Концерн «Высоковольтный союз» начинает производство комплектных газоизолированных трансформаторных подстанций (в дальнейшем КТПЕР) на напряжения 110/10(6) кВ, 110/35/10(6) кВ с трансформаторами мощностью 2,5-63 МВА; напряжением 220/35/10(6) кВ, 220/110/10(6) кВ с трансформаторами мощностью 25-125 МВА.
Газоизолированные трансформаторные подстанции создаются на базе КРУЭ — комплектных распределительных устройств с элегазовой изоляцией. КРУЭ представляют собой герметизированные баковые конструкции с установленными внутри высоковольтным и вспомогательным оборудованием. Современные КРУЭ малогабаритны, надежны и малообслуживаемы. К очевидным достоинствам КРУЭ следует отнести устойчивость к внешним загрязнениям и климатическим факторам, соответственно более длительный срок службы изоляции и механических частей.
Главное преимущество газоизолированных трансформаторных подстанций, построенных на базе КРУЭ, — малые габариты и плотная компоновка, которые позволяют собирать подстанции из блоков высокой заводской готовности на ограниченных площадях, например в условиях городской застройки. Другое применение этого типа подстанций — в условиях промплощадки промышленных предприятий, также ограниченных по площади, а также в условиях высокой степени загрязнения окружающего воздуха. Прогнозируя появление спроса на газоизолированные трансформаторные подстанции, специалисты концерна «Высоковольтный союз» еще несколько лет назад начали прорабатывать это направление. С 2008 года концерн запускает в серийное производство газоизолированные трансформаторные подстанции (в дальнейшем КТПЕР) на напряжения 110/10(6) кВ, 110/35/10(6) кВ с трансформаторами мощностью 2,5-63 МВА и напряжением 220/35/10(6) кВ, 220/110/10(6) кВ с трансформаторами мощностью 25-125 МВА.
КТПЕР используются для электроснабжения промышленных и коммунальных потребителей. На высокой стороне применяются компактные газонаполненные ячейки типа КРУЕ с шагом 800 мм на напряжении 110 кВ и с шагом 1500 мм на напряжении 220 кВ, позволяют реализовывать схемы подстанций 110 и 220 кВ на достаточно ограниченных площадях.
Для КТПЕР-110 по схеме 110-НР площадь модуля ВН составит 12000 × 9000 мм. Для КТПЕР-220 по схеме 220-12Р площадь модуля ВН составит 15500 × 7300 мм. Так, построенная при участии «Высоковольтного союза» подстанция 110/10 кВ Р-22 «Ростовэнерго» занимает площадь всего 0,26 гектара. На этой территории построено здание размером 30,3 × 30,3 метров и высотой 15,3 метра. Поскольку подстанция находится в самом центре Ростова-на-Дону, все оборудование и два силовых трансформатора 40 МВА смонтированы внутри здания.
Стоить отметить, что строительство трансформаторной подстанции Р-22 в Ростове-на-Дону в 2007 году стало значимым проектом для концерна «Высоковольтный союз». В данном проекте «Высоковольтный союз» выступил поставщиком оборудования для стороны низкого напряжения — были поставлены ячейки с вакуумными выключателями. На высокой стороне были применены КРУЭ производства компании Siemens. Сотрудничество с этой компанией позволило «Высоковольтному союзу» уже в 2008 году освоить производство газоизолированных трансформаторных подстанций.
Номинальные характеристики КТПЕР: номинальная мощность — до 125 МВА на напряжении 220 кВ и до 63 МВА на напряжении 110 кВ; номинальные (наибольшие) значения напряжений: 245(252) кВ и 115(126) кВ на стороне ВН; 35(40,5) кВ; 10(12) кВ и 6(7,2) кВ на стороне НН.
Номинальный ток главных цепей и сборных шин — до 3150 А как на низкой, так и на высокой стороне. Ударный ток КЗ ошиновки — до 135 кА на стороне 220 кВ; до 108 кА на стороне 110 кВ; до 52 кА на стороне 35 кВ и до 80 кА на стороне 10(6) кВ. Токи термической стойкости (3 сек.) ошиновки соответственно 50 кА; 40 кА; 20 кА и 31,5 кА. Номинальное напряжение вспомогательных (вторичных) цепей 380/220 В переменного тока и 220 (110) В постоянного (выпрямленного) тока.
