Предметный разговор

В ближайшее время в Петербурге планируется начать строительство Федерального испытательного центра (ФИЦ). Немало копий было сломано при обсуждении вопросов, каким должен быть ФИЦ, должен ли он быть единственным или таких центров может быть несколько, включая построенные еще в советское время, частично или полностью реконструированные, в которых накоплен большой опыт проведения испытаний электрооборудования.
Павел Антонович Шейко, технический консультант, эксперт, много лет проработавший в РАО «ЕЭС России», высказывает свою точку зрения на проект ФИЦ.

Павел Шейко, инженер, г. Москва

ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР
К вопросу о его необходимости

ИСТОРИЯ ВОПРОСА

Масштабные процессы по реформированию всего народного хозяйства страны не обошли стороной и такие важнейшие отрасли, как электроэнергетическая и электротехническая. В Минэнерго СССР и его отраслевых институтах, а также на заводах Минэлектротехпрома в 60–70 годах прошлого столетия были спроектированы и построены испытательные центры (ИЦ), предназначенные для проведения не только квалификационных, но и исследовательских испытаний. Это было особенно важно для поиска новых материалов, изучения их характеристик с целью разработки и создания перспективных видов оборудования, включая испытания моделей и опытных образцов. Центры были расположены в Москве, Ленинграде, Свердловске, Запорожье, Новосибирске.

Проведение испытаний электротехнического оборудования позволило создать высоконадежную электроэнергетическую систему Советского Союза, повысить технические характеристики выпускаемого оборудования, его качество, а также минимизировать ущерб и затраты на ремонт в силу несовершенства тех или иных узлов. Немаловажную роль в этом направлении сыграли также работы по обобщению опыта эксплуатации оборудования. На их основе выдавались рекомендации заводам-изготовителям, а Главтехуправление Минэнерго СССР выпускало противоаварийные и эксплуатационные циркуляры.

В 1990-е годы кардинально изменилась ситуация с разработкой и постановкой на производство новых видов электротехнического оборудования. Один из основных заводов по выпуску трансформаторного оборудования, расположенный в Запорожье, внезапно оказался в ближнем зарубежье. Стало лихорадить заводы всей электротехнической отрасли. Резко сократились не только выпуск серийного оборудования, но и его разработка. Началась широкомасштабная закупка оборудования за рубежом.

СУДЬБА ИЦ

Это обстоятельство сразу же сказалось и на работе всех испытательных центров – по испытаниям как трансформаторного, так и коммутационного оборудования. Одни из них оказались попросту не востребованы, например мощный испытательный центр (МИС) в г. Тольятти, предназначенный в первую очередь для испытаний трансформаторно-реакторного оборудования.

Другие же ИЦ были ликвидированы, как, например заводской стенд «Уралэлектроаппарата», который из-за сокращения разработок современного коммутационного оборудования новые собственники завода посчитали непрофильным активом.

Научно-исследовательский центр высоковольтной аппаратуры (НИЦ ВВА), находящийся в Москве, входил в РАО «ЕЭС России» и получал очень незначительное финансирование для выполнения работ по НИОКР от Департамента научно-технической политики РАО «ЕЭС России». Департамент и генеральный директор НИЦ ВВА А.В. Малышев не только делали всё возможное для сохранения центра и специалистов по всем видам испытаний, но и думали о его модернизации. Центр выживал очень тяжело, поскольку тогдашнее руководство РАО «ЕЭС России», а затем и руководство ФСК ЕЭС считали, что все электротехническое оборудование, которое необходимо как при реконструкции, так и при скудном новом строительстве, они приобретут за рубежом, поэтому ничего испытывать не надо. Эта была стратегическая ошибка. Непонимание важности испытаний электротехнического оборудования, которое существовало в электротехнической отрасли и в энергетике в 60–80 годах прошлого столетия, привело к такому плачевному результату, что через 20 лет, с подачи специалистов, уже руководители государства озаботились данной проблемой и дали соответствующие поручения о восстановлении сети испытательных центров.

В то же время на некоторых заводах, в институтах, где сохранились грамотные руководители и специалисты, думали иначе и понимали, что проводить испытания, особенно вновь разработанного коммутационного оборудования, реакторного, кабельной продукции и др., просто необходимо. Руководители НИИВА (Санкт-Петербург), ВЭИ им. Ленина (Москва) и др. старались сохранить свои ИЦ.

