Сети 20 кВ. Специфика проектирования и построения

42

XX заседание Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»

МАСЛОВ А.Н.,

президент Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО», 

технический директор ОАО «ЮРЭСК»

СЕТИ 20 КВ. СПЕЦИФИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ 
И ПОСТРОЕНИЯ

П

рактика строительства сетей 20 кВ медлен-
но, но верно приходит на территорию нашей 
страны. Раньше, на предыдущих заседани-

ях Ассоциации, мы много и подробно говорили 
о начальных этапах становления сетей 20 кВ в 
Москве и перспективах их строительства в круп-
ных городах-миллионниках — Санкт-Петербурге, 
Новосибирске, Екатеринбурге, Нижнем Новгоро-
де, Казани и других. На сегодняшний день с сожа-
лением можно констатировать, что практическое 
строительство сетей 20 кВ в крупных городах не 
стартовало, хотя коллеги, работающие в этих 
городах, проводили оценки и анализ перспектив 
их строительства. Не вызывает сомнений, что 
основной причиной, сдерживающей внедрение 
сетей 20 кВ, является необходимость масштабных 
инвестиций, которых нет у региональных сетевых 
компаний. Равно как и нет крупных заказчиков 
для выполнения большого комплекса связанных 
с этим строительством затратных работ. Поэто-
му, невзирая на готовые предпосылки в части 
технических и схемных аспектов, практическое 
внедрение сетей 20 кВ может начаться лишь при 
возникновении крупных электросетевых центров 
на местах, имеющих долгосрочные планы 
развития и поддержку местных администраций 
на уровне субъектов Федерации, тогда, в таком 
тандеме, могут появиться и необходимые ресур-
сы и необходимая стабильность на перспективу, 
загрузка сетей новыми потребителями, перевод 
существующих нагрузок на новые сети и создание 
инфраструктуры для повышения экономической 
привлекательности территорий, развивающихся 
на основе долгосрочных программ и соответ-
ствующих им схем развития распределительных 
сетей.

Сравнительно недавно мы приступили к ново-

му для нашей страны направлению применения 
сетей 20 кВ для электроснабжения районов 
Крайнего Севера и Приполярного Урала, кото-
рые мы ведём на территории Ханты-Мансийско-
го автономного округа-Югры (ХМАО-Югры) на 
протяжении последних полутора лет.

Что послужило поводом, и какие предпосылки 

строительства сетей 20 кВ в районах Крайнего 
Севера были у нас при принятии решения о стро-
ительстве сетей 20 кВ?

Необходимо отметить, что в мире одним из 

основных направлений применения сетей 20 кВ 
являются городские распределительные сети 
для электроснабжения территорий с высокими 
плотностями нагрузки, при которых строитель-
ство сетей 10 кВ экономически невыгодно, и 
передача требуемых мощностей сетями 20 кВ 
становится рентабельнее аналогов. 

Вторым направлением применения сетей 

20 кВ является их использование для передачи 
небольших нагрузок на большие расстояния. 
В нашей стране для этих задач применяются сети 
10 кВ (что приводит к высоким потерям с ростом 
удалённости потребителей) или сети 35 кВ, как 
утверждённый в СССР стандарт для дальней 
передачи в сельской местности, который приводит 
к высоким издержкам при строительстве сетей в 
случае невысоких нагрузок у потребителей.

Планируя применение сетей 20 кВ для элек-

троснабжения удалённых поселков ХМАО-Югры, 
мы ориентировались на имеющийся опыт евро-
пейских стран. Сети 20 кВ в условиях трудно-
доступных местностей, сложных климатических 
условий для передачи небольших мощностей 
на сравнительно большие расстояния давно 

43

2–4 июня 2014 г., Нижний Новгород

используются в европейских, и особенно скан-
динавских, странах, имеющих похожее «хутор-
ное» заселение территорий. Практически всё 
электроснабжение загородных территорий в 
Швеции, Финляндии осуществляется по сетям 
20 кВ. Для нас данный факт послужил допол-
нительной возможностью для ознакомления с 
опытом, накопленным соседними странами, и 
применением в результате наиболее оправдав-
ших себя решений.

