72
СЕТИ
РОССИИ
э
л
е
к
т
р
и
ч
е
с
к
и
е
с
е
т
и
2
0
к
В
электрические сети 20 кВ
Опыт эксплуатации
и характеристики
надежности
электрических сетей
20 кВ мегаполиса
В статье рассматривается опыт АО «Объединенная энергети-
ческая компания», полученный в результате реализации ин-
вестиционного проекта «Построение опорной кабельной сети
20 кВ АО «ОЭК» в городе Москве», выполняемого в рамках ре-
ализации постановления Правительства Москвы от 14.12.2010
№ 1067-ПП.
Андрей МАЙОРОВ, генеральный директор
АО «Объединенная энергетическая компания»
ОСНОВНЫЕ
ТЕХНИЧЕСКИЕ
РЕШЕНИЯ
В
настоящее
время
под
руководством
Правительства
города
Москвы
раз
-
рабатывается
схема
и
программа
развития
электроснабжения
города
Москвы
(
включая
новые
присоединенные
территории
)
на
период
до
2030
года
.
Про
-
граммой
,
в
реализации
которой
АО
«
ОЭК
»
принимает
самое
активное
уча
-
стие
,
большое
внимание
уделяется
развитию
распределительных
сетей
на
-
пряжением
20
кВ
.
Создание
сетей
данного
класса
напряжения
решает
две
основные
задачи
:
1.
Обеспечение
возможности
выдачи
дополнительной
мощности
для
разви
-
вающихся
территорий
города
и
потребителей
,
увеличивающих
собствен
-
ные
электрические
нагрузки
.
2.
Повышение
надежности
электро
снабжения
,
устранение
или
сведение
к
минимуму
продолжительности
перерыва
питания
потребителей
при
ава
-
риях
в
распределительной
сети
города
Москвы
.
Схемой
развития
сети
20
кВ
предусмотрено
строительство
141
распредели
-
тельного
пункта
20
кВ
и
1914
км
кабельных
линий
20
кВ
электропередачи
,
что
позволит
уже
к
концу
2021
года
выдать
городу
более
2 397
МВт
дополнитель
-
ных
мощнос
тей
.
Продолжение
работ
по
построению
опорной
сети
в
2017–2021
годах
долж
-
но
обеспечить
ввод
983
км
КЛ
20
кВ
и
94
новых
РП
20
кВ
.
В
соответствии
с
технической
политикой
АО
«
ОЭК
»
для
строительства
сети
20
кВ
применяется
современное
оборудование
:
кабельные
линии
с
изо
-
ляцией
из
сшитого
полиэтилена
и
малогабаритное
электрооборудование
в
распределительных
и
соединительных
пунктах
с
элегазовой
либо
вакуумной
изоляцией
(
рисунки
1
и
2).
По
материалам
II
Всероссийской
конференции
«
ТЕХНИКО
-
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ
АСПЕКТЫ
РАЗВИТИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
СЕТЕЙ
20
кВ
»
73
Применение
кабеля
с
изоляцией
из
сшитого
по
-
лиэтилена
обусловлено
в
первую
очередь
более
высокой
пропускной
способностью
,
возможностью
прокладки
при
минусовой
температуре
,
большей
гибкостью
и
электро
-
коррозийной
стойкостью
,
а
так
-
же
рекомендациями
производителей
оборудования
и
конструктивными
особенностями
применяемого
оборудования
среднего
класса
напряжения
.
При
этом
условия
прохождения
кабельных
линий
20
кВ
в
мегаполисе
таковы
,
что
на
одну
строитель
-
ную
длину
линии
приходится
15–50
участков
с
раз
-
личными
условиями
прокладки
.
Сложные
условия
прокладки
приводят
к
10–45–85%
снижению
пропуск
-
ной
способности
кабелей
(
по
сравнению
с
проклад
-
кой
кабелей
в
траншее
на
глубине
0,8
м
).
С
целью
уменьшения
потерь
в
экране
кабеля
,
за
счет
наличия
в
конструкции
кабеля
общего
экрана
,
а
также
уменьшения
трудозатрат
при
прокладке
КЛ
ОАО
«
ВНИИКП
»
совместно
с
АО
«
ОЭК
»
разработа
-
ло
конструкцию
и
технологию
изготовления
трехфаз
-
ного
силового
кабеля
с
изоляцией
из
сшитого
полиэ
-
тилена
на
напряжение
10
и
20
кВ
с
токопроводящими
жилами
секторной
формы
(
рисунки
3
и
4).
