"Новости Электротехники"Техническое перевооружение российских электрических сетей. Сколько это может стоить?

< Предыдущая ] [ Следующая >

Журнал №2(14) 2002

Техническое перевооружение российских электрических сетей. Сколько это может стоить?

Геннадий Боков, начальник лаборатории распределительных сетей АО «РОСЭП», г. Москва

Наш разговор вновь возвращается к теме состояния электрических сетей напряжением 0,4-110 кВ. Оценки существующей ситуации разнятся кардинально - от «катастрофическая» до «сети еще послужат и довольно долго». Сегодня мы публикуем материал, подготовленный специалистом одного из ведущих российских проектных институтов, работающих в данном классе напряжения, — АО «РОСЭП». Именно этот институт под руководством генерального директора В.И. Шевлякова разработал концепцию развития распределительных электрических сетей в сельской местности, одобренную РАО «ЕЭС России». Поэтому, проанализировав ситуацию в целом, большее внимание в своей публикации автор уделил оценке состояния и направлению развития именно сельских электрических сетей.

Состояние распределительных электрических сетей (РС)

В России в настоящее время общая протяженность электрических сетей напряжением 0,4-110 кВ превышает 3 млн. км, а трансформаторная мощность подстанций (ПС) и трансформаторных пунктов (ТП) – 520 млн. кВА. Стоимость основных фондов сетей составляет около 200 млрд. руб., а степень их износа – около 40 %.
Протяженность воздушных (ВЛ) и кабельных (КЛ) линий электропередачи России, а также мощность ПС и ТП характеризуются следующими данными (табл.1).

Таблица 1

Класс напряжения,кВ	ВЛ, тыс. км		КЛ, тыс. км	ПС		ТП
	По трассе	По цепям	По трассе	Кол-во, шт.	Мощность, ГВА	Кол-во, тыс. шт.	Мощность, ГВА
35-110	396,2	490,5	2,2	16 685	285,3
3-20	1173,2	1174,8	240,1			513,5	111,5
0,4-0,6	1186,7	1191,0	103,5
ВСЕГО	2756,1	2856,3	345,8

За 90-е годы резко сократились объемы строительства, технического перевооружения и реконструкции ПС. Почти в 2 раза сократились объемы реконструкции силовых трансформаторов напряжением 110 кВ. В 1993 г. была проведена замена 1,1 % установленных трансформаторов, в 1999 г. - ~ 0,5 %. Аналогичное положение сложилось с заменой и техническим перевооружением воздушных и масляных выключателей.
Аварии в сетях 6-10 кВ составляют около 70 % всех нарушений электроснабжения потребителей. Особенно тяжелые последствия вызывают массовые гололедные и ветровые аварии на ВЛ напряжением 6-10 кВ.
Технический уровень и срок службы силовых трансформаторов и электрооборудования в значительной мере являются показателями надежности сети и определяют допустимые значения продолжительности отключений. Сложившиеся РС построены по радиальному принципу и, как правило, состоят из ненадежных элементов (алюминиевые провода малых сечений, низкая механическая прочность опор, высокая повреждаемость КТП 10/0,4 кВ и др.). При этом практически отсутствует оборудование для автоматизации. К настоящему времени РС, в особенности напряжением 6-10 кВ, не удовлетворяют современным требованиям по критериям надежности электроснабжения и качества электроэнергии.

Износ линий электропередачи (и сетей в целом) за последние годы увеличивается. Продолжается сокращение объемов работ по новому строительству, реконструкции и техническому перевооружению при некотором увеличении объемов по капитальному ремонту. Протяженность ВЛ, выводимых в реконструкцию, за последние пять лет сократилась в 1,5 раза. Если в 1993-1994 годы было реконструировано ~ 0,5 % ВЛ (от общей протяженности), то в 1998 г. ~ 0,36 %. В сетях 0,4-35 кВ более 15 % протяженности линий (240 000 км) находятся в эксплуатации сверх установленного нормативного срока.
Таким образом, электрические подстанции и линии находятся в состоянии, которое позволит обеспечить надежное электроснабжение потребителей только примерно до 2010 г. Для преодоления негативных тенденций следует скоординировать инвестиционную политику и предусмотреть приоритетное выделение средств на развитие электрических сетей.

Концептуальные подходы к обоснованию развития сетей
Сетевые объекты характеризуются высокой стоимостью основных фондов. При этом основная часть текущих затрат и прибыли определяется прошлыми инвестициями. Управление работой сетей носит оперативный характер и сводится к принятию решений по устранению последствий воздействия негативных факторов.
Основным фактором, определяющим развитие сетей и экономические показатели деятельности сетевого предприятия, является реконструкция и техническое перевооружение сетей, в т.ч. улучшение конфигурации сетей и применение нового оборудования, не требующего капитального ремонта долгое время.
Восстановление (реконструкция) сетей в прежних параметрах и полном объеме по экономическим и техническим причинам сегодня нецелесообразно. Новые условия изменили требования, предъявляемые к сетям, возникла настоятельная необходимость в коренном обновлении сетей, создании сетей нового поколения, отвечающих экономико-экологическим требованиям и современному техническому уровню распределения энергии в соответствии с требованиями потребителя.

