11
Комплектные подстанции 220/35/10(6), 110/35/10(6) и 35/10(6) кВ комплектуются готовыми к монтажу транспортабельными блоками заводского изготовления, что позволяет сократить издержки на строительство при повышении надежности. В строительстве трансформаторных подстанций 35/10(6) кВ концерн исповедует два подхода: строительство модульных подстанций закрытого типа и строительство открытых комплектных подстанций.
Блочно-модульная конструкция закрытых трансформаторных подстанций 35 кВ получает все более широкое распространение благодаря ряду преимуществ по сравнению с традиционной схемой строительства. Над проектами закрытых модульных подстанций 35 кВ работают ведущие производители электротехнического оборудования во всем мире. Разработка вакуумного выключателя 35 кВ внутренней установки серии ВР35, обладающего повышенным коммутационным ресурсом, компактного и надежного, комплектного распределительного устройства 35 кВ внутренней установки серии КУ35, а также закрытого распредуст-ройства 35 кВ из сэндвич-панелей позволило конструкторам концерна «Высоковольтный союз» воплотить в металле давно назревавшее решение — закрытую комплектную трансформаторную подстанцию модульного типа ЗКТПР-35/10(6) кВ. Эксплуатация хорошо приняла новинку, и сегодня количество реализованных решений на базе блочно-модульной концепции уже исчисляется десятками.
Конструктивно закрытая модульная подстанция состоит из трех основных частей:
Таким образом, распредустройства 35 и 10 кВ сочетают иерархию вложенных элементов: ЗРУ на базе секций КРПЗ-35 и КРПЗ-10, в них смонтированы КРУ внутренней установки КУ35 и КУ-10Ц, коммутация осуществляется вакуумными выключателями ВР35 и ВР1, ВР2 или ВР3. Рассмотрим подробнее сторону 35 кВ.
КРПЗ-35 состоит из отдельных секций двух типов: секций со шкафами КУ-35, согласно первичным схемам соединений, и двух торцевых секций без электротехнического оборудования, выполняющих роль тамбуров. Конструкция секций позволяет их состыковку болтовыми соединениями непосредственно на монтажной площадке. Полностью оснащенные секции со смонтированным на заводе оборудованием транспортируются без специальной упаковки, но с установкой с открытых сторон щитов, которые не допускают попадания атмосферных осадков внутрь секции.
Шкафы КУ-35 представляют собой металлическую оболочку разборного типа, разделенную на отсеки сборных шин, линейных шин, выкатного элемента, и отсеки релейного шкафа (один отсек для вводного шкафа типа ШШР или два отсека для остальных типов шкафов). При этом отсеки разделены перегородками с проходными изоляторами 10 кВ. Сборные шины находятся в верхней части каркаса КУ-35. Конструкция шкафа обеспечивает возможность шинного ввода сверху, вывода сборных и линейных шин в обе стороны, удобство подвода контрольных кабелей. Доступ ко всем узлам и элементам, требующим обслуживания, обеспечивается наличием дверей и быстросъемных соединений.
Выкатной элемент комплектуется вакуумным выключателем ВР35. Находящиеся в эксплуатации выключатели зарекомендовали себя как высоконадежные аппараты, не требующие дополнительного обслуживания. Коммутационный ресурс при номинальном токе нового выключателя составляет 30 000 циклов, ресурс отключения токов КЗ — 50 отключений. Номинальный ток — 630; 1000; 1250 А, номинальный ток отключения — 20 кА. Применение литых из эпоксидного компаунда полюсов дало возможность значительно уменьшить межполюсные расстояния и, соответственно, габаритные размеры выключателя. Ширина выкатного элемента с выключателем ВР35 составляет всего 840 мм (892 мм с выступающими штоками блокировок), высота — 1575 мм и глубина 670 мм.
Ширина ячейки КУ-35 составляет всего 1500 мм, соответственно такой же ширины выпускаются и секции КРПЗ-35 в которые КУ35 монтируются заподлицо. Ширина коридора обслуживания после установки КУ35 внутри секции КРПЗ-35 составляет не менее 1800 мм, выкатной элемент с ВР35 легко выкатывается и перемещается по коридору обслуживания.