Ещё одним немаловажным обстоятельством 

был тот факт, что на сегодняшний день в России 
производится полная номенклатура оборудо-
вания и материалов для строительства сетей 
20 кВ как городских, так и загородных. В послед-
нее десятилетие в Российской Федерации в 
результате реформирования электроэнергетики 
широко использовался опыт крупных зарубеж-
ных производителей современного электро-
технического оборудования. Во многих случаях 
были образованы совместные предприятия и 
сборочные производства по лицензиям ряда 
фирм, таких как Siemens, ABB, Schneider Electric 
и ряда других. Зарубежные партнёры представ-
ляли свои современные разработки, в том числе 
для объектов распределительных сетей, которые 
уже были сконструированы с расчётом на работу 
в сетях 20 кВ. Аналогичная ситуация имеет место 
при рассмотрении производителей кабельной 
продукции. Это, в том числе, послужило основой 
для начала внедрения сетей 20 кВ в Москве и за 
Уралом. Отечественные компании (проектные и 
строительные) приобретают всё больше опыта в 
области строительства сетей 20 кВ на террито-
рии страны.

Таким образом, мы отталкивались от следую-

щих предпосылок:
•  совершившийся переход ведущих промышлен-

ных стран на стандарт напряжения 20 кВ 
при строительстве распределительных 
сетей в мегаполисах. Накопленный опыт 
показал правомерность и оправданность 
перехода на новый класс напряжения;

•  переход на стандарт напряжения 20 кВ 

при строительстве распределитель-
ных сетей в г. Москве. Отечественные 
компании получили необходимый опыт 
первоначального внедрения нового 
класса напряжения 20 кВ в условиях 
городского сетевого строительства;

•  положительный опыт применения сетей 

20 кВ при электроснабжении северных терри-
торий европейских стран, имеющих невысокий 
уровень электрических нагрузок;

•  наличие полной номенклатуры оборудования 

и материалов для строительства сетей 20 кВ, 
производимой в России.
Отдельно необходимо описать ту задачу, 

которую предполагалось решить за счёт строи-
тельства сетей 20 кВ. Ханты-Мансийский авто-
номный округ, как и ряд других малозаселённых 
и труднодоступных в большинстве площадей 
регионов, сохранил во многих населённых 
пунктах в качестве основных (и единственных) 
источников электроснабжения малую гене-
рацию в различных её видах. В основном, в 
сравнительно крупных населённых пунктах это 
газопоршневые машины и газовые турбины, 
использующие местный газ (природный или, как 
правило, попутный, получаемый при нефтедобы-
че), в небольших посёлках сохранилось много 
дизель-генераторов. Техника сильно изношена, 
финансирование работ по модернизации малой 
генерации не входит в тарифы компаний и не 
имеет источников финансирования, работы 
по поддержанию работоспособного состояния 
ложатся в основном на бюджеты всех уровней. 
Так же как и дорогостоящая закупка топлива, 
что, наряду со сложной логистикой завоза 
оборудования и горюче-смазочных материалов, 
приводит к многократному увеличению себе-
стоимости киловатт-часов вырабатываемой 
электроэнергии. 

После анализа структуры затрат и перспектив 

развития населённых пунктов округа Правитель-
ством ХМАО-Югры была разработана и утверж-
дена программа поэтапного отказа от малой 
генерации как основного источника электроснаб-
жения и перевод основных населённых пунктов 

44

XX заседание Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»

децентрализованной зоны электроснабжения на 
централизованное электроснабжение от сетей 
ЕНЭС. Тут, как и в ситуации со строительством 
городских сетей 20 кВ, необходимо принять 
решение, что «латать» старые сети нерентабель-
но с учётом долгосрочной перспективы развития 
округа и необходимо переходить к использо-
ванию качественно новых решений. Подобный 
подход к решению задач в области электро-
энергетики может стать примером для других 
субъектов, продолжающих «латать кафтан» и 
строить сети, морально устаревшие 30 лет назад 
и не имеющие перспективы применения с учётом 
развития территорий.