В [1] несколько странно звучит мысль, что именно «Россети» впервые за последние 30 лет вышли с инициативой создания в РФ Федерального испытательного центра. Специалисты разных ведомств, институтов постоянно поднимали вопрос о возрождении испытательного центра (МИС) в г. Тольятти и о модернизации генераторного стенда в НИЦ ВВА. Это как раз и соответствует тому определению, которое приведено в [1]: «генераторные блоки + сетевой стенд для испытания больших трансформаторов». Такой вариант, кроме всех прочих, рассматривается и в [2]. Но ранее необходимость восстановления испытательных центров не находила понимания у руководства РАО «ЕЭС России» и ФСК ЕЭС.

ИСПЫТАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Положение с испытаниями силовых трансформаторов оказалось непростым. Например, при строительстве Северо-Западной ТЭЦ в «Ленэнерго» его руководство в 1995 г. подняло вопрос о проведении испытаний на стойкость к токам КЗ блочного трансформатора типа ТДЦ 250000/330. Контракт на изготовление трансформаторов в количестве 6 штук (для двух энергоблоков ПГУ-450) ВО «Технопромэкспорт» планировал заключить с заводом «Трансформатор» (г. Тольятти). Завод согласился провести такие испытания на МИС. Но при этом стоимость первого образца возрастала более чем в 2 раза, а сроки изготовления смещались более чем на 7 месяцев. Увеличение стоимости было связано не только с испытаниями, но и с возможной заменой катушек, транспортными расходами, работами по монтажу и демонтажу трансформатора и др. Компания на такие финансовые затраты не пошла, и в конечном итоге испытания не были проведены. Если бы они все-таки состоялись, то возможно, стенд сохранился бы и сегодня можно было бы говорить о его модернизации.

По поводу испытаний трансформаторного оборудования интересна дискуссия в СИГРЭ [3]. Например, на сессии СИГРЭ в 2000 г. довольно подробно обсуждался вопрос о полномасштабных испытаниях трансформаторов.

Среди специалистов существуют две точки зрения. Одни считают, что испытания необходимо проводить всегда, другие же приводят аргументы противоположного характера. Хорошо известно, что такие испытания достаточно дорого стоят, особенно испытания на стойкость к КЗ.

Сторонники второй позиции приводят весьма убедительные аргументы в пользу того, что испытания можно заменить проверкой результатов расчета на электродинамическую стойкость. Кроме того, можно закупать оборудование у известных фирм, хорошо зарекомендовавших себя в трансформаторостроении.

Но для анализа результатов расчета на стойкость при КЗ нужны очень грамотные эксперты, а также наличие разработанной методики проведения расчетов конструкции трансформатора по параметрам электродинамической стойкости. Такую методику планируется разработать. При этом документ должен пройти согласование и утверждение всеми участниками исследовательского комитета (А 2). На основе обобщающего документа «Экспертиза конструкции трансформаторов», рабочая группа РГ23 МЭК разработала специальное приложение к стандарту МЭК 76-5 «Стойкость при коротких замыканиях» – стандарт IEC 60076. Остается только воплотить его в жизнь.

Отмечу, что, несмотря на дороговизну испытаний на электродинамическую стойкость, в целом ряде случаев они необходимы, особенно в связи с разработкой новых либо измененных конструкций трансформаторов, автотрансформаторов, их новых типов как по мощности, так и по номинальному напряжению, ранее не входивших в номенклатуру завода, а также в связи с появлением новых заводов по производству трансформаторов.

К сожалению, как показывает опыт, случаи повреждения в эксплуатации новых трансформаторов, автотрансформаторов продолжают происходить, в том числе из-за неудовлетворительной электродинамической стойкости к токам КЗ. Также не выдерживают испытаний и некоторые трансформаторы, которые были построены на новых заводах.

Поэтому должна быть не просто декларация о необходимости проведения испытаний на стойкость к токам КЗ, а продуманная техническая политика. Но при этом возникает вопрос: какое ведомство или какой институт займется ее разработкой? В связи с прекращением выпуска нормативных документов (циркуляров) информация о случаях повреждения любого вида электротехнического оборудования сегодня практически остается закрытой, что совершенно недопустимо.

Немаловажное значение приобретает требование к тому, на какую максимальную мощность трансформаторов должен быть рассчитан испытательный стенд. От этого будет зависеть не только мощность испытательного стенда, но и его схема, а также само испытательное оборудование. В свое время на МИС Тольятти был испытан трехфазный трансформатор на мощность 666 МВА.