Комплектация стороны 10 кВ основана на схожих принципах. ЗРУ монтируется из секций (модулей) КРПЗ-10 с установленными в один или два ряда ячейками 6-10 кВ. Ячейки КУ-10Ц хорошо известны отечественным и зарубежным энергетикам и широко применяются на энергообъектах промышленности, сельского хозяйства, строительства и коммунального сектора. Ширина ячейки — 750; 900 мм (в зависимости от типа шкафа), высота — 2000 мм, глубина для схемы без линейных шин и тока отключения до 20 кА — 1000 мм, с линейными шинами или при токе отключения свыше 20 кА — 1200 (1300) мм.
Ячейки комплектуются выкатными элементами с вакуумными выключателями: ВР1 (номинальный ток — 630- 1000 А, номинальный ток отключения — 20 кА, коммутационный ресурс — 50 000 циклов, отключение токов КЗ — 100 отключений), ВР2 (630-2000 А, 20; 31,5 кА, 30 000 циклов, 50 отключений) или ВР3 (2000-3150 А, 40 кА, 30 000 циклов, 50 отключений). Возможно применение «легкого» вакуумного выключателя ВР0 с номинальным током отключения до 12,5 кА.
Схемы вспомогательных соединений подстанции на постоянном или переменном оперативном токе выполняются, как правило, с использованием микропроцессорной техники ведущих мировых производителей: ABB, Alstom, Schneider Electric, Siemens, «Радиус-Автоматика», ЭМВ, «Киевприбор» и др. Применение системы SCADA позволяет вывести управление подстанцией на качественно новый уровень.
Большая гибкость при выборе схемы и комплектации позволяет адаптировать ЗКТПР-35/10(6) кВ для широкого круга применений. Компактность и мобильность конструкции делает ее особенно актуальной для применения в строительстве, для электрификации предприятий ТЭК и добывающей промышленности, наращивания электрической мощности модернизируемых промпредприятий.
Применение модульных подстанций закрытого типа имеет неоспоримые преимущества в условиях населенного пункта, на площадках некоторых промышленных предприятий — т.е. в условиях ограничения по площади подстанции. Если этого и иных ограничений нет, вполне оправданно строительство открытой подстанции. Так, одним из основных заказчиков этого типа подстанций является нефтегазовая отрасль.
«Высоковольтный союз» производит комплектные трансформаторные подстанции типа КТПБР-М-35/10(6) кВ с трансформаторами мощностью до 16 000 кВА.
Сторона подстанций 35 кВ оборудуется открытыми распределительными устройствами, которые собираются из унифицированных транспортабельных блоков заводского изготовления. Блоки состоят из опорных металлических конструкций, на которых смонтированы аппаратура 35 кВ, элементы жесткой и гибкой ошиновки, элементы вспомогательных цепей.
В качестве коммутационных аппаратов на 35 кВ применяются отлично зарекомендовавшие себя вакуумные выключатели наружной установки типа ВР35НТ с электромагнитным, ВР35НСм с пружинным или ВР35НС с гибридным приводами. Аппараты приспособлены к работе в суровых условиях нефтяных месторождений. Технология гашения в вакууме позволяет избежать таких неприятностей, как, скажем, замерзание или сжижение при низких температурах дугогасящей среды, возможных в других типах аппаратов. Кремнийорганическая изоляция полюсов менее подвержена старению при низких температурах и позволила отказаться от применения в полюсах минеральных (трансформаторных) масел.
Сторона 10(6) кВ КТПБР-М-35/10(6) кВ абсолютно идентична стороне НН закрытых подстанций. ОПУ и ЗРУ поставляются в виде отдельных модулей с предустановленными ячейками КРУ, шкафами РЗАиТ, приборами освещения, отопления, вентиляции и прочим оборудованием. По желанию заказчика ОПУ может быть совмещено с ЗРУ в одном модульном здании.