Наиболее крупными населёнными пунктами, 

которые переводятся в зону централизованно-
го электроснабжения, являются пос. Берёзово 
и Игрим Берёзовского района ХМАО-Югры, 
попутно планируется присоединение к ЕНЭС 
близлежащих населённых пунктов, общее число 
жителей которых составляет более 25 тысяч 
человек. Для сравнения, площадь Берёзовско-
го района составляет 90 000 км

2

 (по размерам 

находится между Австрией  и Португалией), а 
по количеству населения район соответствует 
таким государствам, как Сан-Марино и Гибрал-
тар, имеющим площадь на 3—4 порядка мень-
ше. Понятно, что при таком характере расселе-
ния людей и распределения нагрузок, особенно 
с учётом сезонного и климатического факторов, 
решение задачи организации бесперебойно-
го электроснабжения территорий требовало 
нестандартного подхода.

Первоначально электроснабжение предлага-

лось организовать за счёт строительства тради-
ционно применяемых для удалённых террито-
рий сетей 35 кВ. Однако по факту сети 35 кВ 
оказались заметно дороже по себестоимости, 
так как строительство подстанций 35 кВ для 
малых нагрузок, имеющих «очаговый» харак-
тер распределения, является экономически 
нецелесообразным, требующим использования 
крупногабаритного и дорогостоящего оборудо-
вания. Строительство ВЛ 35 кВ в своих габа-
ритах по территории тайги и тундры с большим 
количеством заболоченных участков обходится 
также очень дорого. Непропорционально дорого 
тем объёмам мощностей, которые необходимо 
обеспечить у потребителей. В свою очередь, 
сети 20 кВ при строительстве получаются 
существенно дешевле, позволяя решать ту же 

задачу. Таким образом, появляется дополни-
тельная возможность для выбора оптимальных 
путей решения вопросов электроснабжения 
территорий, в том числе стоящей в данном 
случае задачи по электроснабжению террито-
рий Сибири, имеющих хуторное (разрозненное) 
заселение. Дополнительным преимуществом 
строительства линий 20 кВ является необходи-
мость прокладки просеки меньшей ширины по 
сравнению с трассой ВЛ 35 кВ, в том числе по 
территориям традиционного природопользова-
ния коренных малочисленных народов.

В настоящий момент выполнены проектные 

работы для нескольких объектов 20 кВ в Берё-
зовском, Октябрьском и Ханты-Мансийском 
районах округа. Предварительные расчёты в 
рамках выполненных проектов показывают 
экономическую эффективность подобного реше-
ния. В среднем снижение стоимости по объектам 
20 кВ, планируемым к строительству взамен 
сетей 35 кВ, составляет 45—50%.

Необходимо отметить и тот факт, что при 

планировании работ по строительству сетей 
20 кВ в Сибири мы отдавали себе отчёт в тех 
угрозах, которые привносят перебои с электро-
снабжением в жизнь людей в условиях Край-
него Севера. В нашем случае слово «перебои 
с электроснабжением в отопительный период» 
являются синонимом слов «физическая гибель 
людей» при возникновении неблагоприят-
ных погодных условий. Поэтому для решения 
вопросов бесперебойности электроснабжения 
пришлось применять проверенные решения, 
как ориентированные на максимальную надёж-
ность работы новых сетей, так и связанные с 
локальным резервированием электроснабжения 
в населённых пунктах.

Важным аспектом обеспечения высокой 

надёжности при строительстве новых сетей 20 кВ 
стало то обстоятельство, что выбор технических 
решений для обеспечения надёжности опирался 
на подход наших финских коллег, применяющих 
электросетевое оборудование с повышенными 
характеристиками, положительно зарекомен-
довавшие себя в зонах холодного климата. При 
строительстве сетей 20 кВ для электроснабже-
ния удалённых поселков европейские компании 
выбрали путь обеспечения надёжности электро-
снабжения не за счёт сложных схемных решений 
(построения закольцованных двулучевых схем 
и др.), нерентабельных при электроснабжении 

45

2–4 июня 2014 г., Нижний Новгород

удалённых потребителей малой мощности, а за 
счёт применения новых технологий. 

