 |
CIRED-2009 МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
Тенденции в развитии
распределительных сетей
Впечатления
участников
CIRED (Congres International des Reseaux electriques de Distribution) –
международная конференция по проблемам распределительных сетей
и постоянно действующая организация с таким же названием, в которой
сегодня состоят 38 стран мира. Об истории, интересах и задачах CIRED
в свое время подробно рассказывал А.И. Таджибаев, ректор ПЭИПК и
председатель Российского национального комитета CIRED, в статье, посвященной конференции в Турине («Новости ЭлектроТехники» № 4(34)
2005 на www.news.elteh.ru).
20-я конференция CIRED подвела итоги очередного двухлетнего цикла
исследований и разработок по проблемам распределения электроэнергии.
Впечатлениями о пражском форуме делятся его участники – специалисты
ПЭИПК и Промышленной группы «Таврида Электрик».
Виктор Старовойтенков, к.т.н., доцент
Юрий Соловьев, инженер
ФГОУ ДПО «ПЭИПК», г. Санкт-Петербург
Экономичность, надежность,
безопасность
 Очередная международная конференция по распределительным
сетям и системам CIRED состоялась летом 2009 г. в Праге. На торжественном открытии выступили представители крупных компаний,
таких как Siemens, RWE, T&D Europe, которые поделились своими
взглядами на стратегию развития распределительных сетей и отрасли в целом.
Наиболее оживленную дискуссию и заинтересованную реакцию со
стороны аудитории вызвала актуальная уже не первый год проблема
создания «умных сетей» (smart grids) и их роль в дальнейшем развитии распределительного комплекса. К сожалению, эта проблема,
столь бурно обсуждавшаяся на конференции, мало пересекается с
теми вопросами и задачами, с которыми сталкивается российская
электроэнергетика: в России пока нет таких сетей в городских масштабах.
По результатам дискуссии представителей компаний с аудиторией
в режиме «вопрос–ответ» можно сделать неоднозначные выводы относительно объективности и понимания сути всего комплекса проблем,
с которыми придется столкнуться в процессе массового внедрения
подобных инновационных решений в практику. Существует множество проблем и препятствий в полномасштабной реализации проекта
создания «умных сетей», многие из этих препятствий в настоящее
время не преодолены.
После торжественной церемонии открытия началась работа 6
основных секций конференции:
- Оборудование распределительных сетей;
- Качество электроэнергии и ЭМС;
- Управление, контроль и защита распределительных сетей;
- Распределенная генерация и эффективное использование электроэнергии;
- Развитие систем распределения электроэнергии;
- Распределительные сети: рынок и регулирование.
Представители Петербургского энергетического института повышения квалификации участвовали в работе секции «Оборудование распределительных сетей» (Network Components). Согласно программе, проблемы и технические решения рассматривались здесь
тематическими блоками: высокотемпературные сверхпроводники,
промышленная электроника, подстанции, коммутационное оборудование, силовые и измерительные трансформаторы, кабели и воздушные
линии электропередачи.
ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ СВЕРХПРОВОДНИКИ. В ходе заседаний
круглого стола по высокотемпературной сверхпроводимости три из
пяти состоявшихся докладов были посвящены применению данной
технологии в ограничителях токов коротких замыканий (ОТКЗ). Судя
по числу сообщений, представленных участниками из Англии, тема
ограничения токов КЗ с применением технологии сверхпроводимости
там достаточно интенсивно разрабатывается.
Несколько докладов, выполненных итальянскими исследователями, касались вопросов установки, ввода в эксплуатацию и полевых
испытаний прототипа ОТКЗ на понижающей подстанции (23/0,4 кВ,
800 кВА).
Темой еще одного выступления стала возможность оценки ресурса
сверхпроводящих трансформаторов, для чего эти устройства в различных исполнениях сравнивались с традиционным трансформатором
(25 МВА) с бумажно-масляной изоляцией.
Кроме того, в этом блоке традиционно обсуждались проблемы использования сверхпроводящих кабелей в распределительных сетях.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА. Тема использования сверхпроводимости в промышленной электронике была представлена в докладе
исследователей из США. Они предложили конструкцию интеллектуального трансформатора, разработанную в EPRI (Electric Power Research Institute). В докладе они указали причины перехода от привычных
конструкторских решений к альтернативным: значительный рост стоимости традиционных трансформаторов, необходимость уменьшения
габаритов оборудования и веса магнитных составляющих конструкции, задача автоматизации управления и мониторинга для повышения надежности работы. Разработчики предложили концепцию построения
интеллектуального многоуровневого универсального трансформатора,
реализованного на преобразователях. Характеристики предложенной
системы были подтверждены на основании компьютерного моделирования в условиях варьирования нагрузки и параметров сигнала на
входе трансформатора.