В
настоящий
момент
в
сетях
АО
«
ОЭК
»
прово
-
дится
опытно
-
промышленная
эксплуатация
данного
типа
кабеля
напряжением
20
кВ
общей
протяжен
-
ностью
4×345=1380
м
.
На
текущий
момент
при
про
-
ведении
плановых
испытаний
,
замеров
частичных
разрядов
отклонений
от
нормативных
показателей
не
выявлено
.
Для
надежной
эксплуатации
кабельной
сети
с
СПЭ
-
кабелями
реализовано
низкоомное
заземле
-
ние
нейтрали
для
быстрого
и
селективного
отключе
-
ния
однофазного
замыкания
на
землю
(
ОЗЗ
)
в
сети
.
Типовым
решением
в
сетях
20
кВ
является
установка
на
питающих
подстанциях
резисторов
с
номиналь
-
ным
током
1000
А
.
Резистивное
заземление
нейтрали
позволяет
су
-
щественно
уменьшить
коммутационные
перенапря
-
жения
,
снизить
требования
к
сечениям
экранов
ка
-
Рис
. 1
и
2.
Оборудование
с
вакуумными
и
элегазовыми
выключателями
Рис
. 3
и
4.
Кабель
с
изоляцией
из
сшитого
полиэтилена
с
токо
-
проводящими
жилами
секторной
формы
Рис
. 5.
Типовая
схема
работы
ДЗЛ
бельных
линий
и
обеспечить
селективное
действие
токовых
защит
.
В
целях
повышения
бы
-
стродействия
срабатывания
устройств
РЗА
,
а
также
надеж
-
ности
опорной
распредели
-
тельной
сети
20
кВ
для
вновь
вводимых
объектов
в
качестве
пилотного
проекта
предусма
-
тривается
установка
на
всех
отходящих
кабельных
линиях
полукомплектов
быстродействующей
ДЗЛ
,
соеди
-
ненных
между
собой
двумя
независимыми
каналами
связи
(
рисунок
5).
При
одновременном
поврежде
-
нии
обоих
каналов
,
устройства
защиты
продолжают
осуществлять
функции
токовых
ступенчатых
защит
.
Указанный
подход
позволяет
обеспечить
надежное
отключение
всех
видов
коротких
замыканий
в
сети
с
максимальным
быстродействием
.
Уже
реализовано
два
проекта
по
электроснаб
-
жению
следующих
объектов
:
ПС
№
851 «
Грач
» —
ТПП
72303 «
Щербинка
»,
РП
70048 —
БКТПП
72203
станция
Московского
метрополитена
«
Битцевский
парк
».
Вновь
проектируемые
объекты
предусма
-
тривают
установку
на
каждой
ячейке
отходящего
фидера
КРУ
20
кВ
микропроцессорного
термина
-
ла
ДЗЛ
.
По
результатам
опыта
эксплуатации
ДЗЛ
в
сети
20
кВ
будет
принято
решение
о
его
типовом
применении
.
Кроме
этого
,
АО
«
ОЭК
»
активно
работает
над
реализацией
концепции
полной
автоматизации
рас
-
пределительных
сетей
20
кВ
.
В
рамках
данной
про
-
граммы
на
стадии
реализации
находятся
несколько
интересных
проектов
,
основной
целью
которых
яв
-
ляется
построение
в
пределах
мегаполиса
«
умных
сетей
».
Ярким
примером
реализации
данной
кон
-
цепции
служит
проект
по
созданию
полностью
авто
-
матизированной
системы
,
позволяющей
дистанци
-
онно
определять
и
отключать
поврежденный
участок
сети
20
кВ
(
рисунок
6).
Пилотной
зоной
внедрения
данных
технических
решений
был
выбран
участок
Северного
района
электрической
сети
АО
«
ОЭК
»,
расположенный
в
не
-
посредственной
близости
от
многофункционального
комплекса
«
МегаСпорт
».
Итогом
реализации
проек
-
та
явилось
создание
универсального
инструмента
на
диспетчерском
пульте
в
Центре
Управления
Сетями
АО
«
ОЭК
»,
позволяющего
в
самые
короткие
сроки
обнаружить
поврежденный
элемент
распредели
-
тельной
сети
и
локализовать
его
при
помощи
дис
-
танционного
управления
.
