Повышение надежности электроснабжения Москвы
Высокотемпературное сверхпроводниковое токоограничивающее устройство поможет бороться с ростом уровня токов короткого замыкания.
На электроподстанции «Мневники» запустили в работу новое уникальное оборудование, созданное на базе одного из столичных технопарков.
«Уникальная технология, аналогов которой нет ни в России, ни за рубежом. Это сверхпроводниковое устройство, которое улучшает качество и надежность обеспечения электроэнергией», — отметил Сергей Собянин при осмотре подстанции.
Внедрение высокотемпературного сверхпроводникового токоограничивающего устройства (ВТСП ТОУ) началось в 2016 году. Система поможет бороться с ростом уровня токов короткого замыкания.
Кроме того, Сергей Собянин поздравил работников с Днем энергетика, который будет отмечаться 22 декабря, и вручил отличившимся сотрудникам благодарности Мэра Москвы.
«Спасибо за надежную профессиональную работу, — сказал он. — В домах москвичей каждый день включается свет, подается тепло, а сейчас, перед Новым годом, зажигаются гирлянды, елки. Мы привыкли к этому и думаем, что это все происходит как бы само собой. На самом деле это не так. В огромном городе за этим стоят сложнейшие инженерные системы, огромные коллективы».
Токи короткого замыкания — проблемы энергосистемы
Ввод новых мощностей, строительство сетей и подстанций позволяют удовлетворять растущие потребности жителей Москвы и столичного бизнеса. Однако есть и обратная сторона — рост уровня токов короткого замыкания, который может привести к повреждению оборудования и отключению потребителей от сети. Сейчас в московской энергосистеме в сети 220 кВ токи короткого замыкания достигают 60 кА, а в будущем могут увеличиться до 100 кА.
Для своевременного отключения оборудования и исключения его повреждения при коротких замыканиях традиционно в электроэнергетике применяются выключатели, а для снижения уровня токов короткого замыкания в энергосистеме применяется секционирование (деление) сети и токоограничивающие реакторы.
Выключатели являются коммутационным аппаратом, который при возникновении короткого замыкания, отключаясь, защищает оборудование подстанций. Более того, выключатели на токи более 60 кА ни в нашей стране, ни за рубежом серийно не выпускаются, и являются дорогостоящим оборудованием.
Секционирование сети – это разделение энергосистемы на части с формированием точек физического разрыва сети. Однако дальнейшее увеличение точек разрыва снижает надежность и управляемость московской энергосистемой, а также снижает эффективность использования существующих электросетевых активов (линий электропередачи и подстанций).
Традиционные токоограничивающие реакторы являются пассивными устройствами, что приводит к нерегулируемому перетоку мощности в электрической сети. Также они отрицательно влияют на электромагнитные переходные процессы в электрической сети, и в перспективном развитии сети 220 кВ московской энергосистемы их применение недостаточно эффективно.
ВТСП ТОУ — решение проблемы
Установленное на подстанции «Мневники» высокотемпературное сверхпроводниковое токоограничивающее устройство снижает величину тока короткого замыкания в пять — десять раз. Это значит, что снижаются требования к динамической стойкости оборудования в аварийных режимах и энергосеть может использовать обычные выключатели.
Высокотемпературное сверхпроводниковое токоограничивающее устройство — это сверхпроводниковая лента, способная сохранять свои свойства при температуре переохлажденного жидкого азота (минус 201 градус). Такую температуру поддерживает система криогенного охлаждения, состоящая из трех охладителей. Для этого используется газообразный неон (минус 205 градусов), который подается по теплообменнику. Даже при работе одного охладителя из трех система будет исправной.
При коротких замыканиях ВТСП ТОУ практически мгновенно (0,003 секунды) переходит в режим токоограничения, сопротивление резко возрастает, что приводит к значительному снижению тока короткого замыкания. После ликвидации короткого замыкания устройство в течение 30 секунд возвращается в режим сверхпроводника с нулевым сопротивлением.
Высокотемпературное сверхпроводниковое токоограничивающее устройство — инновационная разработка. Для ее внедрения была выбрана типовая московская подстанция. Общая трансформаторная мощность электроподстанции «Мневники» составляет 300 МВА. Она была введена в эксплуатацию в 2012 году и обеспечивает электроэнергией Западный административный округ столицы. Среди потребителей подстанции тяговая подстанция «Москва-Киевская», четыре станции метро, деловой центр «Москва-Сити», в том числе башни «Око», «Восток» и «Запад», а также жилые дома общей площадью 120 тысяч квадратных метров.
На подстанции установлены три силовых трансформатора по 100 МВА каждый. Они распределяют мощность с понижением напряжения с 220 кВ до 20 кВ.