По аналогии с зарубежными коллегами нами 

принято решение о применении изолированного 
провода при строительстве линий 20 кВ (взамен 
защищённого провода, применявшегося ранее 
для ВЛ 10 кВ). Основными преимуществами 
изолированного провода являются:
• наличие трёхслойной защитной изоляции, 

состоящей из одного слоя изоляции из полиэти-
леновой композиции с добавлением полупро-
водящих компонентов и двух слоев изоляции 
из пероксидносшитой (XLPE) полиэтиленовой 
композиции, нанесённых на токопроводящую 
жилу провода. Данная изоляция рассчитана 
на длительное воздействие рабочего напряже-
ния;

•  наличие полупроводящего слоя позволяющего 

существенно снизить электрическое старение 
изоляции провода и увеличить его срок служ-
бы;

•  наличие водоблокирующих элементов, исклю-

чающих продольное распространение воды 
при её попадании в места крепления провода 
или повреждения электрической изоляции;

•  применяемая изоляция имеет высокую меха-

ническую прочность и износостойкость при 
кратковременных и длительных внешних 
воздействиях, что обеспечивается добавлени-
ем карбона в пероксидносшитый полиэтилен 
наружного слоя изоляции.
С учётом заболоченности и труднодоступности 

протяжённых участков вновь строящихся линий 
на территории Ханты-Мансийского автономного 
округа данные преимущества являются важным 
фактором, позволяющим эффективно исполь-
зовать их при строительстве линий электро-
снабжения удалённых населённых пунктов и 
организации их эксплуатации с учётом сезонной 
доступности трасс. Экспериментально подтверж-
дена нормальная работа линий с изолированны-
ми проводами при падении на провода веток 
и даже деревьев без их удаления в течение 
12 месяцев и более. Падение провода на землю 
(без обрыва) также в течение длительного време-
ни не приводит к нарушению работы линии. На 
практике подтверждены случаи нормальной 
работы ВЛ 20 кВ в течение 8 месяцев со схлёст-
нутыми проводами.

Принимая во внимание заболоченный харак-

тер местности, по которой проходят трассы ЛЭП 

20 кВ, проектной организацией принято решение 
о применении опор с увеличенным сроком гаран-
тированной работы более 50 лет. Деревянные 
стойки, изготовленные с использованием новей-
ших технологий пропитки, закрепляются в грунте 
при помощи свайных фундаментов, выполнен-
ных из стальных труб. Применение таких фунда-
ментов обусловлено гидрологическими особен-
ностями территории прохождения ЛЭП 20 кВ.

Применяемые технические и схемные решения 

изначально опирались на необходимость макси-
мального использования существующих элек-
тросетевых объектов — как центров питания, 
так и имеющихся поселковых сетей. Для присо-
единения распределительных сетей населённых 
пунктов 10/6 кВ и подключения существующих 
внутрипоселковых сетей 0,4 кВ к новой сети 
20 кВ, а также для присоединения сетей 20 кВ к 
шинам 6 кВ центров питания применяются блоч-
ные комплектные переходные пункты (БКПП) 
6—10/20 кВ и трансформаторные подстанции 
БКТП 20/6—10 кВ и 20/0,4 кВ, имеющие следую-
щие основные технические решения:
• БКПП и БКТП представляют собой мало-

габаритные блочно-модульные комплектные 
подстанции полной заводской готовности 
внутреннего обслуживания в железобетонных 

46

XX заседание Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»

корпусах с кабельными заглублёнными в 
землю отсеками;

• в комплектацию БКПП и БКТП входят, как 

правило, сухие силовые трансформаторы с 
литой изоляцией;

• БКПП снабжены установками компенсации 

реактивной мощности на стороне 10/6 кВ;

• РУ 6—10—20 кВ выполнены на основе 

компактных распределительных устройств с 
элегазовой изоляцией типа RM-6;

• для защиты присоединений, силовых транс-

форматоров, ТСН, УКРМ, а также управления 
элегазовыми выключателями (силовыми и 
нагрузки) применяются микропроцессорные 
терминалы типа Sepam серии 10;