 Испанские исследователи предложили с помощью аппаратных
средств промышленной электроники создавать активные заземляющие устройства для сетей среднего класса напряжения. Активное
заземление, по словам авторов, означает возможность получения
нулевой последовательности напряжения с помощью инжектирования соответствующего тока, причем с заданной фазой или частотой.
Система в настоящее время проходит полевые испытания в Испании
на подстанции среднего класса напряжения.
ПОДСТАНЦИИ. В подстанционной тематике был представлен доклад
об интеллектуальной понижающей подстанции, разработку которой ведет датский консорциум. По расчетам авторов, в ближайшем будущем в
сетях низкого и среднего напряжения будет наблюдаться значительная
флуктуация перетоков энергии. Интеллектуальная подстанция позволит управлять подобными колебаниями и тем самым поддерживать
качество электроэнергии и надежность электроснабжения. Разработчики провели компьютерное моделирование и в качестве примера
показали участникам конференции демпфирование гармонических
составляющих и понижение пиковой нагрузки.
КОММУТАЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ. Что касается новых тенденций и инноваций в области коммутационной техники, то здесь можно
выделить улучшенную разработку стационарного оборудования по
индивидуальному образцу. Изменения, внесенные в конструкцию, позволяют, например, быстро заменить стационарный выключатель.
Необходимо подчеркнуть, что одна из целей разработчиков коммутационного оборудования – отказ от применения элегазовой изоляции и создание компактного оборудования с барьерной изоляцией
из твердого диэлектрика.
На конференции также состоялись доклады по компьютерному
моделированию дуговых и сопровождающих тепловых процессов в
коммутационной аппаратуре.
ТРАНСФОРМАТОРЫ. Инновационные решения в области трансформаторостроения представила группа японских исследователей. В своем
докладе они сообщили, что сегодня трансформаторы со стальным
сердечником меньше по габаритам и дешевле, чем трансформаторы
с применением в конструкции аморфных материалов. Вместе с тем
внедрение в конструкцию сплавов из новых аморфных материалов,
имеющих более высокую магнитную проницаемость в сердечнике,
дает возможность изготавливать более компактные трансформаторы
по сравнению с традиционными. Представленные результаты ускоренных испытаний на старение показали надежность функционирования
новой разработки.
КАБЕЛЬНЫЕ И ВОЗДУШНЫЕ ЛИНИИ. Компактная дистанционная
распорка для проводов воздушной линии электропередачи была
представлена в докладе специалистов компании EDP (Португалия).
Такая распорка применяется в Португальской сетевой компании. Она
состоит из усиленного заземленного на опоре узла, поддерживающего
три фазных изолированных провода в точках, соответствующих вершинам треугольника. Данный узел может эксплуатироваться в сетях
напряжением 5–46 кВ. Конструкция способна выдерживать нагрузки
от тяжения провода за счет собственного веса, а также ветровые нагрузки.
В другом докладе была рассмотрена усовершенствованная, более
экономичная конструкция проводов марки AACSS для ВЛ. Провод
(поперечное сечение 60 мм2) имеет стальной многожильный сердечник с окружающим его слоем отожженного экструдированного
алюминия, благодаря чему достигаются нужные электрические
характеристики. В качестве его преимуществ авторы отметили
снижение стоимости строительства новых линий электропередачи,
возможность выдерживать сезонные пики, препятствовать хищению
проводов и актам вандализма.
Не были оставлены без внимания и проблемы поиска новых методов и средств оценки технического состояния воздушных и кабельных
линий. Оценка остаточного ресурса кабелей с бумажно-пропитанной,
а также полимерной изоляцией для большинства эксплуатирующих
сетевых организаций до сих пор является не до конца решенной проблемой. В нескольких докладах рассматривались диагностические
методы оценки состояния состаренных кабелей (в основном речь
шла об опыте эксплуатации).
Большое внимание было уделено проблемам возникновения и
развития водных триингов в полимерной изоляции кабелей, а также
влиянию на эти процессы условий эксплуатации.
Одной из наиболее обсуждаемых традиционно стала проблема
мониторинга и оценки состояния оборудования методом измерения
характеристик частичных разрядов (ЧР), в том числе при комбинированных воздействиях. В этом году разработчики предложили
новые измерительные системы для мониторинга и определения ЧР
в кабелях и муфтах.
ИСПЫТАНИЯ, МОДЕЛИРОВАНИЕ И ДРУГИЕ ВОПРОСЫ. Круг вопросов, предусмотренный программой секции, включал в себя обсуждение
инноваций в методиках испытаний электрооборудования распределительных сетей, новых средств оценки срока службы, влияния эксплуатации и утилизации состаренного оборудования на окружающую
среду, снижение рисков.
