Перспективный стандарт распределения электрической энергии

ПО «ФОРЭНЕРГО» и ГК «Таврида Электрик» разработали компактные ВЛ 35 кВ и точки трансформации 35/10 кВ как инструмент решения проблем надежности, качества и доступности энергоснабжения потребителей 0,4–35 кВ. Для удобства проектных и строительных организаций на данные разработки оформлены типовые проектные решения. Устройства и материалы, входящие в типовые проектные решения, аттестованы на соответствие требованиям ПАО «Россети».

Современный распределительный сетевой комплекс регулярно сталкивается с определенными проблемами, которые угрожают надежности и бесперебойности электроснабжения потребителей и существенно снижают эффективность работы и финансовую устойчивость электросетевых компаний. Отметим основные, на наш взгляд, существующие организационно-технические проблемы:

• высокий уровень износа и моральное старение оборудования (порядка 50%);
• встречающееся хаотичное строительство областных электрических сетей 6(10) кВ, 35 кВ;
• низкая наблюдаемость, отсутствие резервирования, проблемы низкого напряжения у конечных потребителей в сетях 0,4 кВ;
• частично устаревшая нормативнотехническая база, требующая актуализации;
• высокая динамика прироста нагрузки по льготной категории заявителей;
• отсутствие инструмента для разработки комплексных программ развития сетей 35 кВ и ниже и включения разработанных мероприятий в ИПР сетевой компании.

Конкретно в распределительных сетях 6(10) кВ существует ряд проблем, связанных с их техническими особенностями:

1. Значительные ограничения в расстоянии, на которое можно передать электроэнергию (чем ниже класс напряжения, тем меньше это расстояние) c требуемым качеством электроснабжения. Например, для фидера 10 кВ, выполненного проводом АС 70 и подключенной нагрузкой 4 МВт в конце фидера, можно передать электроэнергию с допустимым качеством электроснабжения на расстояние ~4 км.

2. Значительный рост нагрузки в пригородах крупных городов, связанный с подключением новых потребителей (преимущественно ИЖС) и неподготовленностью энергетической инфраструктуры для реализации технологических присоединений. Ситуация осложняется в зимний период из-за значительного увеличения энергопотребления.

3. Ограниченность или полное отсутствие сетевого резервирования.

Все обозначенные особенности приводят к значительным проблемам с качеством, надежностью и доступностью электроснабжения.

Сегодня основные способы решения возникающих проблем при развитии сети — это строительство новых центров питания (рисунок 1) и строительство параллельных фидеров для разгрузки существующих и получения возможности подключения новых потребителей (рисунок 2).

Первый способ является эффективным, но и значительно более затратным. Второй способ — менее затратный, но приводит в итоге к увеличению протяженности сети, что, в свою очередь, может привести к ухудшению надежности, поэтому применение его ограничено либо дополняется установкой РВА в сети. Кроме того, в обоих случаях не решены проблемы с доступностью подключения новых потребителей. Наиболее эффективное решение — это баланс между первым и вторым способом с удешевлением первого и рациональным применением второго (рисунок 3).

Такое решение позволяет обеспечить «глубокий ввод» ПС 35 кВ в центр энергодефицитных районов путем переустройства существующих ВЛ 6–10 кВ с полным соответствием всем действующим НТД. Данная концепция ПС особенно актуальна в стесненных условиях пригородной застройки мегаполисов, а также быстрого подключения к энергоснабжению новых промышленных предприятий. Для реализации такого подхода центр питания заменяется точкой трансформации, которая в качестве РУ 35 кВ и 10 кВ имеет реклоузер и один трансформатор мощностью до 6,3 МВА.

Зачастую строительство отпаечных участков ВЛ 35 кВ в обычных габаритах может быть затруднено сложностями землеотвода, отсутствием решений на строительство ВЛ такого класса напряжения региональными планами развития, а также значительной стоимостью таких ВЛ. Сегодня уже существуют технологии линейного строительства, которые позволяют максимально упростить и удешевить конструкцию ВЛ 35 кВ и выполнить ее в габаритах ВЛ 10 кВ. Это снимает все вышеуказанные ограничения на строительство таких ВЛ. Соответственно, применение точек трансформации для организации схем электроснабжения потребителей на новом техническом и финансовом уровне решает проблемы с качеством, надежностью и доступностью электроснабжения.

