25 декабря 2022 года начала работу третья Международная онлайн-конференция, посвященная актуальным вопросам, тенденциям развития и новым технологиям в работе высоковольтных КЛ и ВЛ. Организаторами мероприятия выступили компании «Стример» и «Электросетьстройпроект» (ЭССП). Журнал «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» выступает информационным партнером мероприятия. О докладах первой секции конференции — в нашем обзоре.
Секция 1 «Кабельные линии» открылась докладом Владимира Елпидифорова, руководителя отдела (Head of T&D) британской компании FCM Consulting. Владимир Юрьевич продолжил тему международного опыта, поднятую во вступительном докладе модератором конференции Мариной Ермошиной, и рассказал об особенностях проектирования, строительства и эксплуатации КЛ и ВЛ в Великобритании.
Описывая специфику британского электросетевого хозяйства, Владимир Елпидифоров выделил несколько моментов. Первый — предпочтение кабельных линий воздушным. Общественное отношение к ВЛ в Великобритании крайне негативное. Такое мнение разделяет и государство — строительные проекты воздушных линий согласуются очень долго — от 7 до 9 лет. В качестве примера Владимир Елпидифоров привел подводный кабель, проложенный по дну Ирландского моря из северной Шотландии в центральную Англию.
Описывая общую структуру электроэнергетики Великобритании, спикер отметил, что она не особо отличается от энергетики других стран и представляет собой стандартную цепочку: генерация, сетевые компании, потребитель. Поскольку сетевые компании, как и в других странах, являются естественными монополиями, существует действующий со стороны государства единый регулятор. Этот регулятор охватывает все аспекты работы электросетевого хозяйства и действует, в первую очередь, в интересах потребителей.
Еще одна специфическая черта электроэнергетики Великобритании в том, что потребители оплачивают не только непосредственно поставленные мощности, но и вносят фиксированную сумму за само наличие присоединения. При этом в стране действует принцип равнодоступности всех потребителей к электроснабжению, категории надежности как таковые отсутствуют. То есть часть ответственности за надежность электроснабжения лежит на самом потребителе. В качестве примера Владимир Елпидифоров привел один из лондонских аэропортов. Его снабжают две линии 110 кВ с одной подстанции. А проблему надежности аэропорт решает за счет собственных накопителей и собственной генерации. Спикер отметил, что это распространенная в Британии конфигурация, и многие из тех, кто ее использует, не только обеспечивают себе надежность, но имеют и собственных потребителей, которым продают излишки.
Проекты по новым присоединениям включают обязательно два элемента: состязательный и несостязательный. То есть потребитель не может выбирать поставщика электроэнергии (несостязательный элемент), но сам определяет, кто будет производить работы по присоединению — сетевая компания или сторонняя независимая организация (состязательный элемент). По словам Владимира Елпидифорова, введение состязательного элемента благоприятно сказалось на стоимости присоединения для потребителя.
Также в Британии популярна схема так называемого гибкого присоединения, рассказал спикер. Популярность такая схема набрала при появлении большого количества малых генераций. Такая схема позволяет за счет отказа от электропотребления в какие-то пиковые часы отказаться и от дорогостоящей модернизации участка сети. В качестве примера спикер привел один из британских заводов, который за счет собственной побочной генерации отказался от потребления в часы пиковой нагрузки, сэкономив тем самым на модернизации имеющегося присоединения.
Что касается специфики обслуживания, ремонта и модернизации КЛ и ВЛ Великобритании, здесь ключевым показателем является ожидаемый срок службы оборудования, а также влияющие на него факторы, говорит Владимир Елпидифоров. Для Британии характерно, что энергетики предпочитают в случае неисправности или ее угрозы не перекладывать линию полностью, а ремонтировать или заменять проблемный участок. Мониторинг как кабельных, так и воздушных линий, помимо самих сетевых компаний, проводит единый регулятор.
При таком положении дел, ключевым мероприятием становится прогнозирование срока службы КЛ и ВЛ. Этому вопросу в британской энергетике уделяется пристальное внимание. Например, для воздушных линий прогнозирование проводится по следующей методике: образцы проводов, взятые с действующих линий, подвергаются искусственному старению, и уже на основе полученных таким путем данных формируется прогноз. Применение этой методики позволило увеличить срок службы проводов на 10 лет для 30% банка ВЛ страны, отметил Владимир Елпидифоров.
