"Новости Электротехники №2(22)" Каким быть номинальному напряжению в распределительных сетях ?

	< Предыдущая ] [ Следующая >	Журнал №4(22) 2003


	Каким быть номинальному напряжению в распределительных сетях ? Давид Файбисович, инженер ОАО «Институт «Энергосетьпроект» В России насчитывается около 3000 городов (включая поселки городского типа), в которых проживает порядка 110 млн человек. Общая протяженность сетей 0,4—(6)10 кВ, обеспечивающих электроснабжение коммунально-бытовых потребителей городов, ориентировочно составляет 900 тыс. км. При этом существует около 300 тыс. шт. трансформаторных подстанций 6–10/0,4 кВ с установленной мощностью трансформаторов порядка 90 ГВА. В настоящее время с помощью городских сетей распределяется около половины вырабатываемой в стране электроэнергии. К сожалению, точные статистические данные по распределительным сетям городов в целом по стране не собираются, что во многом объясняется отсутствием координирующего центра. Необходимо ли повышенное напряжение? Важным направлением энергетического бизнеса является совершенствование передающих и распределительных систем электроснабжения. Это имеет прямое отношение к использованию повышенных номинальных напряжений в электрической сети. Преимущества применения повышенных напряжений при передаче и распределении электроэнергии вытекают из основных законов электротехники. Эти преимущества были прежде всего реализованы при развитии электрических сетей, обеспечивающих передачу электроэнергии от электростанций до узлов нагрузки. В течение 75 лет XX века номинальные напряжения передающих электрических систем возросли в десятки раз. Так, если в начале века для большинства промышленно развитых стран высшее номинальное напряжение передающих систем составляло 30–35 кВ, то в середине 80-х годов были введены в работу первые линии электропередачи напряжением 1150 кВ. В Европе существует два основных подхода к системам напряжений: английский (0,4/11/33/66/132/275/400 кВ) и немецкий (0,4/10/35/110/220/400 кВ). Передача электроэнергии от подстанций или электростанций до абонентов осуществляется распределительными компаниями – низшим звеном в организационной структуре электросетевого хозяйства. В системах электроснабжения по принятой рубрикации используемых номинальных напряжений распределительные городские сети относятся к сетям средних напряжений (СН). И процесс роста номинальных напряжений в сетях СН в XX веке выглядит существенно скромнее, чем в высоковольтных сетях – от 2–4 кВ в первые десятилетия до 6–10–20 кВ в 50-е годы и по настоящее время. Развитие зарубежных сетей СН, как и отечественных, по сравнению с сетями более высоких напряжений характеризуется рядом общих особенностей. Так: постоянный рост спроса на электроэнергию определяет необходимость увеличения пропускной способности существующей сети. Одним из решений этого вопроса могло бы стать повышение номинального напряжения сети СН. Однако мировая практика развития сетей СН в крупных городах показывает, что предпочтительнее с экономической точки зрения создание новых центров питания и прокладка новых линий; развитие существующей сети СН носит, как правило, локальный характер, затрагивая весьма ограниченный участок сети. Развитие отдельных участков сети СН (проектирование, финансирование) нередко осуществляется разными владельцами, стремящимися минимизировать инвестиции в развитие сети. Введение более высокого напряжения потребует больших капиталовложений; существует устойчивое стремление эксплуатационного персонала к использованию единого напряжения в крупных городах. Более высокое напряжение на отдельном участке сети создает сложности для персонала, поскольку в этом случае приходится эксплуатировать сети нескольких номинальных напряжений. Номинальные напряжения разных стран Приведу краткие сведения по использованию отдельных номинальных напряжений в системе СН электрической сети крупнейших городов ряда стран. При этом необходимо иметь в виду, что в 50–60-е годы в крупнейших городах мира была проведена стандартизация используемых номинальных напряжений. Великобритания. В системе СН электрической сети Лондона исторически получили развитие сети 6,6 и 11 кВ. Принятые решения по выбору оптимальной структуры номинальных напряжений были направлены на исключение промежуточных напряжений на всех ступенях передачи и распределения электроэнергии. В новых районах города напряжение 6,6 кВ не применяется, и оно сохранилось только в центральной части Лондона. В целом по стране на долю сетей 11 кВ приходится около 78% общей протяженности линий СН. Германия. В сетях Берлина, Мюнхена, Дюссельдорфа, Кёльна и других крупных городов в течение многих десятилетий использовались несколько номинальных напряжений в диапазоне 5–25 кВ. С середины 60-х годов было признано целесообразным в крупных городах страны использовать структуру напряжений 110/10/0,4 кВ с прокладкой кабельных линий 10 кВ. Существующие линии других напряжений используются до полного износа, а затем заменяются на напряжение 10 кВ. Франция. В центральных районах Парижа с большой плотностью застройки используют подстанции глубокого ввода с вторичным напряжением 20 кВ. Управление электрическими сетями Парижа отмечает, что отсутствие твердого плана застройки жилых районов, а также очередности освоения и характера предприятий, размещаемых в промышленных зонах, создает трудности при развитии распределительной сети 20 кВ. Нидерланды. В распределительной сети СН крупных городов используется напряжение 10 кВ. Низкие темпы роста нагрузок и одновременно постоянно повышающаяся стоимость электроэнергии определяют стратегию развития сети, направленную на рост протяженности линий 10 кВ и увеличение количества трансформаторов, присоединенных к одной линии. Высказано опасение, что это может несколько снизить надежность электроснабжения. США. В сетях СН