104
АНАЛИТИКА
СЕТИ РОССИИ
104
п
о
д
с
т
а
н
ц
и
и
подст
анции
Р
аспределительные
сети
мегаполисов
облада
-
ют
рядом
характерных
особенностей
:
изношен
-
ность
большого
числа
существу
-
ющих
кабельных
линий
,
трудно
-
сти
прокладки
новых
кабельных
линий
(
далее
КЛ
)
ввиду
высокой
плотности
городской
застройки
,
значительная
загрузка
центров
питания
(
подстанций
110
кВ
и
выше
)
и
т
.
п
.
Наряду
с
этим
остро
стоит
проблема
создания
условий
для
подключения
новых
потреби
-
телей
,
а
также
обеспечение
на
-
дёжности
электроснабжения
су
-
ществующих
абонентов
.
Традиционный
принцип
по
-
строения
сети
от
источника
ге
-
нерации
(
электростанции
)
до
конечного
потребителя
предпола
-
гает
значительное
число
ступеней
трансформации
,
что
приводит
к
дополнительным
потерям
актив
-
ной
мощности
при
транспорти
-
ровке
электроэнергии
.
При
этом
увеличение
трансформаторной
мощности
подстанций
110
кВ
свыше
2×80
МВ
·
А
затруднено
,
во
-
первых
,
применением
оборудо
-
вания
с
увеличенными
номиналь
-
ными
параметрами
,
во
-
вторых
,
отсутствием
достаточного
места
для
размещения
подобного
обо
-
рудования
,
в
-
третьих
,
проведе
-
нием
мероприятий
по
ограниче
-
нию
токов
короткого
замыкания
и
,
соответственно
,
увеличением
трансформаторной
мощности
опорных
источников
.
Вдобавок
к
этому
следует
отметить
,
что
пре
-
обладающая
часть
воздушных
и
кабельных
линий
класса
110
кВ
близка
к
исчерпанию
пропускной
способности
,
что
также
ограничи
-
вает
возможность
подключения
новых
потребителей
.
Санкт
-
Петербург
является
од
-
ним
из
быстроразвивающихся
городских
образований
России
.
Запланировано
масштабное
ос
-
воение
новых
территорий
с
по
-
тенциально
высокой
плотностью
энергопотребления
.
Назрела
масштабная
реконструкция
сетей
электроснабжения
старых
райо
-
нов
города
,
характеризующихся
плотной
застройкой
.
Это
вызыва
-
ет
необходимость
минимизации
классов
напряжения
и
,
соответ
-
ственно
,
ступеней
трансформа
-
ции
для
передачи
большей
элек
-
трической
мощности
к
центрам
нагрузок
.
Также
актуальным
во
-
просом
является
необходимость
сокращения
потерь
на
транспорт
электрической
энергии
.
В
табл
. 1
приведена
структура
электросетевых
компаний
,
дей
-
ствующих
на
территории
Санкт
-
Петербурга
и
Ленинградской
об
-
ласти
[1].
Системообразующей
сетью
Санкт
-
Петербурга
является
сеть
330
кВ
,
охватывающая
город
полукольцом
.
Центрами
питания
являются
четыре
подстанции
330
кВ
: «
Северная
», «
Восточная
»,
«
Южная
»
и
«
Западная
».
Мощность
городских
электрических
станций
,
которые
выдают
мощность
в
сети
330
и
110
кВ
,
сегодня
состав
-
ляет
около
4000
МВт
.
Распре
-
деление
мощности
происходит
Концепция развития
электрических сетей мегаполиса
на основе сооружения подстанций
глубокого ввода 330 кВ и
расширенного использования
класса напряжения 35 кВ в
распределительных сетях
Максим АРТЕМЬЕВ, зам. генерального директора
по техническим вопросам — главный инженер,
Нияз МАГДЕЕВ, зам. главного инженера
по технологическому развитию и инновациям,
ОАО «Ленэнерго»,
Андрей БРИЛИНСКИЙ, зам. заведующего НИО-6,
Сергей СМОЛОВИК, зам. заведующего НИО-6, д.т.н.,
ОАО «НТЦ ЕЭС»,
Георгий ЕВДОКУНИН, д.т.н., СПбПУ
105
№
6 (27),
ноябрь
–
декабрь
, 2014
105
в
значительной
степени
по
сетям
110
и
35
кВ
.