Также следует учитывать, что пик строительства ВЛ в Великобритании пришелся на 60–70-е годы прошлого века, соответственно и выйти из строя линии должны примерно в одно время, отметил спикер. В этом ключе прогнозирование срока службы также имеет большое значение. Проводя своевременную модернизацию линий, замену проводов, изоляторов и т.д., британские энергетики рассчитывают избежать единовременного выхода из строя значительной части банка ВЛ и растянуть этот процесс во времени, говорит Владимир Елпидифоров.
Последний специфический британский момент в обслуживании ВЛ и КЛ, отмеченный спикером в докладе, — это схема привлечения к работам сторонних подрядчиков. Особенность в том, что разница между целевой стоимостью проекта и фактическими затратами на его реализацию разделяется между исполнителем и заказчиком либо в виде штрафа (при фактическом перерасходе), либо в виде премии (при экономии). Таким образом, стороны несут совокупную ответственность, что позволяет оптимизировать затраты на обслуживание линий.
Отвечая на вопросы слушателей, спикер также кратко рассказал об особенностях британских инвестиционных программ, построенных на долговременных (7–8 лет) бизнес-планах. А также о специфических методиках минимизации рисков от изменений рынка при таком долгосрочном планировании.
Следующий доклад секции «Кабельные линии» был посвящен электробезопасности кабельных линий 6–500 кВ. Его представил научный редактор журнала «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение», доцент кафедры ЭЭСП ФГОУ «ДПО ПЭИПК», кандидат технических наук Михаил Дмитриев.
В качестве основного вопроса электробезопасности спикер в своем докладе обозначил наведенное напряжение. В рамках презентации Михаил Дмитриев показал участникам конференции видеоролик, демонстрирующий наведенное напряжение на отключенной кабельной линии 330 кВ. По словам спикера наводка произошла с ВЛ 330 кВ, проходящей параллельно демонстрируемой КЛ. Причина наводок — магнитное поле токов фазных проводов, которое вызывает наведенное напряжение частоты 50 Гц на экраны отключенной кабельной линии. Также спикер акцентировался на том, что речь идет о наведенном напряжении, возникающем в нормальных условиях, а не при коротком замыкании или во время грозы.
Еще один акцент специалист сделал на том, что на данный момент ему не известно ни одного нормативного акта, инструкции, руководства или иного документа, регулирующего работу человека с КЛ при наведенном напряжении. За рубежом ситуация идентичная, также отметил Михаил Дмитриев.
Далее эксперт рассказал о физике возникновения наведенного напряжения. Источником наводок в нормальном режиме является магнитное поле, которое может возникать:
- из-за токов, проходящих в собственных жилах;
- от соседней цепи в двухцепной КЛ;
- от соседних ВЛ.
В первом случае магнитное поле пропадает при отключении кабеля. Однако большинство кабельных линий являются двухцепными (второй случай), и отключение одной цепи не гарантирует отсутствия наведенного напряжения от второй, говорит Михаил Дмитриев. Здесь же спикер рассказал о правилах заземления экранов, которые позволят снизить наводки или совсем избежать их.
Третий случай — параллельное расположение ВЛ и КЛ — по словам эксперта, «то место, где воздушные и кабельные линии должны как-то договариваться». Это, например, переходные пункты кабельно-воздушных линий. Или распределительные устройства, из которых выходят и КЛ, и ВЛ. В такой ситуации кабельные и воздушные линии минимум на протяжении 500 метров идут в одном коридоре. Энергетикам также следует внимательно отнестись к заземлению экранов и расположению проводов. В частности, встречная фазировка на ВЛ может значительно снизить наведенное на кабельную линию напряжение, говорит эксперт.
В заключение Михаил Дмитриев отметил, что вопросов, подпадающих под тему доклада, гораздо больше, чем можно затронуть в его рамках. Среди таких вопросов он назвал:
- магнитное поле вокруг КЛ и его влияние на людей и животных;
- требования к сопротивлению заземления экранов по концам КЛ;
- требования к сопротивлению заземления узлов транспозиции экранов КЛ;
- вынос потенциала по экранам КЛ с одного РУ на другое РУ;
- требования к заземлению опор переходных пунктов КВЛ.