КТПЕР в общем случае состоит из следующих основных элементов:
- силовых трансформаторов (автотрансформаторов);
- КРУЕ 110 кВ;
- КРУЕ 220 кВ;
- КРУ 35 кВ; 10(6) кВ;
- жесткой и гибкой ошиновки;
- кабельных конструкций;
- общестанционного пункта управления (ОПУ);
- фундаментов;
- заземления.
КРУЕ 110 кВ и 220 кВ выполняются из унифицированных транспортабельных шкафов заводского изготовления, состоящих из баков, наполненных элегазом, со смонтированным в них высоковольтным оборудованием и элементами вспомогательных цепей.
Схемы электрических соединений элементов КТПЕР разработаны по схемам комплектных распределительных устройств типа КРУЕ 110 и 220 кВ. На базе стандартных модулей КРУЕ 110 и 220 кВ реализуются тупиковые и ответвительные КТПЕР по схемам; транзитные КТПЕР по Н-образ-ной схеме (мостик с выключателями в цепях линий) и КТПЕР по схемам со сборными шинами.
Схема КТПЕР «набирается» из схем отдельных шкафов. Применяются следующие схемы шкафов110 кВ:
- Ш110-I-1/К, Ш110-I-1/К-Т, Ш110-I-2/К, Ш110-I-2/К-Т, «одинарная система шин и кабельный ввод»;
- Ш110-I-1/В, Ш110-I-1/В-Т, Ш110-I-2/В, Ш110-I-2/В-Т, «одинарная система шин и воздушный ввод»;
- Ш110-I-3, «одинарная система шин и трансформатор напряжения»;
- Ш110-I-4, «одинарная система шин, шкаф силового трансформатора»;
- Ш110-I-5, «одинарная система шин, шкаф перемычки»;
- Ш110-II-1/К, Ш110-II-1/К-Т, «двойная система шин и кабельный ввод»;
- Ш110-II-1/В, Ш110-II-1/В-Т, «двойная система шин и воздушный ввод»;
- Ш110-II-2, «двойная система шин, трансформатор напряжения»;
- Ш110-II-3, «двойная система шин, шкаф шинного соединения»;
- Ш110-II-4, «двойная система шин, шкаф силового трансформатора».
На напряжении 220 кВ стандартные решения:
- Ш220-I-1/К, Ш220-I-1/К-Т, Ш220-I-2/К, Ш220-I-2/К-Т, «одинарная система шин и кабельный ввод»;
- Ш220-I-1/В, Ш220-I-1/В-Т, Ш220-I-2/В, Ш220-I-2/В-Т, «одинарная система шин и воздушный ввод»;
- Ш220-I-3, «одинарная система шин, шкаф шинной перемычки»;
- Ш220-II-1/К, Ш220-II-1/К-Т, «двойная система шин и кабельный ввод»;
- Ш220-II-1/В, Ш220-II-1/В-Т «двойная система шин и воздушный ввод»;
- Ш220-II-2, «двойная система шин, измерительные трансформаторы напряжения»;
- Ш220-II-3, «двойная система шин, шкаф шинной перемычки»;
- Ш220-II-4/В, «две системы шин с обходной и воздушным вводом»;
- Ш220-II-5/К, «две системы шин с шинной передачей и кабельным вводом».
Еще на этапе проектирования схема стороны ВН подстанции строится на основе схем стандартных элементов. К примеру, реализация схемы 110-НР (одинарная система шин) возможна на последовательном соединении схем 5 шкафов КРУЕ типов Ш110-I-1/К-Т, Ш110-I-1/К, Ш110-I-5, Ш110-I-2/К, Ш110-I-2/К-Т. Схема 220-12Р (двойная система шин) набирается из схем 7 шкафов Ш220-II-1/К, Ш220-II-1/К-Т, Ш220-II-1/В-Т, Ш220-II-2, Ш220-II-3, Ш220-II-1/К-Т, Ш220-II-1/В-Т.
Здание ЗРУ ВН проектируется на основе проекта модулей КРУЕ. Высота здания закладывается с учетом подвода кабелей снизу и монтажа кран-балки сверху — под потолком здания. Кран необходим для монтажа, а также для возможного обслуживания КРУЭ. Регламентированное расстояние от пола ЗРУ до нижней точки кран-балки в поднятом положении — не менее 4000 мм для КРУЕ 110 кВ и не менее 4500 мм для КРУЕ 220 кВ.