На заседаниях было также рассмотрено большое количество
докладов по релейной защите, по расчетам электрических полей в
диэлектрике.
К сожалению, только в одном докладе сообщалось о новых технических решениях в области полимерных материалов. В этой работе
была рассмотрена потенциальная возможность использования полимерных композитных материалов вместо металлоконструкций в
сетях низкого напряжения.
Часть докладчиков посвятила выступления имитационному моделированию электромагнитных переходных процессов в распределительных сетях с помощью различных программных средств.
По итогам работы секции Network Components на CIRED-2009
можно сделать вывод, что основными задачами в инновационной
политике западных сетевых компаний и производителей оборудования остаются: снижение потерь энергии и стоимости, обеспечение
безопасности и надежности электроснабжения, улучшение качества
электроэнергии, продление срока службы оборудования и развитие
новых технологий.
Технологии и инновации
Сергей Бензорук, Василий Кольцов,
Промышленная группа «Таврида Электрик»,
г. Москва
20-я конференция CIRED и сопровождающая ее выставка проходили в Праге, столице Чехии.
Самыми активными участниками совещания по традиции были
такие государства, как Германия (104 участника), Великобритания (92),
Нидерланды (86), Франция (65), Италия (63) и Бельгия (46). Россия,
как всегда, была представлена скромно: двумя участниками из Петербургского энергетического института повышения квалификации (ПЭ-
ИПК) и делегацией компании «Таврида Электрик». А стенд «Таврида
Электрик», на котором компания представила свои разработки, являлся
единственным российским и одним из самых больших на выставке.
Обычно аудиторию конференции составляют представители энергокомпаний, исследовательских и испытательных
центров, университетов, консалтинговых компаний и фирмпроизводителей оборудования. На CIRED-2009, скорее всего вследствие кризиса, было мало специалистов сетевых компаний. Так
как мы надеялись на общение именно с этой категорией участников,
а не с конкурентами и представителями университетов, состав аудитории нас несколько разочаровал.
За четыре дня в пражском Конгресс-центре в ходе заседаний, круглых столов, на выставочных стендах состоялись сотни выступлений и
дискуссий. Наибольшее внимание мы смогли уделить программе двух
тематических секций: первой, посвященной оборудованию для распределительных сетей (Session 1. Network Components), и третьей – по
проблемам управления, контроля и защиты систем электроснабжения
(Session 3. Operation, Control and Protection).
ОБОРУДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ. Блоки сообщений,
представленных на этой секции, охватывали достаточно широкий
спектр оборудования – от коммутационных аппаратов и трансформаторов до высокотемпературных сверхпроводников и подстанций,
а также связанных с ними вопросов – от разработки и тестирования
до мониторинга и диагностики.
Коммутационная техника. К сожалению, на конференции практически ничего принципиально нового в аппаратостроении не было
представлено. Отчасти это можно объяснить тем, что все ведущие
производители уже имеют законченный модельный ряд в среднем
классе напряжения и в лучшем случае ограничиваются лишь напоминанием о себе.
При этом активно обсуждались подходы к проектированию.
Многие доклады и дискуссии по ним касались применения численных методов моделирования физических процессов. Каждый из
авторов стремился показать, насколько результаты компьютерного
моделирования сходятся с экспериментом. Тенденция понятна: без
компьютерного моделирования конкурентоспособную конструкцию
не создашь.
Высокотемпературные сверхпроводники. Традиционно много
выступлений было посвящено применению высокотемпературных
сверхпроводников в кабельных линиях, трансформаторах, ограничителях тока короткого замыкания. Пока речь идет скорее о пилотных
проектах. Однако этим направлением занимаются серьезно, и в ближайшем будущем стоит ожидать примеры коммерческой реализации
этой технологии.
Мониторинг оборудования. Мониторинг оборудования по интенсивности частичных разрядов (ЧР) нельзя назвать новой тенденцией,
но из года в год многие останавливаются на этом направлении: пытаются предложить критерии для оценки состояния оборудования,
разделить разряды на опасные и безвредные для изоляции. Делаются
попытки автоматизировать мониторинг. Однако мы считаем, что, пока
не определена корреляция интенсивности ЧР и деградации изоляции,
все эти устройства могут свидетельствовать лишь об изменении
интенсивности ЧР, а не о состоянии изоляции.
Барьерная изоляция. Наша компания давно использует барьерную
изоляцию в оборудовании среднего класса напряжения. На конференции стало очевидно, что разработчики из других фирм тоже начали
понимать, что компактное коммутационное оборудование можно
создавать, не только используя элегаз, но и располагая между электродами в воздухе барьер из твердого диэлектрика.