Также спикер отметил, что проблематика электробезопасности кабельных линий 6–500 кВ данными вопросами не исчерпывается, и еще раз коснулся отсутствия нормативных документов, посвященных проблеме наведенного напряжения на кабельных линиях.
Продолжил конференцию доклад руководителя отдела технического развития компании «Энерготэк» Вильдана Халитова. Эксперт рассказал о современном подходе и особенностях расчета при выборе сечений токопроводящих жил кабелей 6–500 кВ.
В начале доклада он отметил, что тема расчета сечений токопроводящих жил не нова. Однако компания и сегодня наблюдает в проектах те же ошибки, которые были 10 лет назад: «Мы часто видим, как производятся расчеты, и какие ошибки при этом допускаются».
Далее эксперт рассказал о наиболее распространенных методах расчета:
- путем моделирования на основе методов конечных элементов;
- по каталогам заводов-изготовителей с применением системы поправочных коэффициентов;
- согласно методике электротехнической комиссии по ГОСТ Р МЭК 60287.
Каждый из способов имеет свои преимущества и недостатки, говорит Вильдан Халитов. Так, например, расчеты на основе методов конечных элементов обладают высокой точностью и вариативностью, учитывают условия прокладки и т.д. Однако метод очень дорогостоящий и трудоемкий. Он требует специальных знаний и навыков (квалификация уровня НИИ), длительного времени, дорогостоящего специализированного ПО. Таким образом, производительность расчетов невысокая. Кроме того, в нормативной документации отсутствуют ссылки на использование данной методики, добавил Халитов.
Преимущества метода поправочных коэффициентов заключаются в высокой скорости проведения расчетов и универсальности. Данный метод также описан в СТО ПАО «ФСК ЕЭС» 56947007-29.060.20.071-2011, отметил спикер. К недостаткам метода эксперт отнес его низкую (относительно других методик) точность — возможная разница в результатах расчета и номинальной токовой нагрузки составляет до 20%. Также методика не учитывает некоторые важные условия прокладки.
Третий метод отличает высокая точность расчетов и возможность учета различных условий прокладки, говорит Вильдан Халитов. Кроме того, наличие доступного специализированного ПО значительно упрощает проведение расчетов по данной методике. Программные комплексы для проведения расчетов, кроме сечений учитывают и другие характеристики проектируемой КЛ, а в итоге формируют конечный отчет, который может быть прикреплен к проектной документации. «По нашему опыту экспертиза учитывает эти отчеты», — добавил спикер. Из недостатков метода Халитов отметил невозможность провести одновременный расчет нескольких типов кабелей, а также то, что методика требует анализа всех частей ГОСТ Р МЭК 60287.
По статистике компании «Энерготэк», первый метод (на основе конечных элементов) применяется редко и в основном для верификации данных, полученных другими способами, в случае проектирования особо ответственных линий 110–330 кВ.
Метод поправочных коэффициентов используется часто и, как правило, применяется для проектирования линий 6–110 кВ. Третий метод редко применяется на линиях 6–110 кВ и в основном используется для проектирования КЛ 220–500 кВ.
Частое применение метода поправочных коэффициентов и типовые ошибки, допускаемые при его использовании, периодически приводят к перегреву и выходу кабельных линий из строя, говорил Вильдан Халитов. Наиболее распространенные ошибки проектировщиков при использовании метода поправочных коэффициентов спикер рассмотрел на примере конкретного кабеля и определенных условий прокладки. Среди таких ошибок: неправильная транспозиция, разные расстояния между цепями КЛ, параллельная прокладка нескольких групп кабелей, применение засыпки с разным удельным термическим сопротивлением и т.д.
В завершение спикер также кратко рассказал об особенностях расчетов для прокладки КЛ в сложных условиях, отметив, что и здесь метод поправочных коэффициентов не обеспечивает необходимой точности.
Доклад специалиста компании «Энерготэк» закрыл секцию «Кабельные линии». Онлайн-конференция продолжается, а журнал «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» продолжит знакомить вас с основными темами мероприятия.
Материалы по теме:
Подписывайтесь на Telegram-канал журнала «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»
Подписаться