При рассмотрении вопроса о целесообразности реконструкции сетей с применением нового оборудования возникают 3 проблемы:
1. Определение оптимальных параметров оборудования с учетом его технического состояния и стоимостных показателей, применение которого будет способствовать росту экономической эффективности предприятия электрических сетей.
2. Оптимальный выбор сетевого электрооборудования в условиях многообразия предложений от производителей — поставщиков оборудования.
3. Оценка эффективности реконструкции (технического перевооружения). Развитие РС изменяет требования к ПС, используемому оборудованию и схемам распределительного устройства. Оптимизация жизненного цикла оборудования (материалов и конструкций) сети формирует ее параметры и определяет стоимость нового оборудования, сроки его окупаемости. Политика сетевых предприятий в области технического перевооружения и реконструкции сетей должна быть направлена на обеспечение:

своевременной замены морально и физически устаревшего оборудования, снижающего показатели надежности электроснабжения и качества электроэнергии;
замены оборудования с параметрами, не соответствующими требованиям сети по динамической и термической устойчивости, напряжению, безопасности и др.;
снижения потерь электроэнергии на передачу по распределительным сетям;
повышения живучести сетей (надежности электроснабжения) и их управляемости;
улучшения системы учета количества и качества получаемой и отпускаемой энергии;
восприимчивости (адаптации) к растущим электрическим нагрузкам, использованию новых средств автоматизации, новым технологиям обслуживания;
электрической и экологической безопасности.

Оценка объемов технического перевооружения и реконструкции сетей

Как показывает опыт, при удовлетворительном эксплуатационно-ремонтном обслуживании оборудование ПС служит до 40 лет. Полный капитальный ремонт оборудования (или модернизация) удлиняет срок его службы до 1,5 раз. Однако это приводит к снижению технического уровня электрических сетей. Применение принципиально новых аппаратов для автоматизации, управления и защиты сетей позволяет добиться качественного изменения способов их эксплуатации и обслуживания.
Реконструкции и техническому перевооружению подлежат ПС, находящиеся в эксплуатации 25-30 лет (табл. 2, 3). Для коренного обновления сетей 0,4-20 кВ с учетом нарастания их износа потребуется ежегодно вводить в действие около 120 000 км линий различного напряжения и реконструировать до 10 000 ТП.
Таблица 2. Потребность в основном электрооборудовании для технического перевооружения и реконструкции центров питания

Оборудование, класс напряжения, кВ	Единица измерения	Всего	В том числе
			2001–2005 гг.	2006–2010 гг.	2011–2015 гг.
*Трансформаторы (автотрансформаторы)*
35–110 кВ	ГВА	135,0	75,5	32,4	27,1
*Выключатели*
35–110 кВ	тыс. шт.	11,8	7,7	2,5	1,6
6–10 кВ	тыс. шт.	48-54	18-20	16-18	14-16

Таблица 3. Протяженность ВЛ, подлежащих техническому перевооружению и реконструкции

Класс напряжения, кВ	Всего,тыс. км	В том числе
		2001–2005 гг.	2006–2010 гг.	2011–2015 гг.
110	28,2	9,7	10,5	8,0
35	77,7	17,8	20,1	39,8
6–20	910,0	470	120	320
0,38	600,0	450	40	110

Общие затраты на техническое перевооружение РС оцениваются в сумму около 150 млрд. руб. (в т. ч. в 2001-2005 годы - 70-80 млрд. руб.). В этой связи в полном объеме должны использоваться амортизационные отчисления электрических сетей. Дополнительные инвестиции для выполнения работ по техническому перевооружению и реконструкции РС должны быть получены за счет привлечения инвесторов (в т. ч. частных и зарубежных) и тарифной политики при формировании цен на электрическую энергию (мощность).
В соответствии с Руководящими указаниями об определении понятий и отнесении видов работ и мероприятий в электрических сетях отрасли «Электроэнергетика» к новому строительству, расширению, реконструкции и техническому перевооружению (РД 153-34.3-20.409-99), даны рекомендации по проведению работ в электрических сетях. Вот некоторые основные направления.

Технические направления реконструкции сетей

В РС сельских территорий будет оставаться система напряжений - 110; 35; 10 и 0,4 кВ. Приоритетное развитие получат сети напряжением 110 и 35 кВ по отношению к сетям 10 кВ (т. е. при выборе вариантов развития РС с равными затратами или затратами, отличающимися до 10 %, приоритет следует отдавать сетям более высокого напряжения). При этом на территориях, где в настоящее время развиты сети 35 кВ, а требуются значительные объемы восстановления сетей 10 кВ, следует рассматривать вариант перевода сетей на напряжение 35 кВ (глубокие вводы).
Основным принципом построения сетей 10 кВ следует принять магистральный принцип, предусматривающий:

радиальную (древовидную) схему построения с магистралью, выполненной проводом одного сечения по всей длине;
автоматическое секционирование и резервирование магистрали.