В [4] рассматриваются технические требования к высоковольтному сильноточному полупроводниковому ключу (ВСПК), в т.ч. к его мощности. ВСПК – один из ключевых видов оборудования испытательного сетевого стенда. При этом указывается, что расчетная мощность ВСПК должна быть достаточной для проведения электродинамических испытаний трансформаторов мощностью 1250 МВА (надо полагать, в трехфазном исполнении). Действительно, для энергоблоков мощностью 660, 800, 1000 МВт и более нужны трансформаторы мощностью 800, 1000, 1250 и более МВА. Но в каком исполнении? Такой вопрос неоднократно рассматривался проектными институтами, а также на заседаниях научно-технического совета (НТС) в РАО «ЕЭС России».

С точки зрения минимизации ущерба в схеме блока при коротком замыкании внутри генератора или в цепи генераторного напряжения, трансформаторы для блоков такой мощности необходимо применять не в трехфазном исполнении, а в однофазном. Кроме того, нужно учитывать и сложность доставки таких тяжеловесных трансформаторов не только к месту испытаний, но и на энергообъект. Поэтому трансформаторы такой мощности рекомендуется изготавливать в однофазном исполнении. Такая же тенденция наблюдается и за рубежом.

Учитывая это, при разработке ВСПК для сетевого стенда целесообразно исходить из того, что мощность испытуемого трансформатора в трехфазном исполнении должна быть не более 600–650 МВА.

ИСПЫТАНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Не менее сложная задача сегодня и с испытаниями высоковольтных выключателей на токи отключения 50 кА и выше номинальным напряжением до 500 кВ [5]. В НИЦ ВВА имеется двухконтурная синтетическая схема, что не дает возможности испытывать выключатели на напряжение 500 кВ. Нужна ее модернизация. Такая задача ставилась, но реализовать ее не удалось.

В НИЦ ВВА есть работающий генераторный стенд по испытаниям многих видов электротехнического оборудования. Совсем недавно на стенде успешно прошел испытания вакуумный генераторный выключатель (10 кВ) на ток отключения 63 кА. Испытывались также трансформаторы мощностью до 63 МВА, большое количество ячеек КРУ на разные напряжения и другие виды оборудования. После необходимой модернизации промышленность получит практически новый генераторный стенд для испытаний не только коммутационной аппаратуры, но и трансформаторов на мощность до 200 МВА, поскольку рядом находится крупная ПС «Бескудниково». В начале 2000-х годов в НИЦ ВВА была создана современная система измерений и регистрации переходных процессов. Кроме того, в этом испытательном центре удалось сохранить большинство квалифицированных специалистов, поэтому вопрос подготовки кадров практически не стоит.

ИСПЫТАНИЯ ДРУГОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Обратимся к техническому заданию на проектирование ФИЦ [6] (раздел 4.2) на, которое являлось неотъемлемой частью конкурсной документации. Одни только ударные генераторы для него будут стоить десятки миллионов долларов. Разрабатывая это задание на проектирование, авторы, очевидно, исходили из лучших побуждений – построить испытательный центр с громадным, ничем не обоснованным количеством зданий и сооружений, лабораторий по испытаниям электрооборудования от 0,4 до 1150 кВ переменного тока.

Только нет оснований возлагать на новый ФИЦ задачи по испытаниям электрооборудования 0,4, 6–10, 35 кВ. Оно давно проходит испытания как в заводских лабораториях, так и, например, в НИЦ ВВА и ВЭИ.

В перечне испытаний, которые предполагается осуществлять в ФИЦ, содержатся десятки позиций по оборудованию, испытания которого не имеют никакого отношения к проектируемому центру. Приведем лишь несколько примеров.

Зачем, например, проводить испытания асинхронизированного компенсатора? Он проходит полный объем испытаний в соответствии с программой на испытательном стенде завода-изготовителя «Электросила».

Поузловая проверка и соответствующие испытания элементов статического тиристорного компенсатора также производятся на предприятии-изготовителе.

Синхронные компенсаторы уже длительное время вообще не изготавливаются. Если же их производство и будет когда-нибудь возобновлено, то испытания они смогут проходить только на стенде завода-изготовителя.

Силовая часть систем возбуждения испытывается на заводах.

Испытания головных образцов автоматических регуляторов проводятся по специальной программе в тестовой схеме на уникальной физической модели в НИИПТ.

Для проведения испытаний опор имеется соответствующий испытательный полигон в г. Хотьково Московской обл.

Снятие разрядных и других характеристик аккумуляторов производится в аккумуляторном институте НИИАИ.

Странно читать раздел по испытаниям устройств релейной защиты, когда каждое предприятие-изготовитель устройств РЗА имеет свою лабораторию или испытательный стенд.