Сборные домики ОПУ и ЗРУ 6(10) кВ выполнены с учетом климатических условий на месторождении. Для создания нормальных условий работы электрооборудования температура внутри ОПУ и ЗРУ обеспечивается не ниже +5°С, на период производства работ предусмотрена возможность ее повышения до +18°С.
Температура окружающего воздуха для климатического исполнения УХЛ1 составляет не выше плюс 40°C и не ниже минус 60°С. Максимальный скоростной нормативный напор ветра 65 кГс/кв.м (650Н), нормативная толщина стенки гололеда — 20 мм. Изоляция оборудования блоков ОРУ 220, 110 и 35 кВ, проходные изоляторы 10 кВ предусматривают эксплуатацию КТПБР в районах с I(А), II*(Б) и III степенью загрязнения. Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров, разрушающих металл и изоляцию. Тип атмосферы II. Сейсмическая стойкость 9 балов по шкале MSК-64 на уровне 0-10 м. КТПБР могут содержать шумозащитные средства, что позволяет их применить и в черте города.
Из особенностей северного исполнения следует также выделить применение специальных конструкционных (например, сталь марки 09Г2С вместо традиционной Ст3) и изоляционных материалов. Модули сборных зданий ЗРУ и ОПУ изготавливаются из утепленных сэндвич-панелей (вместо традиционного решения с утеплением на основе минеральной ваты). Здания могут оснащаться двойным дном с размещением в междонном пространстве дополнительных обогревательных приборов для исключения промерзания пола. Как правило, в проектах подстанций для северных районов закладывается увеличенная высота фундамента модульных зданий — согласно ТИ до 2,2 метра. Измененная геометрия вводов и увеличенный угол ската крыши ЗРУ и ОПУ призваны решить проблему большой высоты снежного покрова, характерного для некоторых районов Сибири и Северного Казахстана.
Одним из основных заказчиков подстанций такого типа являются нефтегазовые компании СНГ, прежде всего России. Начав в 2006 году сотрудничать с подразделением «Роснефти» — «РН Юганскнефтегаз» — концерн наращивает производство комплектных трансформаторных подстанций КТПБР-35/6 кВ в исполнении УХЛ1 для электроснабжения т.н. «кустов» на Приобском нефтяном месторождении в Ханты-Мансийском автономном округе (ХМАО-Югра) Тюменской области РФ.
В первом квартале 2008 года на предприятиях концерна в производственную программу уже включено производство более десятка трансформаторных подстанций, в т.ч. КТПБР-35/6 кВ для «кустов» № 144-бис, 301-бис, 296, 302, 518, 138-бис, 146, 216, 621, а также компрессорно-насосной станции № 5.
Подстанции для российских нефтяников производятся по программе кооперации внутри концерна. Модули ЗРУ-10 кВ, КРУ и коммутационные аппараты производятся на Ровенском заводе высоковольтной аппаратуры («РЗВА-Электрик»), блоки ОРУ — на Нижнетуринском электроаппаратном заводе («НТЭАЗ Электрик»). Окончательная комплектация также производится в Нижней Туре, после чего готовые подстанции отгружаются заказчику.
Все подстанции 35 кВ, поставляемые на месторождения «Роснефти», строятся по схеме 35-5АНА «Мостик с выключателями в цепях трансформаторов, с ТСН в линиях». Такая схема практически исключает пропадание на подстанции оперативного питания, более того, позволяет его использовать уже на этапе строительства.
«Эта подстанция спроектирована и разработана специально для работы в районах умеренного и холодного климата (может работать при температуре -60°C), специально для нефтяников, — рассказал корреспондентам на праздновании 50-летия НТЭАЗа главный конструктор концерна „Высоковольтный союз“ Ярослав Мельник. — Здесь вы видите готовую подстанцию, которую легко транспортировать, она в уже готовом виде поступит к заказчику, где ее установят на фундамент, и все — можно включать, поскольку весь монтаж и пусконаладочные работы будут произведены на заводе. Одна подстанция ставится сразу на несколько скважин (так называемый куст скважин) и обеспечивает энергоснабжение процессов перекачки нефти».