Система электроснабжения потребителей формируется исходя из условия однократного сетевого резервирования. Для ответственных потребителей предусматривается резервный (автономный) источник питания.
Новые линии следует рассчитывать на срок службы не менее 40 лет. Все элементы линии должны быть вы-браны из указанного расчетного срока.
На протяжении всего срока службы линии электропередачи напряжением 0,4; 10; 35 и 110 кВ не должны подвергаться реконструкции путем замены проводов. Это означает, что для будущих линий должны быть обоснованы значения механической прочности стоек и оптимальных сечений проводов, адаптированных к нагрузкам потребителей.
Конструкции опор линий электропередачи и трансформаторных подстанций должны позволять выполнение работ без снятия напряжения (горизонтальное расположение проводов, специальные типы вязок, разъемные зажимы и т. д.).
При реконструкции должна формироваться система мониторинга технического состояния и оценки физического ресурса с использованием новых средств и методик диагностики. Для мониторинга сетей рекомендуется объединять компьютерные сети предприятий электрических сетей с отраслевыми телекоммуникационными сетями.
На подстанциях и распределительных пунктах:

замена (более 30 %) физически (морально) устаревшего электрооборудования и устройств сетевых объектов оборудованием, соответствующим современному уровню;
перевод подстанции, распределительного или переключательного пункта на более высокий класс напряжения;
замена основного оборудования в связи с увеличением передаваемой мощности, токов короткого замыкания;
внедрение автоматических устройств регулирования напряжения, реактивной мощности, учета электроэнергии, систем информации об образовании гололеда, АСУ ТП и новых систем оперативно-технологического управления;
установка устройств, обеспечивающих снижение потерь электроэнергии и нормированное качество напряжения;
использование изолированных и защищенных ошиновок и шин в комплектных распредустройствах.

На трансформаторных подстанциях и пунктах следует применять:

при нагрузке до 160 кВА столбовые трансформаторные подстанции (СТП) напряжением 10/0,4 кВ упрощенной конструкции (с постепенным отказом от разъединителей и предохранителей);
герметичные трансформаторы специальных конструкций, позволяющих закрепление их на опоре (СТП);
при нагрузке свыше 160 кВА конструкции ТП «киоскового» или «закрытого» исполнения;
релейную защиту и автоматику на микропроцессорной основе;
автоматизацию сетей с использованием централизованных систем управления как составной части интегрированной системы управления производством, передачей, распределением и потреблением электроэнергии.

На воздушных и кабельных линиях электропередачи:

подвеска дополнительных цепей на действующих линиях электропередачи, не предусмотренных первоначальным проектом;
замена воздушной линии электропередачи на кабельную линию;
перевод линии электропередачи на более высокий класс напряжения;
формирование магистральных участков линий электропередачи (более 30 % от общей протяженности), устойчивых к значительным механическим воздействиям;
использование самонесущих изолированных и защищенных проводов в распределительных сетях до 20 кВ.

На воздушных линиях электропередачи напряжением 0,38-35 кВ:

все элементы ВЛ должны выдерживать расчетные механические нагрузки на данной территории с повторяемостью климатических условий 1 раз в 25 лет;
для достижения долговечности не менее 40 лет рекомендуется применять в основном деревянные опоры, обработанные консервантами. Железобетонные опоры должны быть рассчитаны на изгибающий момент стоек не менее 50 кН.м для ВЛ 10 кВ и не менее 30 кН.м для линий напряжением 0,38 кВ;
магистраль ВЛ 10 кВ необходимо выполнять на опорах с подвесной изоляцией (в габаритах 35 кВ);
при прохождении ВЛ 10 кВ по лесным массивам, садам, парковым зонам в населенной местности и в стесненных условиях следует применять защищенные провода (с изоляцией из сшитого полиэтилена);
на ВЛ 0,38 кВ следует применять самонесущие изолированные провода (СИП);
сечение проводов на магистральных ВЛ 0,38-10 кВ должно быть не менее 70 мм2, на ВЛ 35 кВ - не менее 95 мм2 (по алюминию);
для автоматического секционирования и резервирования магистрали ВЛ 10 кВ и секционирования ответвлений следует применять коммутационные пункты столбового исполнения с использованием вакуумных выключателей;
для повышения пропускной способности сетей 10 кВ в предстоящий период следует применять вольтодобавочные трансформаторы, устанавливаемые на опорах ВЛ.

На ремонтно-производственных базах и пунктах:

оснащение устройствами для обеспечения ремонта под напряжением;
оснащение многофункциональными механизмами и оборудованием для совершенствования ремонта и технического обслуживания;
внедрение вычислительной техники в производственно-хозяйственную деятельность.

В следующем номере журнала будет рассмотрен опыт развития распределительных электрических сетей в зарубежных странах, в частности, варианты проектирования распределительных сетей методами «коротких» и «длинных» фидеров, принятыми соответственно в Европе и Северной Америке.