№
4 (37) 2016
74
СЕТИ РОССИИ
Следует
также
отметить
проект
по
созданию
ав
-
томатизированной
системы
защиты
и
управления
«
Цифровая
подстанция
».
Основной
отличительной
чертой
данного
комплекса
является
отказ
от
ис
-
пользования
внутри
комплекса
аналоговых
величин
и
полный
переход
исключительно
к
цифровой
форме
обмена
данных
и
их
обработки
.
Развитие
сети
20
кВ
ограничено
несколькими
фак
-
торами
.
До
настоящего
времени
не
было
образцов
оборудования
на
класс
напряжения
20
кВ
отечествен
-
ной
разработки
.
Применялось
оборудование
Schnei-
der Electric, ABB, Siemens,
из
которых
только
ABB
имеет
складские
запасы
готовой
продукции
для
опе
-
ративного
удовлетворения
потребностей
заказчика
.
В
настоящее
время
для
малогабаритных
город
-
ских
ТП
по
согласованию
с
техническими
требова
-
ниями
АО
«
ОЭК
»
находятся
на
стадии
разработки
ячейки
предприятий
ООО
«
НПФ
Техэнергокомплекс
»
г
.
Люберцы
Московская
область
,
ЗАО
ГК
«
Энерго
-
щит
» —
ТП
«
Самара
»,
ЗАО
«
Энергощит
»
г
.
Самары
,
ООО
«
Трансформер
»
г
.
Подольска
.
Группа
«
Транс
-
формер
»
наладила
выпуск
полного
цикла
оборудо
-
вания
для
сетей
20
кВ
.
Одним
из
критериев
задания
на
разработку
указана
возможность
выполнения
по
-
элементного
ремонта
ячеек
КРУ
.
Кабельная
продукция
класса
напряжения
20
кВ
не
имеет
широкого
применения
на
территории
нашей
страны
и
,
как
следствие
,
предприятия
выпускают
ее
под
конкретные
заказы
,
не
имея
складских
запасов
готовой
продукции
,
что
увеличивает
сроки
реализа
-
ции
проектов
.
При
производстве
кабельной
продукции
на
тер
-
ритории
Российской
федерации
применяются
им
-
портные
компоненты
,
что
не
позволяет
снижать
сто
-
имость
продукции
для
конечного
производителя
.
НАДЕЖНОСТЬ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
В
СЕТЯХ
20
кВ
Зоны
обслуживания
распределительных
сетей
0,4–20
кВ
распределены
между
десятью
районны
-
ми
электрическими
сетями
в
границах
администра
-
Рис
. 6.
Типовая
схема
автоматизации
объектов
электрических
сетей
20
кВ
тивных
округов
города
Москвы
.
В
каждом
районе
организовано
круглосуточное
дежурство
опе
-
ративно
-
выездных
бригад
(
ОВБ
),
обеспеченных
автотранспортом
,
средствами
радио
-
и
мобильной
связи
,
средствами
индивидуальной
защиты
,
необходимыми
инструмен
-
тами
и
оснасткой
.
Для
обеспечения
минимального
времени
восстановления
электро
-
снабжения
обесточенных
потреби
-
телей
(
не
более
1,5
часов
)
органи
-
зовано
круглосуточное
дежурство
8
дизель
-
генераторных
установок
(
ДГУ
)
мощностью
от
130
до
600
кВА
на
автомобильном
шасси
,
еще
6
ДГУ
могут
выехать
по
команде
дис
-
петчера
в
течение
1,5
часов
.
Мар
-
шруты
проезда
ДГУ
и
контроль
по
продвижению
в
условиях
загружен
-
ного
трафика
Москвы
осуществляется
с
использова
-
нием
навигаторов
GPS.
Оперативно
-
технологическое
управление
питаю
-
щими
кабельными
линиями
(
ПКЛ
) 6–20
кВ
,
распре
-
делительными
кабельными
линиями
(
РКЛ
) 0,4–20
кВ
и
оборудованием
объектов
распределительной
сети
(
РП
,
РТП
,
ТП
0,4–20
кВ
)
АО
«
ОЭК
»
осуществляется
диспетчерами
компании
.
Для
осуществления
функ
-
ций
по
оперативно
-
технологическому
управлению
объектов
электросетевого
хозяйства
центры
управ
-
ления
сетями
оснащены
автоматизированными
системами
технологического
управления
,
включа
-
ющими
в
себя
сети
передачи
технологической
ин
-
формации
и
программно
-
технические
комплексы
.