Структура
сети
харак
-
теризуется
значительным
количе
-
ством
трансформаций
напряжения
:
330/220/110/35/10/6/0,4
кВ
.
Не
-
обходимо
учесть
,
что
при
каждом
переходе
на
более
низкую
ступень
напряжения
мощность
трансформа
-
торов
удваивается
по
соображени
-
ям
надёжности
и
ремонтопригодно
-
сти
оборудования
.
Большинство
воздушных
и
ка
-
бельных
линий
класса
110
кВ
близки
к
исчерпанию
пропускной
способно
-
сти
,
что
ограничивает
возможность
подключения
новых
потребителей
.
В
то
же
время
в
ряде
случаев
(
осо
-
бенно
во
вновь
застраиваемых
рай
-
онах
)
возникает
необходимость
стро
-
ительства
центров
питания
110
кВ
с
единичной
мощностью
трансформа
-
торов
63—80
МВ∙А
.
При
этом
единич
-
ная
мощность
отдельных
потреби
-
телей
возрастает
до
2,5—4
МВт
,
что
требует
установки
трансформато
-
ров
6(10)/0,4
кВ
соответствующей
мощности
.
Необходимо
отметить
,
что
увеличение
мощности
транс
-
форматоров
110/10(6)
кВ
даже
до
80
МВ∙А
не
создаёт
достаточных
условий
для
присоединения
новых
потребителей
,
поскольку
отсутствует
возможность
100%
резервирования
центров
питания
по
кабельной
сети
6(10)
кВ
ввиду
её
малой
пропускной
способности
,
а
прокладка
большого
количества
КЛ
6(10)
кВ
невозможна
или
экономически
не
оправданна
.
Существующая
сеть
6
кВ
характери
-
зуется
высоким
уровнем
потерь
.
Объём
обслуживания
ПС
,
шт
.
ЛЭП
,
км
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
»
Выборгское
ПМЭС
7
1496,97
Ленинградское
ПМЭС
17
1495,95
Всего
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
»
24
2992,92
ОАО
«
Ленэнерго
»
ПС
35—110
кВ
373
—
ВЛ
0,38—110
кВ
—
39782,6
ТП
(
трансформаторные
подстанции
) 6—10
кВ
14770
КЛ
0,38—110
кВ
—
19554,0
Всего
ОАО
«
Ленэнерго
»
15143
59336,6
ОАО
«
Санкт
-
Петербургские
электрические
сети
»
Электросетевые
объекты
110
кВ
8
85,286
Рис
. 1.
Традиционная
схема
электроснабжения
района
Табл
. 1.
Структура
основных
электросетевых
компаний
,
действующих
на
территории
Санкт
-
Петербурга
и
Ленинградской
области
[1]
Предлагаемая
концепция
разви
-
тия
электросетевой
инфраструктуры
Санкт
-
Петербурга
заключается
в
су
-
щественном
расширении
сети
35
кВ
и
придании
ей
функций
распредели
-
тельной
сети
среднего
напряжения
с
последующей
трансформацией
на
напряжение
0,4
кВ
.
Данная
кон
-
цепция
в
полной
мере
соответствует
планам
по
созданию
интеллектуаль
-
ной
электрической
сети
.
Типичный
пример
структуры
схемы
электроснабжения
района
города
с
заявленной
мощностью
по
-
рядка
100—120
МВт
,
построенной
по
традиционным
принципам
,
при
-
ведён
на
рис
. 1.
При
разработке
схемы
элек
-
троснабжения
нового
района
на
традиционных
принципах
общая
структура
должна
иметь
вид
,
пред
-
ставленный
на
рис
. 2.
Суть
предлагаемой
концепции
развития
системы
электроснабже
-
ния
заключается
в
существенном
расширении
применения
класса
напряжения
35
кВ
,
в
том
числе
для
резервирования
центров
питания
,
и
придания
этой
сети
функции
распре
-
делительной
.
При
этом
постепенно
заменяются
и
выводятся
из
работы
существующие
кабельные
линии
напряжения
6(10)
кВ
.
Расширение
сети
35
кВ
сопровождается
установ
-
кой
трансформаторов
35/0,4
кВ
.
