СОПТ В РОССИИ: необходима корректировка технических подходов Павел Шейко, инженер, г. Москва

О системах и аккумуляторах

• Сегодня существует серьезный информационный вакуум по материалам, относящимся к системам постоянного тока, новым подходам и принципам их построения. У инженеров-проектировщиков, эксплуатационного персонала имеются только рекламные материалы фирм-производителей аккумуляторных батарей (АБ). Основные технические подходы по проектированию систем постоянного тока были разработаны в 70–80-х годах прошлого века и с позиции сегодняшнего дня требуют существенной корректировки.
• Отношение к главному составляющему элементу системы постоянного тока – АБ, с моей точки зрения, сейчас таково, что потребители относятся к промышленному аккумулятору как к автомобильному. Это грубейшая ошибка. Стационарный аккумулятор как химический источник тока – чрезвычайно сложный элемент, в котором многие расчеты строятся на базе эмпирических формул, полученных в результате длительных исследований.
• По-прежнему не снят с повестки дня вопрос о типе применяемой АБ в системах постоянного тока на энергообъектах различного назначения, несмотря на то, что об этом говорится в Информационном письме ИП-07-2001(Э) Департамента научно-технической политики и развития РАО «ЕЭС России».
  Правильный выбор типа АБ, её емкости является сегодня очень важным вопросом, поскольку принципиально изменились нагрузки. Новые типы оборудования имеют значительно меньшее потребление тока как в нормальных режимах, так и в импульсных, например, при работе современных коммутационных аппаратов, а также при аварийных разрядах АБ в течение получасового или часового разряда. Но сегодня в некоторых энергосистемах еще сохранились в эксплуатации тяжелые выключатели типа У-220 с электромагнитным приводом, которые имеют ток включения до 1000 А, и, если при реконструкции энергообъекта они не будут заменяться, то это обстоятельство придется учитывать при выборе емкости АБ.
• Еще раз необходимо остановиться на терминологии. Как показывает опыт общения с заказчиками в процессе подготовки конкурсных документов для тендеров, до сих пор существует недопонимание разницы между «закрытым аккумулятором» и «герметичным».
  В «герметичном» аккумуляторе (в специальной литературе он называется «герметизированным») электролит находится в связанном виде – гелеобразном, а «газы и электролит полностью удерживаются в течение всего срока службы». Аккумулятор снабжен клапаном для сброса давления, предохраняющим аккумулятор от разрушения.
  В «закрытом аккумуляторе» (малообслуживаемом) имеется несъемная крышка с отверстием, закрытым фильтр-пробкой или пробкой рекомбинации. Аккумулятор заполнен водным раствором серной кислоты – электролитом, имеющим в зависимости от типа аккумулятора разную плотность.
• Нередки случаи, когда для «герметичного» аккумулятора заказчик в таблице технических требований к оборудованию указывает, что срок службы аккумулятора должен составлять 25 лет. То есть авторы требования, не имея точной информации, допускают принципиальную ошибку – АБ такого типа и с таким сроком службы не выпускаются. Более того, в силу конструктивных особенностей такие АБ в настоящее время просто невозможно изготовить. Согласно Информационному письму ИП-07-2001(Э), АБ такого типа не рекомендуется применять на энергообъектах. Даже сами разработчики рекомендуют использование этих АБ в первую очередь на объектах телекоммуникаций и связи.
• Если требуется установить на объекте АБ со сроком службы 20 лет и высокой надежностью, то для этой цели необходимо применить АБ либо с электродом «Планте», либо со стержневой конструкцией, помещенной в конверт из синтетического материала, либо изготовленный с применением «монопанцирного» электрода (разработка ОАО «НИИАИ «Источник»).
• Сегодня наиболее востребован диапазон емкостей АБ от 350 до 650 ампер-часов. Тюменский аккумуляторный завод по своей мощности способен обеспечить такими АБ большое число энергообъектов. Срок службы АБ – 15 лет, а при применении «монопанцирного» электрода он составит не менее 20 лет.