крупнейших городов страны широко используются сети напряжением 4,6–13,8 кВ или, по принятой в США рубрикации номинальных напряжений, 5–15 кВ. Вводы сетей напряжением 15 кВ носят превалирующий характер и в целом по стране составляют около 80% общих объемов строительства сетей СН. Характерной особенностью развития сетей городов США в последние десятилетия является отказ от использования сетей низкого напряжения. Для домов повышенной этажности (высотных зданий) сети СН прокладываются внутри зданий. Ярким примером такого решения может служить электроснабжение крупнейшего в мире здания (106 этажей, 442 м), расположенного в деловом районе Чикаго. Питание электрической нагрузки выполнено от ПС 138/12,5 кВ 200 МВА, расположенной в подвальных этажах. Разводка линий по этажам выполнена кабелем 12,5 мм2. Кроме того, начиная с 70-х годов, в распределительных сетях США часто используются кабельные линии взамен ВЛ в жилых районах городов преимущественно с одно– и двухэтажной застройкой. Такие системы электроснабжения получили название Underground residential distribution (URD). Система URD предусматривает, как правило, установку отдельного ТП у каждого абонента. В питающей сети исполь-зуются кабели с номинальным напряжением 3–25 кВ. Система напряжений СССР и России Исторически в сетях СН Советского Союза получили распространение напряжения 6 и 10 кВ. Внедрение напряжения 10 кВ в электрических сетях ряда городов (например, в Москве) было осуществлено еще в 30-х годах прошлого века. Основным преимуществом кабелей 10 кВ над кабелями 6 кВ является более высокая пропускная способность при практически одинаковой конструкции. Однако в большинстве крупных городов получили развитие сети 6 кВ. Их широкое распространение определялось тем, что это напряжение использовалось в системах электроснабжения промышленных предприятий, от подстанций которых, как правило, питались потребители городской сети. Использование напряжения 6 кВ на промпредприятиях определялось отсутствием электродвигателей 10 кВ во всем диапазоне мощностей, а также относительно небольшими размерами территории промпредприятий, что позволяло даже при значительных электронагрузках обеспечить приемлемую систему электроснабжения на напряжении 6 кВ. Нетрадиционное для СССР напряжение 20 кВ существовало в Латвии. Однако в 70–80-х годах прошлого столетия в этой республике активно начали развивать напряжение 10 кВ. Это было связано с тем, что кабели более высокого напряжения были очень тяжелыми, дорогими, имели много технических ограничений при прокладке. Сегодня напряжение 15 кВ на территории России сохранилось в Калининграде. Однако оно не развивается, а постепенно вытесняется напряжением 10 кВ. В конце 50-х годов в ПУЭ был внесен пункт о необходимости исполнения сетей СН на номинальном напряжении 10 кВ и сокращении зоны действия сетей напряжением 6 кВ. Указанное требование было повторено во всех последующих нормативных документах. Однако, несмотря на более высокие темпы развития сети 10 кВ, около 48% протяженности отечественной городской электросети, по состоянию на начало 2003 года, эксплуатировалось на напряжении 6 кВ. Объясняется это необходимостью финансовых затрат при переходе на напряжение 10 кВ. Таким образом, поставленная задача перевода существующей сети 6 кВ на 10 кВ растянулась на многие десятилетия, а ее завершение, к сожалению, переносится на XXI век. Поэтому задача расширения зоны сети 10 кВ в городских электрических сетях по-прежнему является актуальной. Институтом ВНИИЭ разработаны специальные рекомендации по переводу сетей 6 кВ на напряжение 10 кВ. 20 кВ не повысят надежность электроснабжения Использование вместо номинального напряжения 10 кВ повышенного напряжения 20 кВ, что происходит при новом строительстве в Москве (деловой центр «Москва-Сити», жилые застройки на Ходынском поле), вряд ли может быть полезно в России. Такое решение (а к опыту столицы присматриваются многие) на руку тем, кто не спешит с внедрением напряжения 10 кВ и переводом существующей сети 6 кВ на 10 кВ. Оно обеспечивает некоторым руководителям аргументацию: мы перейдем сразу с 6 кВ на 20 кВ. Однако такой переход существенно ухудшит экономические показатели всей сети, поскольку неминуемо потребует установки стыковых трансформаторов 20/6(10) кВ. Поэтому «Инструкция по проектированию городских электрических сетей» предписывает обязательное проведение технико-экономических обоснований при применении напряжения 15–20 кВ. Отказ от применения сетей 10 кВ и переход на напряжение 20 кВ никак не повышает надежность электроснабжения, что является важнейшим элементом взаимоотношений энергокомпаний и потребителей. Поэтому в первую очередь необходимо думать о реконструкции и развитии сетей существующих напряжений, а не о внедрении новых классов напряжений. Применение повышенного напряжения в сетях СН может быть оправдано только при очень больших нагрузках. Однако в России ситуация иная. Так, если в 1991 году выработка электроэнергии, и соответственно ее потребление, составила 1082 млрд кВт, то в 2002 году – только 875 млрд. Что же касается, например, опыта «Москва-Сити», то в данный момент никаких особых нагрузок там нет, и неизвестно, появятся ли они. Поэтому имеет ли смысл вкладывать довольно большие деньги в развитие напряжения 20 кВ, если даже не просчитаны предполагаемые нагрузки? Подводя итог, можно сказать, что каждая ведущая мировая держава стремится внедрять у себя единую систему номинальных напряжений. В России же нет единого координирующего центра, который проводил бы подобную работу. А использование разных напряжений в сетях среднего напряжения значительно увеличивает затраты на эксплуатацию, но при этом не повышает надежность электроснабжения. Необходима выработка единой технической политики в использовании номинальных напряжений распределительных сетей и стратегии их развития в России.