Структура
электрической
сети
,
построенной
по
предлагаемому
принципу
,
иллюстрируется
рис
. 3.
На
рис
. 3
изображенная
сеть
напряжением
6
кВ
представляет
собой
сохранившуюся
часть
суще
-
ствующей
сети
электроснабжения
.
Основным
элементом
сети
явля
-
ется
подстанция
глубокого
ввода
,
оснащённая
двухобмоточными
106
СЕТИ РОССИИ
8
КЛ
110
кВ
,
средняя
длина
7
км
, 24
КЛ
35
кВ
,
средняя
длина
7
км
,
96
КЛ
10
кВ
,
средняя
длина
2
км
, 48
подстанций
10/0,4
кВ
мощностью
по
2,5
МВ
•
А
Рис
. 2.
Структура
традиционной
схемы
электроснабжения
района
с
потреблением
100—120
МВт
Рис
. 3.
Структура
схемы
электроснабжения
района
с
потреблением
100—120
МВт
с
трансформаторами
330/35
кВ
ТП
—
трансформаторная
подстанция
;
ПГВ
—
подстанция
глубокого
ввода
;
РП
—
распределительный
пункт
;
РТП
—
распределительная
трансформаторная
подстанция
;
АВР
—
автоматический
ввод
резерва
(
резервного
питания
)
трансформаторами
330/35
кВ
или
трёхобмоточными
— 330/35/
10(6)
кВ
,
питающая
разветвлённую
кабельную
сеть
.
Основное
распре
-
деление
энергии
осуществляется
по
сети
35
кВ
.
В
случае
необхо
-
димости
сохранения
участков
су
-
ществующих
сетей
напряжением
6(10)
кВ
может
быть
предусмотрена
установка
трансформаторов
35/6/
0,4
кВ
.
При
переходе
от
традицион
-
ной
схемы
распределения
к
пред
-
лагаемой
для
условного
района
с
потреблением
100—120
МВт
их
сравнительные
эксплуатационные
характеристики
иллюстрируются
табл
. 2.
Данные
табл
. 2
показывают
,
что
при
переходе
к
предлагаемой
струк
-
туре
построения
сети
происходит
су
-
щественный
выигрыш
в
трансфор
-
маторной
мощности
и
сокращаются
потери
в
линиях
электропередачи
РП
(
РТП
)
и
ТП
10/0,4
кВ
РП
(
РТП
)
и
ТП
10/0,4
кВ
РП
(
РТП
)
и
ТП
10/0,4
кВ
ТП
10/0,4
кВ
ТП
10/0,4
кВ
ТП
10/0,4
кВ
ТП
10/0,4
кВ
35
кВ
35
кВ
35
кВ
35
кВ
35
кВ
35
кВ
35
кВ
35
кВ
РП
(
РТП
)
и
ТП
10/0,4
кВ
РП
(
РТП
)
и
ТП
10/0,4
кВ
РП
(
РТП
)
и
ТП
10/0,4
кВ
ПГВ
330/110
кВ
ПС
110/35/10
кВ
ПС
110/35/10
кВ
ПС
110/35/10
кВ
ПС
110/35/10
кВ
РП
(
РТП
) 10
кВ
РП
(
РТП
) 10
кВ
РП
(
РТП
) 10
кВ
РП
(
РТП
) 10
кВ
РП
(
РТП
)
и
ТП
10/0,4
кВ
РП
(
РТП
)
и
ТП
10/0,4
кВ
107
№
6 (27),
ноябрь
–
декабрь
, 2014
и
трансформаторах
.
Количество
трансформаторных
подстанций
со
-
кращается
практически
в
два
раза
,
существенно
снижается
общая
мощность
трансформаторов
и
,
соот
-
ветственно
,
потери
.
Для
районов
застройки
с
боль
-
шими
потребляемыми
мощностя
-
ми
может
быть
предложена
схема
с
однотрансформаторными
подстан
-
циями
330/35
кВ
и
резервирова
-
ние
по
сети
35
кВ
в
соответствии
со
схемой
,
представленной
на
рис
. 4.
В
данной
схеме
резервирование
предусмотрено
по
кабельной
сети
35
кВ
от
соседних
ПГВ
330/35
кВ
.
