующий персонал, на то, что наряду с внедрением реклоузеров требуется обязательное проведение комплекса работ с технического обслуживания электросетей, на которых предусматривается применять эти аппаратные средства, чтобы «не испортить бочку меда».

    Кроме того, принятие решения внедрения реклоузеров в действующих и частично изношенных распределительных электросетях, не должны вызывать негативной реакции, так как они послужат еще и для вновь построенных на замену этих сетей. Для чего монтаж реклоузеров необходимо производить на современных строительных конструкциях.

  2. Внесение в Инвестиционные программы энергоснабжающих компаний целевого раздела «Снижение индексов SAIDI и SAIFI» на общую сумму 1500 млн грн даст возможность на протяжении 5-6 лет оснастить все воздушные линии электропередачи напряжением 6-10 кВ необходимым количеством секционирующих пунктов и пунктов автоматического восстановления электроснабжения потребителей на базе реклоузеров.

    Справочно: Сумма в размере 1500 млн грн - расчетная величина ежегодной недополученной выгоды энергоснабжающих компаний из-за недоотпуска электроэнергии потребителей с учетом стоимости нанесенного ущерба потребителям и самой электроэнергии.

    Такое мероприятие позволит:

    • в указанные сроки привести показатели продолжительности отключений одного потребителя (индекс SAIDI) и среднего количества отключений одного потребителя (индекс SAIFI) до уровня указанного выше постановления НКРЭ, а возможно и до уровня передовых стран мира;
    • получать в целом по Украине экономическую выгоду от внедрения этого мероприятия в сумме 1500 млн грн и более ежегодно;
    • в полном объеме выполнять основную обязанность энергоснабжающих компаний перед потребителями - обеспечение уровня надежности их электроснабжения в соответствии с требованиями стандартов.
  3. Ежегодно полученная выгода дает возможность наряду с другими инвестициями наращивать объемы реновации и развития распределительных электрических сетей.

Опубликовано: Журнал «Электрические сети и системы» №5, 2014 г.