Таким образом, перспективными современными техническими решениями для развития распределительных сетей 0,4–35 кВ являются:

• компактная быстровозводимая подстанция 35 кВ, до 6,3 МВА — точка трансформации 35/10(6) кВ;
• компактная ВЛ 35 кВ — быстровозводимая ВЛ 35 кВ в габаритах ВЛ 10 кВ на железобетонных стойках типа СВ110.

ТОЧКА ТРАНСФОРМАЦИИ 35/10(6) кВ

Точка трансформации 35 кВ — это новая концепция построения подстанций 35 кВ. Технологическими предпосылками решения стало появление реклоузеров, которые интегрируют в своем составе функции выключателя, измерения токов и напряжений, многофункциональной РЗА, телемеханики, учета электрической энергии. Оборудование не требует проведения текущих, средних и капитальных ремонтов в течение эксплуатации.

Точка трансформации состоит из трех основных блоков: ОРУ 35 кВ с реклоузером Smart35, силового трансформатора 35 кВ и ОРУ 10(6) кВ с реклоузером Smart15. Все коммутационное оборудование размещается на типовых стойках, что делает объект компактным (площадь землеотвода сокращается в 3 раза), быстровозводимым и безопасным с точки зрения эксплуатации. Это делает решение эффективным для задач, где требуется прямое и простое преобразование электрической энергии одного класса напряжения в другой (рисунки 4 и 5).

КОМПАКТНАЯ ВЛ 35 кВ

Быстровозводимая ВЛ 35 кВ в габаритах ВЛ 10 кВ на железобетонных стойках типа СВ110-5 — это новая концепция в строительстве ЛЭП 35 кВ (рисунки 6 и 7). Основной задачей при разработке технических решений по строительству ВЛ 35 кВ было обеспечение необходимой механической и электрической прочности ВЛ 35 кВ в габаритах традиционной ВЛ 10 кВ. Разработаны два типа компактных ВЛ 35 кВ на стойках СВ110-5: с применением провода АС и с применением провода СИП-3.

Компанией «ФОРЭНЕРГО-ИНЖИНИРИНГ» разработан альбом типовых проектных решений с полимерными изоляторами производства ООО «ИНСТА» и арматурой производства ООО «МЗВА-ЧЭМЗ», в котором представлены одноцепные промежуточные, угловые промежуточные, анкерные, концевые, угловые анкерные, ответвительные анкерные опоры ВЛ 35 кВ на базе железобетонных стоек типа СВ110-5 для подвески неизолированных сталеалюминиевых проводов АС 95/16 и АС 70/11 (рисунок 8).

Требования по подвеске проводов приняты в соответствии с требованиями ПУЭ 7-го издания к ВЛ 35 кВ. В данном проекте приводятся расчетные пролеты, монтажные таблицы, а также таблицы механического расчета проводов после вытяжки, которые рассчитаны в соответствии с указаниями ПУЭ 7-го издания. Нормативные ветровые и гололедные нагрузки принимаются также в соответствии с требованиями ПУЭ 7-го издания. Опоры разработаны для I–IV районов по гололеду и I–IV районов по ветру в ненаселенной и населенной местности для их закрепления в песчаных и глинистых грунтах.

Согласно СП 22.13330.2016 «СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений» в проекте предусмотрены решения по установке птицезащитных устройств антиприсадочного, барьерного и маркерного типов.

Все элементы точки трансформации 35/10(6) кВ, линейная арматура и изоляторы компактной ВЛ 35 кВ аттестованы на соответствие требованиям ПАО «Россети». Таким образом, вышеуказанные типовые проектные решения точки трансформации 35/10(6) кВ и компактной ВЛ 35 кВ уже сегодня позволяют начать массовое внедрение данных технологий для решения проблем надежности, качества и доступности энергоснабжения потребителей 0,4–35 кВ на качественно новом уровне.