Расчёты
показывают
,
что
примене
-
ние
напряжения
35
кВ
по
сравне
-
нию
с
напряжением
10
кВ
позво
-
ляет
увеличить
дальность
передачи
электроэнергии
приблизительно
в
4
раза
.
При
наличии
100%
резервиро
-
вания
и
необходимости
быстрого
отключения
повреждённой
КЛ
при
ОЗЗ
технически
целесообразна
реализация
глухого
заземления
нейтральной
точки
обмотки
35
кВ
,
соединённой
в
звезду
,
трансфор
-
маторов
части
ПС
35/6(10)
кВ
,
что
позволит
обеспечить
быстрое
отклю
-
чение
повреждённой
КЛ
при
одно
-
фазном
КЗ
и
исключит
вероятность
многоместных
повреждений
в
сети
,
вызванных
дуговыми
напряжения
-
ми
высокой
кратности
(
характерно
для
сети
с
изолированной
и
ком
-
пенсированной
нейтралью
),
а
также
повреждений
трансформаторов
на
-
пряжения
и
ОПН
из
-
за
феррорезо
-
нансных
процессов
в
сети
.
Необходимо
отметить
,
что
требо
-
вания
к
отключающей
способности
и
запасу
по
току
термической
стой
-
Рис
. 4.
Предлагаемая
схема
электроснабжения
района
на
основе
однотрансформаторных
подстанций
330/35
или
330/35/10(6)
кВ
с
осуществлением
полного
резервирования
по
кабельной
сети
35
кВ
от
соседних
ПГВ
330/35
кВ
кости
оборудования
35
кВ
при
мощ
-
ности
трансформаторов
330/35/
10(6)
кВ
125
МВ∙А
определяются
величиной
действующего
значения
периодической
слагающей
тока
ко
-
роткого
замыкания
,
которое
одно
-
значно
не
превысит
25
кА
.
Следова
-
тельно
,
в
сети
35
кВ
не
потребуется
предусматривать
мероприятия
по
ограничению
токов
короткого
замы
-
кания
.
Для
снижения
влияния
ава
-
рийных
возмущений
в
сети
35
кВ
на
сеть
330
кВ
целесообразно
уве
-
личение
напряжения
короткого
за
-
мыкания
понижающих
трансформа
-
торов
до
16—18%.
Применение
ПГВ
330/35
кВ
и
расширение
функций
сети
35
кВ
по
-
зволяют
:
•
существенно
увеличить
резерв
мощности
для
подключения
новых
потребителей
,
полностью
покрыть
спрос
на
электроэнер
-
гию
целого
района
энергосис
-
темы
;
•
снизить
общую
трансформатор
-
ную
мощность
,
необходимую
для
передачи
электроэнергии
потре
-
бителю
0,4
кВ
;
•
значительно
снизить
потери
мощности
при
передаче
электро
-
энергии
,
в
том
числе
потери
холостого
хода
в
трансформато
-
рах
;
Параметры
Традиционная
схема
Предлагаемая
схема
Суммарная
трансформаторная
мощность
,
МВ∙А
1050
490
Потери
в
ЛЭП
,
МВт
2,03
0,15
Потери
в
трансформаторах
,
МВт
1,25
1,04
Потери
холостого
хода
в
трансформаторах
,
МВт
8,47
1,24
Табл
. 2.
Сравнение
традиционной
и
предлагаемой
схем
электроснабжения
108
СЕТИ РОССИИ
Рис
. 5.
Сравнение
занимаемой
площади
КРУЭ
на
примере
серии
ZX1.2
и
КРУ
с
воздушной
изоляцией
при
реализации
одинаковой
схемы
РУ
35
кВ
Проект
ОАО
«
Ленэнерго
» «
Концепция
развития
электрических
сетей
мегаполиса
на
основе
со
-
оружения
подстанции
глубокого
ввода
330
кВ
и
расширенного
использования
класса
напряже
-
ния
35
кВ
в
распределительных
сетях
»
победил
в
специальной
номинации
«
Лучший
инновацион
-
ный
проект
»
конкурса
«
Сделано
в
Петербурге
».
•
в
связи
с
упрощением
схемы
электроснабжения
повысить
надёжность
.
