Сети. Инновации. Развитие. Решения для системы питания собственных нужд

В октябре 2013 года ОАО «Россети» приняло Положение о единой технической политике в электросетевом комплексе. Документ устанавливает типовые требования к созданию и модернизации объектов электросетевого комплекса. Результатом реализации программы станет повышение надежности и эффективности функционирования электросетевого комплекса при соблюдении промышленной и экологической безопасности.

Одним из приоритетных направлений программы является модернизация системы учета. Сегодня 64% из существующих 22,5 млн точек учета устарели и не соответствуют современным требованиям. Очевидно, что интеллектуальные и энергосберегающие технологии должны применяться на всех уровнях распределения энергии начиная с низшего звена – низковольтного коммутационного оборудования, которое используется в системах питания собственных нужд (СН) и системах оперативного тока (СОПТ) трансформаторных подстанций (ТП или ПС).

Система собственных нужд (СН) предназначена для питания потребителей подстанции первой (допускающих перерыв в электроснабжении на время срабатывания системы автоматического ввода резерва – АВР) и второй категории. Как правило, в подстанции используется щит собственных нужд (ЩСН), имеющий два и более независимых ввода. Каждый из вводов подключается к выходу своего понижающего трансформатора собственных нужд, вход трансформатора, в свою очередь, подключается к ячейке среднего напряжения. Для оперативного переключения вводов в случае исчезновения напряжения на одном из них используется АВР.

Также в качестве третьего независимого ввода питания собственных нужд подстанций иногда используется дизель-генераторная установка, рассчитанная как на полную загрузку СН, так и на часть ее.

Функционально ЩСН состоит из шкафов ввода с автоматическими выключателями, шкафа секционирования (АВР) и шкафов распределения с автоматическими выключателями отходящих линий.



Для визуального контроля состояния основных устройств на дверях ЩСН установлены индикаторные лампы, показывающие состояние оборудования (например, красные – включено, зеленые – отключено, желтые – аварийное срабатывание автоматического выключателя). Проблема такого решения кроется в том, что специалист должен находиться в непосредственной близости от низковольтного комплектного устройства (НКУ). Это не представляется возможным даже в масштабах небольшого города, не говоря о мегаполисах. Для своевременного отслеживания аварийных ситуаций и контроля состояния трансформаторных подстанций требуется оборудование, которое способно передавать эксплуатационные данные на единый диспетчерский пункт. Например, воздушный автоматический выключатель Emax2, оснащенный расцепителем Ekip Touch, способен фиксировать некоторые эксплуатационные характеристики аппарата:

• дата, время, аварийный ток и тип сработавшей защиты – 30 последних срабатываний;
• дата, время и тип операции последних 200 событий (например, замыкание/размыкание аппарата);
• количество механических и электрических операций;
• общее время работы;
• износ контактов в процентах;
• дата и время последнего проведенного техобслуживания.

Перечень основных данных о воздушных автоматических выключателях Emax2, которые могут быть переданы по системам коммуникации и доступны непосредственно на самом аппарате, приведены в табл. 1.





Дистанционный контроль во многих ситуациях обеспечивает значительное сокращение времени простоя. В случае короткого замыкания информация об аварии немедленно передается оператору, который принимает соответствующие меры. Кроме того, удаленный мониторинг позволяет оптимизировать работу энергосистемы.

Нередки ситуации, когда энергопотребление системы СН превышает установленные уровни. В таких случаях приходится оптимизировать потребление электроэнергии посредством отключения неприоритетных нагрузок. Специально для того, чтобы решить задачу автоматического управления электроустановкой, в Emax2 реализована функция Ekip Power Controller. Данная функция позволяет разделить всех потребителей на группы по степени важности, опираясь на список приоритетов, составленный пользователем. Таким образом, аппарат сам, в соответствии с заданными параметрами (день недели, окно времени в течение дня, максимальное время отключения и т.д.), будет решать, когда и какую нагрузку необходимо отключить и на какой период времени. Команда управления нагрузками может быть подана электрически: сигналом на реле вкл./откл. или привод аппарата, коммутирующего нагрузки, или через систему коммуникации.

Все выключатели Emax2 могут оснащаться модулями связи для интеграции в системы с протоколами Modbus TCP, Modbus RTU, Profinet, Profibus DP, Ethernet IP.

Разработка компании АББ – единственный низковольтный воздушный автоматический выключатель, оснащаемый модулем коммуникации с интеграцией протокола в соответствии с МЭК 61850, благодаря которому появляется возможность быстро и без лишних преобразователей интегрировать аппарат в сети smart grid.

Новые технологии, применяемые в воздушных выключателях Emax2, позволили оптимизировать производительность и повысить надежность оборудования и в то же время сократить потребление энергии. Имея возможность эффективно и просто осуществлять контроль и управление электроустановками, выключатель Emax2 нашел свое применение в проекте компаний ЗАО «Электронмаш» и ЗАО «РТСофт» «Подстанция нового поколения», которая состоит из ячеек КРУ 35 кВ и КРУ 6 (10) кВ, сухого трансформатора и щита собственных нужд 0,4 кВ (рис. 2). Концепт-проект «Подстанция нового поколения», выполненный на основе анализа технических требований заказчиков из разных отраслей промышленности и энергетики, был впервые продемонстрирован на электроэнергетическом форуме UPGrid 2013 «Электросетевой комплекс. Инновации. Развитие». Образец ЩСН соответствует в числе прочего и всем требованиям ОАО «Россети». В щите установлены в качестве вводных и секционных автоматов интеллектуальные выключатели серии Emax2, датчики измерения температуры шин вводных автоматов, система защиты от проникновения к токоведущим частям шин, контроллер, в котором реализован гибкий алгоритм АВР, позволяющий его подстраивать под текущий режим потребителей без изменения конфигурации.

В России уже началось внедрение интеллектуальных сетей. Пилотной площадкой стал филиал МРСК Центра «Белгородэнерго». На сегодняшний день все ПС 35–110 кВ этой компании телемеханизированы и имеют телеуправление. Технология smart grid позволяет диспетчерам ежедневно использовать системы охранно-технологического видеонаблюдения энергообъектов и мониторинга окружающей среды.

На данный момент идет реализация двух масштабных проектов «умных» городов в Республике Татарстан – Иннополис и СМАРТ сити, которые не обойдутся без необходимости использовать альтернативную энергетику. Новый силовой выключатель облегчит интеграцию в интеллектуальные сети ветрогенераторов и солнечных батарей, причем функция контроля синхронизации Emax2 дает возможность сделать это без внешних дорогостоящих систем.