Более
70%
всех
объектов
сети
20
кВ
АО
«
ОЭК
»
оснащено
системами
телемеханики
,
с
каждого
из
ко
-
торых
Центр
Управления
Сетями
АО
«
ОЭК
»
получа
-
ет
более
500
телесигналов
и
телеизмерений
,
в
том
числе
о
работе
первичного
оборудования
подстан
-
ции
и
систем
РЗА
.
Это
обеспечивает
высокую
сте
-
пень
наблюдаемости
объекта
,
позволяет
сократить
расходы
на
эксплуатацию
,
повысить
оперативность
и
безопасность
принимаемых
диспетчерским
персо
-
налом
решений
.
Система
телемеханики
подстанций
обеспечивает
возможность
удаленного
телеуправ
-
ления
высоковольтными
выключателями
20
кВ
,
что
в
свою
очередь
повышает
безопасность
оператив
-
ных
переключений
.
В
2016
году
будет
введена
в
эксплуатацию
систе
-
ма
ретрансляции
телеинформации
от
смежных
энер
-
гообъектов
между
МКС
—
Филиалом
ПАО
«
МОЭСК
»
и
АО
«
ОЭК
»,
которые
являются
двумя
основными
поставщиками
электроэнергии
на
рынке
Москвы
.
Система
ретрансляции
обеспечит
высокую
наблюда
-
емость
распределительных
сетей
Москвы
,
повысит
качество
оперативной
работы
и
улучшит
взаимодей
-
ствие
диспетчерского
персонала
обеих
компаний
.
Информация
,
полученная
с
использованием
SCADA-
систем
,
наряду
с
данными
осциллограмм
терминалов
релейной
защиты
и
регистраторов
ава
-
рийных
переходных
процессов
используется
при
75
расследовании
технологических
нарушений
в
элек
-
трических
сетях
.
В
настоящее
время
накоплены
данные
по
эксплу
-
атации
797
км
•
лет
питающих
и
распределительных
кабельных
линий
20
кВ
.
Период
наблюдения
соста
-
вил
2,5
года
(
с
января
2013
года
по
июнь
2015
года
).
Количество
отказов
кабельных
линий
за
указанный
период
было
равным
32,
что
обусловливает
значе
-
ние
параметра
потока
отказов
= 32/7,97
≈
4 (
год
•100
км
)
-1
.
Дополнительно
для
расследования
причин
сложных
аварий
АО
«
ОЭК
»
совместно
с
МЭИ
вы
-
полняются
расчеты
электромагнитных
переходных
процессов
в
сети
и
температурных
полей
в
месте
по
-
вреждения
КЛ
для
оценки
термических
воздействий
короткого
замыкания
на
КЛ
(
рисунок
7),
протяженно
-
сти
поврежденных
участков
КЛ
для
планирования
их
ремонтов
.
Полученные
статистические
данные
по
повреж
-
даемости
кабельных
линий
20
кВ
подтверждают
их
более
низкую
аварийность
в
сравнении
с
трехжиль
-
ными
кабелями
6–10
кВ
с
бумажно
-
масляной
изоля
-
цией
.
Говоря
о
причинах
отказов
КЛ
20
кВ
стоит
за
-
метить
,
что
их
подавляющее
число
вызывается
на
-
рушением
изоляции
кабеля
,
причем
значительную
составляющую
имеют
дефекты
монтажа
,
к
которым
в
значительной
мере
можно
отнести
повреждения
в
кабельных
муфтах
.
Данные
наблюдений
показы
-
вают
,
что
причинами
повреждений
кабельных
линий
являются
:
•
организационные
причины
отказов
:
–
воздействие
посторонних
лиц
37,5%;
–
дефекты
монтажа
37,5%;
–
неклассифицированные
причины
3,1%;
–
не
выявленные
причины
21,9%;
•
технические
причины
отказов
:
–
внешнее
механическое
воздействие
37,5%;
–
электродуговое
повреждение
59,4%;
–
коррозионный
износ
3,1%.
Следует
отметить
,
что
делать
серьезные
выво
-
ды
относительно
низкого
качества
монтажа
на
ос
-
новании
показанной
статистики
преждевременно
,
необходимо
дополнительно
проследить
влияние
процесса
старения
изоляции
кабелей
в
различных
эксплуатационных
режимах
и
воздействие
окружа
-
ющей
среды
на
характеристики
надежности
кабе
-
лей
.