В
настоящее
время
вопросы
рас
-
пределения
электрической
энергии
на
напряжении
35
кВ
практически
решены
:
в
системах
электроснабже
-
ния
среднего
напряжения
6—35
кВ
распределительные
устройства
(
РУ
)
внутренней
установки
активно
реа
-
лизуются
на
основе
шкафов
КРУ
с
элегазовой
изоляцией
(SF6).
Термин
«
первичное
распреде
-
ление
электроэнергии
»
применим
к
шкафам
КРУЭ
,
рассчитанным
на
номинальные
токи
до
4000
А
на
на
-
пряжении
6—35
кВ
и
протекание
сквозных
токов
короткого
замыка
-
ния
до
50
кА
,
а
«
вторичное
распре
-
деление
» —
до
1250
А
и
25
кА
соот
-
ветственно
(
рис
. 5).
КРУЭ
для
первичного
и
вторич
-
ного
распределения
электроэнергии
сети
35
кВ
позволяют
существен
-
но
снизить
потери
мощности
при
электропередаче
,
значительно
увеличить
резерв
мощности
для
подключения
новых
потребите
-
лей
,
полностью
покрыть
спрос
на
электроэнергию
района
энергосистемы
с
потреблени
-
ем
в
диапазоне
100—200
МВт
и
снизить
общую
трансформа
-
торную
мощность
,
необходимую
для
передачи
электроэнергии
потребителю
0,4
кВ
;
•
анализ
рынка
оборудования
КРУЭ
на
среднее
напряжение
показал
,
что
ведущие
миро
-
вые
производители
предлагают
КРУЭ
35
кВ
,
которые
позволяют
реализовывать
весь
диапазон
требуемых
технических
параме
-
тров
,
включая
массогабаритные
характеристики
.
Применение
КРУЭ
и
сухих
трансформаторов
6—35
кВ
позволяет
строить
ПС
35
кВ
,
которые
практически
не
будут
отличаться
от
габаритов
аналогичной
ПС
10
кВ
;
•
на
основании
полученных
результатов
предложена
кон
-
цепция
развития
электрической
распределительной
сети
,
обеспе
-
чивающая
надёжное
электро
-
снабжение
крупных
городских
районов
.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Схема
и
программа
разви
-
тия
электроэнергетики
Санкт
-
Петербурга
на
2014—2018
гг
. —
ОАО
«
Северо
-
Западный
энер
-
гетический
инжиниринговый
центр
»,
Производственный
центр
«
Севзапэнергосетьпроект
» ,
2014.
имеют
определённый
ряд
преиму
-
ществ
перед
КРУ
и
КСО
с
воздушной
изоляцией
,
такие
как
:
•
существенное
снижение
массо
-
габаритных
характеристик
;
•
максимальная
безопасность
обслуживающего
персонала
;
•
максимальный
уровень
эксплуа
-
тационной
готовности
;
•
минимальные
затраты
на
обслу
-
живание
.
ВЫВОДЫ
В
статье
проведены
анализ
и
оценка
целесообразности
примене
-
ния
напряжения
35
кВ
в
системах
электроснабжения
.
На
основании
ре
-
зультатов
,
полученных
в
данной
рабо
-
те
,
можно
установить
следующее
:
•
анализ
существующих
элек
-
трических
сетей
показал
,
что
структура
сети
характеризуется
значительным
количеством
трансформаций
напря
-
жения
,
а
большинство
воздушных
и
кабельных
линий
близки
к
исчерпа
-
нию
пропускной
способ
-
ности
,
что
ограничивает
возможность
подключе
-
ния
новых
потребите
-
лей
.
При
этом
отчётная
динамика
потребления
электрической
энергии
показывает
,
что
средне
-
годовой
темп
прироста
потребления
растёт
и
,
по
прогнозам
,
к
2030
году
потребность
в
электроэнергии
вырас
-
тет
в
два
раза
;
•
проведённые
прора
-
ботки
показали
,
что
при
-
менение
ПГВ
330/35
кВ
и
расширение
функций
Распределительные сети мегаполисов обладают рядом характерных особенностей: изношенность большого числа существующих кабельных линий, трудности прокладки новых кабельных линий ввиду высокой плотности городской застройки, значительная загрузка центров питания (подстанций 110 кВ и выше) и т.п. Наряду с этим остро стоит проблема создания условий для подключения новых потребителей, а также обеспечение надёжности электроснабжения существующих абонентов.