Стороны 35 кВ и 10(6) кВ поставляются в виде транспортабельных блоков (модулей) с установленными в них шкафами КРУ 35 кВ (серии КУ-35) и 10(6) кВ (шкафы серии КУ-10Ц, КУ10С, КУ6С). В шкафах устанавливаются вакуумные выключатели 35 кВ (серии ВР35) и 10(6) кВ (серии В Р, ВРС, ВРСМ). Из модулей на месте собирается согласно схемы ЗРУ 35 кВ и 10(6) кВ. Помимо шкафов, в ЗРУ устанавливаются, если предусмотрено проектом, дугогасящие устройства для компенсации емкостных токов замыкания на землю, и конденсаторные установки.
В комплект поставки также входит ОПУ полной заводской готовности с аппаратурой защиты и управления. ОПУ так же, как и ЗРУ 35 кВ и ЗРУ 10(6) кВ поставляется в виде модульного здания. Габаритные размеры стандартного ОПУ: 11250 на 6320 мм.
КТПЕР предназначены для работы в условиях климатического исполнения У и УХЛ категории размещения 1 по ГОСТ15150-69 и ГОСТ15543.1-89. Температура окружающего воздуха не выше +40°С и не ниже -25°С (для исполнения У) и не ниже -60°С (для исполнения УХЛ1), высота над уровнем моря до 1000 м. Для работы газоизолированного оборудования 110-220 кВ КРУЕ 110 кВ, КРУЕ 220 кВ в помещении необходимо обеспечить температурный режим от -25°С до +40°С. Для работы оборудования с воздушной изоляцией 35, 10 и 6 кВ КРУ 35 кВ и КРУ 10(6) кВ необходимо обеспечить температурный режим от -45°С до +40°С. Для создания нормальных условий работы электрооборудования, аппаратуры РЗА, связи и телемеханики внутри общестанционного пункта управления (ОПУ) обеспечивается температура не ниже +5°С, на период производства работ предусмотрена возможность ее повышения до +18°С.
Изоляция оборудования шкафов КРУЕ 110 кВ и 220 кВ, проходные изоляторы 35 кВ и 10 кВ, предусматривают эксплуатацию КТПЕР в районах с I(А), II*(Б) и III степенью загрязнения по ГОСТ 9920-89. окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров, разрушающих металл и изоляцию. Тип атмосферы II по ГОСТ 15150-69. По воздействию механических факторов внешней среды КТПЕР должна соответствовать группе условий эксплуатации М1 по ГОСТ 17516.1-90. Сейсмостойкость КТПЕР определяется сейсмостойкостью капитального здания и наименьшим значением сейсмостойкости высоковольтного оборудования КТПЕР.
КТПЕР не создает шума и по этому критерию рекомендована к применению в черте населенных пунктов.
Газоизолированные подстанции — далеко не новое слово в электротехнике. Разработки такого оборудования проводились в бывшем СССР еще в 1970-х. В 1978 году производство КРУЭ было освоено на ленинградском ПО «Электроаппарат», позже на выделившемся из его состава ОАО «Электромеханический завод». Однако относительно высокая стоимость подобного рода оборудования затормозила развитие строительства газоизолированных трансформаторных подстанций.
Начиная с 1979 года, когда в Мосэнерго были введены первые две подстанции, построенные на базе КРУЭ, на просторах СССР, а позже стран СНГ получили прописку около трех сотен ячеек КРУЭ. Из них больше половины — отечественного производства, остальные поставлены зарубежными фирмами, такими как Siemens, ABB, Alstom. Большая часть КРУЭ эксплуатируется на подстанциях Москвы (около 80%). Остальные — в Санкт-Петербурге, Екатеринбурге, Тюмени. Недавно реализованы проекты в Ростове, Белгороде.
Определенно, сегодня темпы ввода в эксплуатацию газоизолированных трансформаторных подстанций в России, не говоря уже про другие страны СНГ, не соответствуют мировым тенденциям. К примеру, в одной только Японии было выпущено около 7 тысяч ячеек КРУЭ на напряжения от 77 до 800 кВ. Тысячами исчисляются объемы производства КРУЭ среднего и высокого напряжения на мощностях ведущих электротехнических концернов, сотнями — производство ячеек на сверхвысокие напряжения. В последнее время также активно развивают производство КРУЭ некоторые азиатские компании, в частности, южнокорейские.
Несомненно, отечественная электротехническая промышленность способна и обязана наверстать упущенное. Концерн «Высоковольтный союз», декларируя основным направлением своей деятельности и ключевой компетенцией производство трансформаторных подстанций, в этом году начинает серийное производство газоизолированных подстанций как один из видов подстанций, востребованных отечественной экономикой.
Концерн «Высоковольтный союз»