Сергей Собянин не исключил, что такое оборудование может быть использовано Москвой и в дальнейшем. Планируется, что в будущем еще восемь высокотемпературных сверхпроводниковых токоограничивающих устройств будут установлены на подстанциях «Горьковская», «Мещанская», «Магистральная» и «Красносельская».
Объединенная энергетическая компания
Подстанция «Мневники» обслуживается Объединенной энергетической компанией (АО «ОЭК») — одной из крупнейших московских энергосетевых организаций. На ее балансе находится 28 высоковольтных подстанций, установленная мощность которых составляет 8630 МВА. Кроме того, ОЭК обслуживает 3275 подстанций распределительной сети мощностью 5522 МВА. Протяженность линий электропередачи компании составляет 43 тысячи километров.
По итогам третьего квартала этого года резерв мощности объектов АО «ОЭК» составляет 2340 МВА. В будущем он возрастет до 2665 МВА. Это станет возможным в том числе благодаря реконструкции подстанции «Битца» и строительству подстанции «Саларьево».
Объекты Объединенной энергетической компании оборудованы комплектными распределительными устройствами с элегазовой изоляцией. Они занимают в три — пять раз меньшую площадь, если сравнивать с обычными энергообъектами с открытыми распределительными устройствами. Такие подстанции защищены от климатических воздействий, они имеют повышенную противопожарную безопасность, экологичны и бесшумны.
С 2015 года АО «ОЭК» эксплуатирует около 466 тысяч опор освещения, на которых установлено более 600 тысяч светильников. Кроме того, компания обслуживает свыше пяти тысяч пунктов питания наружного освещения и около двух тысяч объектов архитектурно-художественной подсветки (примерно 250 тысяч светильников).
С 2016 года сотрудники предприятия устанавливают и подключают праздничное освещение ко Дню города, Новому году, Рождеству и другим городским праздникам.
Проекты Объединенной энергетической компании
АО «Объединенная энергетическая компания» создает в столице разветвленную электрическую сеть напряжением 20 кВ. В отличие от сетей в 10 и 6 кВ она может передавать электроэнергию на большие расстояния с меньшими потерями. С 2017 года компания построила 27 подстанций и проложила 794 километра кабельных линий напряжением 20 кВ. На два ближайших года запланировано строительство еще 58 подстанций и 298 километров линий.
Объединенная энергетическая компания реализует инновационные проекты, среди которых:
— система мониторинга и диагностики кабельных линий 110–220 кВ. Она непрерывно в автоматическом режиме регистрирует изменения теплового состояния, контролирует токи и развитие частичных разрядов. Система фиксирует работы в охранной зоне кабельной линии, раскопки, бурение грунта, а также контролирует кабельные сооружения, предотвращая незаконные проникновения;
— технология электронной маркировки кабельных линий 110–220 кВ. Она позволяет упростить поиск и идентификацию маркеров, заложенных в траншею с кабельной линией. Для этого используются специальные приборы — трассомаркероискатели. Такой метод повышает безопасность кабельных линий, а также сокращает издержки на проведение работ в охранных зонах кабельных линий. Благодаря электронной маркировке более точно определяется местоположение кабельных линий — отклонение составляет менее 20 сантиметров. Система ищет кабельные линии без отключения на время трассировки;
— установка приборов контроля работоспособности (радиоконтроллеров). Данные приборы позволят осуществлять мониторинг параметров работоспособности ламп осветительных приборов, а также дистанционно управлять (включение/отключение) лампой светильника. Для учета сетевых активов наружного освещения установки оснащаются беспроводными идентификаторами (RFID-метками).
— применение оптических измерительных трансформаторов тока. Они используются для определения места повреждения и позволяют повторно включить линию электропередачи 220 кВ за пять секунд (если повреждение было неустойчивым), а также исключают возможность включения кабельного участка на короткое замыкание. Сейчас 13 таких трансформаторов установлены на подстанции «Герцево», еще четыре планируется установить на подстанции «Нововнуково» и одно устройство на подстанции «Яшино». Кроме того, предполагается оборудовать измерительными трансформаторами проектируемую подстанцию «Саларьево».
Цифровизация электросети
С 2011 по 2018 год в рамках цифровизации электросети было сделано следующее:
— создана скоростная технологическая сеть передачи данных, проложено 2115 километров оптико-волоконных линий связи;
— созданы автоматизированные системы управления и телемеханики на 25 высоковольтных подстанциях;
— установлены цифровые контроллеры телемеханики на 309 распределительных и трансформаторных подстанциях;
— построена комплексная система кибербезопасности систем технологического управления;
— создана система централизованного мониторинга систем диспетчерского и технологического управления, противопожарной защиты и инженерных систем;
— создана автоматизированная информационно-измерительная система коммерческого учета электроэнергии с расширенными функциями умной сети.