УПРАВЛЕНИЕ, КОНТРОЛЬ И ЗАЩИТА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ.
Самыми популярными темами для презентаций и обсуждений на этой
секции были режимы работы нейтрали в сетях, защита от замыканий
на землю и определение места аварии. Кроме того, несколько сообщений касались нового поколения компонентов для «умных сетей».
Вообще «умные сети» и различные аспекты их создания стали в этом
году сквозной темой многих заседаний CIRED, начиная с церемонии
открытия конференции.
Режимы работы нейтрали распределительной сети. В Китае активно начали заземлять нейтрали электросетей. Такое решение обусловлено, во-первых, ветхостью сетей, которые сегодня загружены, что
называется, под завязку, поэтому не выдерживают перенапряжений,
возникающих при однофазных замыканиях на землю, а во-вторых,
отсутствием ответственности за недоотпуск электроэнергии.
Европа движется в противоположном направлении. Здесь сети
постоянно обновляются и способны нормально выдерживать перенапряжения при однофазных замыканиях. Кроме того, в странах Европы,
как правило, предусмотрена жесткая финансовая ответственность
за перебои в электроснабжении, так что европейцы повсеместно
и немалыми темпами «разземляют» свои сети для увеличения надежности электроснабжения. Практически 100% таких решений
сопровождаются установкой в сети дугогасящих реакторов (ДГР), причем большинство из них имеют современные системы резонанс-
ной настройки для подавления не только реактивной, но и активной
составляющей тока замыкания на землю. Благодаря этим решениям
надежность сети возрастает многократно.
Защита от замыкания на землю. Применение изолированной нейтрали требует решения проблемы защиты от замыкания на землю.
Многие участники конференции обратили на нее внимание. Поиск
ее решения идет в трех направлениях:
- увеличение активной составляющей тока замыкания на землю. Как правило, это обеспечивается либо путем включения резистора в нейтраль трансформатора, через который включен сам ДГР, либо ДГР выполняется с вторичной обмоткой, в которую и включается резистор. В такой системе используется простая защита нулевой последовательности по активной составляющей тока;
- разработка чувствительных защит от замыкания на землю, основанных на первой гармонике нулевой последовательности. Самые
- совершенные защиты работают не в токах и напряжениях, а в импедансах нулевой последовательности, что дает ряд преимуществ;
- создание защит от замыкания на землю, основанных на гармоническом анализе высокочастотных составляющих тока и напряжения нулевой последовательности.
Определение места аварии. В этой области наметилось два подхода. Первый заключается в установке в сеть максимального количества датчиков (практически в каждый узел), вся информация от
которых поступает на диспетчерский пункт, где несложный алгоритм
устанавливает поврежденный участок. Недостатки такого метода – дороговизна и невысокая скорость из-за использования коммуникаций.
Так что этот способ определения повреждения больше применим не
для защиты в реальном времени, а для «разбора полетов».
Второй подход основан на использовании небольшого количества
данных, полученных от одного устройства в точке его установки. При
помощи сложных алгоритмов устройство вычисляет расстояние до
аварии. Такие алгоритмы уже применяются как защиты реального
времени.
Умные компоненты для «умных сетей». Идея построения «умных
сетей» сегодня очень популярна в США и в Европе. Однако создается
впечатление, что, несмотря на все обсуждения, мало кто понимает,
как в действительности нужно ее реализовывать. Так, судя по некоторым выступлениям, всё сводится к предложению установить
как можно большее количество устройств с датчиками тока и напряжения, что с нашей точки зрения неверно. С учетом современного
уровня алгоритмов защит, алгоритмов определения места аварии,
для любой сети можно рассчитать минимально достаточное число
мест измерений для того, чтобы сеть была полностью определена.
Избыточное количество датчиков затруднит принятие решение в
режиме реального времени.
Отметим ещё один факт: на предыдущей конференции CIRED было
представлено много докладов, посвященных нейронным сетям, а на
CIRED-2009 мы не услышали ни одного выступления, в котором бы
нейронные сети упоминались. По-видимому, практика показала несостоятельность этого направления.
Какие из направлений, технологий и инноваций, представленных
участниками CIRED-2009, окажутся жизнеспособны и востребованы
в электрораспределительном комплексе, покажут ближайшие два
года и CIRED-2011.
С результатами следующего двухлетнего этапа работы исследователей, конструкторов и производителей оборудования в области
распределительных электросетей можно будет познакомиться во
Франкфурте (Германия), где 6–9 июня 2011 г. будет проходить
конференция CIRED-2011.
Информацию о конференции CIRED можно получить в Национальном комитете CIRED: Петербургский энергетический
институт повышения квалификации, тел.: (812) 373-90-34, iec@
peipk@spb.ru.
| 
|