Что
касается
основного
оборудования
ТП
и
РП
,
то
здесь
у
АО
«
ОЭК
»
пока
еще
недостаточно
стати
-
Рис
. 7.
Иллюстрация
расчета
теплового
поля
однофазного
замыкания
кабеля
стической
информации
для
того
,
чтобы
можно
было
делать
обобщающие
выводы
.
По
накопленной
базе
отказов
и
согласно
данным
наблюдений
,
надежность
моноблока
по
типу
RM6
и
одной
ячейки
КРУ
20
кВ
практически
идентична
.
Учитывая
тот
факт
,
что
один
моноблок
заменяет
четыре
ячейки
КРУ
,
можно
сделать
вывод
,
что
при
-
менение
более
простого
и
дешевого
оборудования
,
такого
как
моноблоки
,
является
технически
и
эконо
-
мически
оправданным
решением
для
подстанций
20/0,4
кВ
.
В
ходе
эксплуатации
силовых
трансформаторов
было
зафиксировано
25
отказов
на
масляных
транс
-
форматорах
,
основная
причина
которых
—
старение
изоляции
(
частота
отказов
25/17548
≈
0,0014 1/
год
)
и
3
отказа
на
сухих
трансформаторах
(
частота
от
-
казов
3/550
≈
0,006 1/
год
).
Таким
образом
,
часто
-
та
отказов
на
масляных
трансформаторах
почти
в
5
раз
ниже
,
чем
для
новых
сухих
трансформато
-
ров
20/0,4
кВ
(
изготовленных
ведущими
мировыми
производителями
).
ВЫВОДЫ
1.
Применение
в
сетях
20
кВ
современных
КРУ
и
ка
-
белей
с
изоляцией
из
сшитого
полиэтилена
значи
-
тельно
повышает
надежность
элементов
электри
-
ческих
сетей
.
2.
Статистические
данные
по
повреждаемости
ка
-
бельных
линий
20
кВ
подтверждают
значительно
более
низкую
их
аварийность
в
сравнении
с
трех
-
жильными
кабелями
6–10
кВ
с
бумажно
-
масляной
изоляцией
.
3.
Следует
улучшать
характеристики
силовых
сухих
трансформаторов
20/0,4
кВ
(
в
том
числе
ведущих
мировых
производителей
),
заметно
уступающих
аналогичным
характеристикам
масляных
транс
-
форматоров
,
находящихся
длительное
время
в
эксплуатации
.
4.
Требуется
дальнейший
сбор
,
анализ
и
обработка
статистических
данных
по
эксплуатационной
на
-
дежности
сетей
20
кВ
.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Непомнящий
В
.
А
.
Надежность
оборудования
энергосистем
.
М
.:
Издательство
журнала
«
ЭЛЕК
-
ТРОЭНЕРГИЯ
.
Передача
и
распределение
»,
2013.
2.
Короткевич
М
.
А
.
Проектирование
линий
электро
-
передачи
.
Механическая
часть
.
Минск
:
Высшая
школа
, 2010.
3.
Указания
по
применению
показателей
надежно
-
сти
элементов
энергосистем
и
работы
энергобло
-
ков
с
паротурбинными
установками
.
М
.:
Союзтех
-
энерго
, 1985.
4.
Рекомендации
по
проектированию
и
эксплуата
-
ции
систем
электроснабжения
новых
,
расширяе
-
мых
и
реконструируемых
нефтеперерабатываю
-
щих
и
нефтехимических
предприятий
/
Под
ред
.
В
.
И
.
Старостина
.
М
.:
Миннефтехимпром
, 1983.
5.
Анищенко
В
.
А
.,
Колосова
И
.
В
.
Основы
надежно
-
сти
систем
электроснабжения
.
Минск
:
БНТУ
, 2007.
№
4 (37) 2016
Оригинал статьи: Опыт эксплуатации и характеристики надежности электрической сети 20 кВ мегаполис
По материалам II Всероссийской конференции «ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ 20 кВ». В статье рассматривается опыт АО «Объединенная энергетическая компания», полученный в результате реализации инвестиционного проекта «Построение опорной кабельной сети 20 кВ АО «ОЭК» в городе Москве», выполняемого в рамках реализации постановления Правительства Москвы от 14.12.2010 № 1067-ПП.