•  БКПП и БКТП оснащены устройствами теле-

механики, комплектация которых позволяет 
организовать ТУ и ТИ на объектах;

• выходы с БКПП 6/20 кВ и БКТП 20/6-10 кВ 

предусмотрены в кабельном исполнении.
С целью резервирования электроснабжения 

потребителей в конце каждой одноцепной линии 
20 кВ предусмотрена установка интегрированных 
в сети резервных дизель-генераторов контей-
нерного типа с подключением к существующим 
сетям 0,4 кВ. ДГУ позволят обеспечить электро-
снабжение потребителей в случае прекращения 
энергоснабжения центров питания 110/35/6 кВ по 
ВЛ 110 кВ в период аварийно-восстановитель-
ных или плановых ремонтных работ.

Использованные технические решения проде-

монстрировали возможность применения сетей 
20 кВ для дальней передачи небольших нагру-
зок с присоединением к любым существующим 
сетям, а также осуществлением новых присо-
единений за счёт имеющегося выбора необхо-
димого оборудования для различных классов 
напряжения: 10, 6 и 0,4 кВ. Это в свою очередь 
дало возможность осуществлять необходимую 
трансформацию напряжения в зависимости 
от характера имеющихся источников питания 
и нагрузок у потребителей. В ряде случаев в 
аналогичные схемы мы включаем и имеющиеся 
сети 10 кВ, где это рентабельно и не приводит 
к существенным потерям при передаче электро-
энергии. Подключение существующих участков 
сетей 10 кВ осуществляется через трансформа-
торные подстанции 20/10 кВ.

Строительство протяжённых линий 20 кВ с 

объектами сети 20 кВ в районах Ханты-Мансий-
ского автономного округа позволило в сжатые 

сроки создать несколько электросетевых 
комплексов на территории ХМАО-Югры, объеди-
нивших как уже существующие центры питания 
110 кВ и распределительные сети среднего и 
низкого напряжения в населённых пунктах, так 
и вновь построенные распределительные сети, 
обеспечив сопряжение новых и существующих 
сетей и передачу электроэнергии по ним к 
потребителю. Протяжённость нового комплекса 
в Берёзовском районе составляет более 130 км 
с возможностью дальнейшего строительства 

сетей и присоединения к ЕНЭС других удалённых 
поселений. Использование современных типов 
оборудования (изолированного провода на напря-
жение 20 кВ, распределительных и переходных 
пунктов высокой заводской готовности с совре-
менным элегазовым оборудованием и автомати-
зацией, опоры с увеличенным периодом службы 
и др.) позволило построить надежную схему 
электроснабжения без применения традицион-
ных механизмов обеспечения резервирования. 
При этом за счёт перехода на применение сетей 
20 кВ достигнута существенная экономия 
средств, затраченных на строительство электро-
сетевого комплекса для электроснабжения 
удалённых населённых пунктов. 

Полагаю, что приведённые примеры строи-

тельства и использованные при этом решения 
могут послужить образцом построения сетей 
20 кВ для организации электроснабжения 
удалённых объектов, имеющих небольшую, 
как правило, нагрузку. С учётом сложившегося 
распределения потребителей вне крупных горо-
дов,  удалённых от центров электроснабжения 
или генерации, а также принимая во внимания 
размеры нашей страны подобный характер 
распределения нагрузок встречается довольно 
часто. Аналогичный характер нагрузки имеют, 
например, небольшие удалённые промыш-
ленные потребители (геологические станции, 
исследовательские центры, метеорологические 
объекты, нефтяные и газовые экспедиции, ряд 
военных объектов и др.), электроснабжение 
которых традиционно осуществляется по лини-
ям 10 или 35 кВ, что является нерентабельным 
в силу вышеуказанных причин. Применение 
сетей 20 кВ могло бы дать новые возможности 
в организации электроснабжения различных 
потребителей, и, я надеюсь, наш опыт послужит 
примером для дальнейшего развития сетей 
20 кВ в Российской Федерации.