• К сожалению, до настоящего времени не вышла новая редакция главы 4.4 ПУЭ 7-го издания. Глава уже длительное время находится в Министерстве энергетики на рассмотрении и согласовании.
• Остался не согласованным Главным управлением пожарной охраны один принципиальный вопрос. Это величина напряжения заряда на элементе как при первичном заряде АБ, так и после аварийного разряда, при которой не требуется выполнять стационарную систему вентиляции, а достаточно естественной при наличии соответствующих «окон» в помещении АБ. В новой редакции по сравнению с предыдущей (6-ое издание) эта цифра вместо 2,3 В на элемент увеличена до 2,4 В. Обоснования по изменению данного требования, представляемые разработчиком главы, считаются специалистами из ГУПО МЧС неубедительными.
  По поручению Департамента научно-технической политики и развития, разработчики главы направили всем основным поставщикам зарубежных аккумуляторов запрос: какое количество водорода (л/час) выделяется из единичного элемента в диапазоне емкостей от 100 до 1200 А.ч в разных типах аккумуляторов.
  На поставленный вопрос подробный ответ был представлен только Hawker Gmbh. По данным фирмы, газовыделение при напряжении заряда не выше 2,4 В на элемент для аккумуляторов с жидким электролитом составляет: 100 А.ч – 0,06 л/ч, 300 – 0,18 л/ч, 600 – 0,36 л/ч, 900 – 0,54 л/ч и 1200 – 0,72 л/ч. На основании этих данных разработчиком главы были выполнены необходимые расчеты. Например, для крупной ГРЭС с аккумуляторной батареей емкостью 1200 А.ч, свободным объемом помещения 180 м³ и без учета естественной вентиляции, при напряжении на элементе 2,4 В, температуре электролита 40°С концентрация водорода в помещении составит 0,14805%, т.е. в помещении АБ не создается взрывоопасной концентрации смеси.

О зарядно-подзарядных устройствах

• В настоящее время в качестве зарядно-подзарядных устройств, которые предназначены для выполнения двух функций (заряда АБ и подзаряда), часто применяются агрегаты зарубежного производства. Однако и в России выпускаются такие же устройства. По заданию проектных институтов институт «ВНИИэлектропривод» разработал агрегат типа УЗП на токи 63–320 А, который выпускает предприятие ЗАО «Конвертор» (г. Москва). По своим техническим характеристикам он ни в чем не уступает зарубежным аналогам. Сотни устройств работают во многих АО-энерго, в том числе и за рубежом. Кроме того, этот завод выпускает устройства стабилизации напряжения типа УТСП на шинах щита постоянного тока. Их применение необходимо в первую очередь в системах постоянного тока на электрических станциях средней и большой мощности.
• Количество агрегатов, которое должно применяться при разработке схемы генерирования постоянного тока в каждом конкретном случае должно обосновываться. Например, нельзя согласиться с положением, когда в рекомендациях «По технологическому проектированию подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ» на ПС 330 кВ и выше необходимо устанавливать четыре зарядно-подзарядных агрегата. Причем такое требование транслируется из одной редакции норм технологического проектирования в другую. Возникает вопрос: даст это увеличение надежности схемного решения по системе постоянного тока или нет?
  Мое мнение – нет. Коэффициент использования второго зарядно-подзарядного агрегата чрезвычайно низок за весь срок службы. Кроме того, требуется усложнение схемных решений и соответственно увеличение объема эксплуатационного обслуживания. Весь раздел «Оперативный ток» упомянутого документа, по моему мнению, требует серьезной корректировки.

О щитах постоянного тока

• В настоящее время некоторые разработчики щитов постоянного тока, в первую очередь зарубежные, в части распределительных панелей предлагают технические решения по защите присоединений только с помощью предохранителей.
  Это предложение относится в том числе к установке предохранителей в качестве защитных аппаратов на вводе в щит постоянного тока от аккумуляторной батареи. Более того, блок с предохранителями даже предлагают устанавливать в помещении аккумуляторной батареи, что недопустимо. Компоновка в распределительных панелях сделана настолько плотной, что при возникновении неисправности возможно повреждение соседних ячеек в этом же шкафу.
• Ряд разработчиков щитов постоянного тока считают, что вполне допустимо применение автоматических выключателей в качестве защитных аппаратов. При этом можно обеспечить в их работе требуемую селективность.

О расчете токов КЗ

• Расчет токов КЗ должен производиться с учетом сопротивления дуги. Такие расчеты, а также разработку подробных технических решений по построению схемы сети постоянного тока выполняют, например, специалисты «Уралэнергосоюза». Программы по расчету токов КЗ в сети постоянного тока разработаны в МЭИ на кафедре электрических станций.
  Задание заводу на установку в распределительных панелях защитных аппаратов с необходимыми параметрами должно выдаваться именно с учетом этого требования. Кроме того, в составе проекта должен присутствовать раздел по расчету токов КЗ и выбору защитных аппаратов.