Сотрудничеству с нефтяниками предшествовали долгие согласования конструкции. В 2006 году конструктора «Высоковольтного союза» неоднократно выезжали для консультаций в Ханты-Масийск, Тюмень, Нефтеюганск. В том же году на заводах «Высоковольтного союза» был размещен заказ на первую партию подстанций 35/6 кВ для Приобского месторождения.
Опыт проектирования подстанций 35 кВ для ХМАО применяется и в других регионах с суровым климатом, к примеру, в Кузбассе, на Курилах, в Северном Казахстане. В ближайшее время подстанции этого типа будут строиться и в Красноярском крае.
Концерн «Высоковольтный союз» не только проектирует, производит и поставляет подстанционное оборудование, но и строит трансформаторные подстанции «под ключ». В основе реализации концепции лежит два принципа.
Во-первых, блочный (модульный) принцип комплектации п/с подразумевает поставку с завода-производителя на монтажную площадку готовых модулей, не требующих доработки на месте и сложного монтажа.
Во-вторых, производитель, в нашем случае — «Высоковольтный союз», осуществляет полный контроль над ходом работ от этапа согласования проекта и до запуска подстанции в эксплуатацию. Специалисты концерна и компаний-партнеров участвуют в привязке на местности, осуществляют наблюдение за выполнением строительной части и контролируют работу монтажной организации, в ряде случаев заводские специалисты самостоятельно выполняют монтаж схем вторичных соединений и оперативных блокировок. Таким образом, заказчик получает готовое изделие «из одних рук», что оказывает существенное влияние на стоимость проекта, на сроки и качество его выполнения, а в конечном итоге, и на надежность эксплуатации новой подстанции. Строительство «под ключ» имеет как минимум три неоспоримых преимущества.
«ЗА» № 1: Главным и, безусловно, решающим аргументом в пользу строительства подстанции «под ключ» является повышение надежности работы электроустановки, предварительно собранной и испытанной в заводских условиях и поставляемой на площадку в виде готовых к подключению блоков, объединяющих коммутационное оборудование, системы релейной защиты, управления и автоматики в едином корпусе. Априори это должно гарантировать снижение риска отказов в эксплуатации. Более того, поскольку подстанция поставляется одним поставщиком, ему приходится нести полную ответственность за надежность технического обеспечения.
«ЗА» № 2: Немаловажными факторами, говорящими в пользу строительства подстанции «под ключ», являются быстрота и [относительная] простота ввода в эксплуатацию новой подстанции. Под «простотой» не стоит понимать упрощенность конструкции изделия, речь идет об упрощении монтажа. Теоретически, при монтаже комплектной (модульной) подстанции монтажникам даже нет необходимости знать, что находится внутри отдельных блоков. Задача монтажа сводится к установке готовых блоков на предварительно подготовленный фундамент и соединению их между собой, подключению к входным и выходным линиям. Таким образом, «простота» подразумевает опять-таки повышение надежности, снижение риска затруднений и ошибок при монтаже, значительно увеличивает скорость монтажа, снижает зависимость монтажников от погодных условий в момент монтажа. После монтажа так называемых «домиков» ОПУ и ЗРУ внутри работают релейщики и электромонтажники, соединяющие отпайки сборных шин, подключающие вторичные цепи, системы освещения, вентиляции и обогрева.
«ЗА» № 3: Последний по порядку, но не по значению — экономический фактор. Значительная экономия средств достигается за счет снижения расходов на капитальное строительство, оправданного снижения степени защиты монтируемого внутри модульных зданий оборудования, снижения материалоемкости, сокращения расходов, связанных с транспортировкой и монтажом, сокращением времени ввода в эксплуатацию.
В. Н. ЧЕРНЫЙ,
ЗАО «Высоковольтный союз».
*