Кроме того, необходимо учитывать, что трансформаторные заводы серьезно обновили не только свое испытательное оборудование, но и создали современную систему измерений, которая аттестована соответствующими метрологическими службами.

Завод по производству трансформаторных вводов – это новое предприятие с новейшим оборудованием и соответственно с испытательным стендом.

Во ВНИИКП построен абсолютно новый корпус по испытаниям кабельной продукции и кабельных муфт на напряжения 6–500 кВ. При этом стенд оснащен всем необходимым высоковольтным оборудованием, включая ГИНы, трансформаторное оборудование для проведения испытаний кабелей на нагрев, не говоря уже об измерительной технике. Уже сегодня на стенде проводятся в соответствии с МЭК и ГОСТ Р все необходимые испытания, включая предквалификационные, испытания на нагрев, ресурсные (годичные, двухгодичные) и др. Моделируются кабельные линии, включая кабельную арматуру и т.д. На предприятии работают квалифицированные кадры испытателей [7], имеющие громадный опыт такой работы, а для ФИЦ их надо где-то обучать в течение длительного времени, на что уйдет не один год, прежде чем они смогут самостоятельно готовить и проводить испытания. На каждом из имеющихся испытательных стендов есть громадный архив, библиотеки, которых нет в будущем ФИЦ...

На «Электрозаводе» также имеется новый стенд, на котором проводятся все виды высоковольтных испытаний в соответствии с ГОСТ и МЭК.

Зачем строить новые испытательные стенды, если сегодня есть успешно работающие, что подтверждено на конференции Ассоциации ТРАВЭК, состоявшейся в марте 2014 года [8]?

ФИНАНСОВАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ И ВЫВОДЫ

Задание на ФИЦ должно быть кардинально переработано с учетом того, какое же все-таки оборудование, по мнению «Россетей», необходимо испытывать в ФИЦ с учетом уже имеющихся в России испытательных центров и лабораторий. От этого во многом зависят капиталовложения в строительство ФИЦ. Так в [2] приводится экспертная оценка по финансовым затратам на сооружение ФИЦ. Они могут составить ни много ни мало 10–12 миллиардов руб. И эта цифра, очевидно, не окончательная.

Так же пока не ясно, строительство ФИЦ будет полностью финансироваться из госбюджета или заводы-производители электротехнического оборудования, «РусГидро», «Росэнергоатом», ФСК ЕЭС, другие генерирующие и энергоснабжающие компании примут участие в софинансировании и на каких условиях. Пока все эти вопросы остаются открытыми.

Говорить о каких-то сроках окупаемости ФИЦ представляется очень трудной задачей, хотя, как отмечается в [1], этот вопрос, как и многие другие принципиальные моменты проектирования и строительства ФИЦ, в ТЭО предварительно были проработаны. Мнение большинства специалистов таково, что без поддержки государства выживать ему будет очень трудно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Одна из самых важных задач, стоящих перед будущим ФИЦ или перед другими испытательными центрами, – это международное признание результатов и протоколов испытаний.

В Европе было создано Объединение больших испытательных центров (STL), которое разрабатывает единые требования и стандарты в части испытаний, а также интерпретации их результатов. Для того, чтобы войти в состав STL, Федеральному испытательному центру потребуется накопить значительный опыт, а это займет длительное время.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бердников Р.Н., Софьин В.В., Селезнев В.Ю., Капустин Д.С., Магадеев Э.В. Федеральный испытательный центр // Энергоэксперт. 2014. № 2.
2. Дементьев Ю.А., Смекалов В.В., Шакарян Ю.Г., Хренников А.Ю., Кувшинов А.А. О создании Федерального испытательного центра // Новости ЭлектроТехники. 2014. № 1(85).
3. Лоханин А.К., Панибратец А.Н. Вопросы трансформаторостроения / 38-я сессия СИГРЭ в Париже, 27 августа– 1 сентября 2000 г. М.: ВЭИ.
4. Кувшинов А.А., Хренников А.Ю. Высоковольтный сильноточный полупроводниковый ключ // Новости ЭлектроТехники. 2014. № 5(89).
5. Бабкин И.В. Испытания высоковольтных выключателей // Новости ЭлектроТехники. 2014. № 1(85).
6. Задание на проектирование Федерального испытательного центра на территории Российской Федерации.
7. Бабкин И.В. Что представляется самым главным при создании испытательного центра // Энергоэксперт. 2014. № 2.
8. Интеллект и управление // Новости ЭлектроТехники. 2014. № 6(90).