Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы Итоги и

Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы Итоги и задачи внедрения новых технологий. Анализ работы проблемного оборудования на ПС 220 -1150 к. В в условиях ОЗП 2008/2009 годов Начальник Департамента систем передачи и преобразования электроэнергии Ю. А. Дементьев

Цели внедрения новых технологий в ЕНЭС • Повышение надежности функционирования ЕНЭС; • Обеспечение технологической управляемости, повышение автоматизации и наблюдаемости ЕНЭС; • Обеспечение энергоэффективности функционирования электрических сетей; • Снижение затрат и сроков на строительство новых объектов, реконструкцию и техперевооружение; • Повышение эффективности функционирования за счет снижения издержек, удельных расходов по эксплуатации; • Сокращение антропогенного влияния на экологию. 2

Задачи внедрения новых технологий в ЕНЭС Повышение надежности функционирования ЕНЭС • Надежность оборудования • Вандалостойкость, противодействие диверсиям • Системная надежность и устойчивость • Снижение ошибок персонала • Надежность информации о состоянии системы и оборудования • Выравнивание графиков • Снятие ограничений на выдачу мощности Обеспечение технологической управляемости Обеспечение энергоэффективности функционирования электрических сетей • Наблюдаемость оперативного (режимного) состояния • Наблюдаемость технического состояния • Прогнозирование состояния сети, обстановки и оборудования • Управляемость сетевого оборудования • Адаптивность • Снижение потерь, связанных с оборудованием • Снижение потерь связанных с отклонением от номинальных значений режима (поддержание нормативного уровня напряжений) • Эффективное использование существующего оборудование • Регулирование перетоков реактивной и активной мощности 3

Базовые программы, обобщающие использование инновационных технологий. Первичное оборудование. Базовые программы: 4

МЕГАПОЛИС Проблемы: – Реконструкция и новое строительство ПС в условиях высокой плотности городской застройки; – Трудности с отводом земли для сооружения электросетевых объектов на территории города; – Высокая взрыво и пожароопасность силового оборудования; – Высокий уровень токов короткого замыкания; – Большие габариты оборудования. Задачи: – Эффективное использование площадей; – Создание пожаро и взрывобезопасного оборудования; – Создание технологических систем для управления перегрузочной способности сети; – Компактизация оборудования Факторы: – Высокие требования по надежности электроснабжения – Применение дорогостоящих решений по компактизации; – Отчуждение больших земельных площадей территории города. Решение: Проект «Мегаполис» Программы Начало проекта Срок проекта в целом 2011 2015 Программа ограничения токов КЗ Программа разработки линий на базе сверхпроводимости. Программа взрывобезопасности маслонаполненного оборудования ПС Компоновочные решения РУ 110 -500 к. В с учетом применения новых технических решений Программы по созданию коммутационного оборудования для мегаполиса Создание технических средств управления перегрузками Разработка комплекта НТД 5

АКТИВНО-АДАПТИВНАЯ СЕТЬ Проблемы: – – Задачи: – – – Факторы: – Наличие слабых связей между ОЭС; Неоптимальное распределение потоков мощности в сетях разных классов напряжения; Повышение эффективности использование межсистемных связей; Возможность регулирования потоков мощности и управления параметрами сети в переходных процессах; Использование энергетических ресурсов избыточных регионов страны; Повышение качества регулирования напряжения; Снижение потерь на корону и от перетоков реактивной мощности; Снижение потерь электроэнергии за счет оптимизации перетоков. Низкая плотность нагрузок и наличие удаленных электростанций большой установленной мощности в Российской Федерации; – Необходимость повышения эффективности использования генерирующих мощностей с различными видами энергетических ресурсов, распределенных по территории страны№ – Большая протяженность и высокая стоимость строительства дополнительных ВЛ для усиления связи. Низкая эффективность. Решение: Проект «Активно-адаптивная сеть» . Программы Начало проекта Срок проекта в целом 2011 2014 Программа создания гибких линий (FACTS) Программа разработки технологий передачи электроэнергии постоянным током Программа «Накопители э/э» (ВТСП и АКБ) Программно-аппаратные средства адаптивного управления Разработка комплекта НТД 6

МОЛНИЕЗАЩИТА Проблемы: • Отключение ВЛ от грозы (16 -20% с неуспешным АПВ) в ослабленной ремонтной сети; • Электромагнитные воздействия на вторичное оборудование ПС. Задача: • Повышение грозоупорности действующих ВЛ и ПС; • Снижение отключений с неуспешным АПВ на новых ВЛ; • Обеспечение ЭМС. Факторы: • Повреждения грозотроса молниевыми разрядами; • Отсутствие грозотроса в районах с гололедной активности; • Высокое удельное сопротивление грунтов; • Устаревшая методика проектирования молниезащиты ВЛ и ПС; Решение: Проект Молниезащита Проект/Программы Начало проекта Срок проекта в целом 2011 2013 1. Молниезащита: 1. 1. Совершенствовании методологии и расчетов по молниезащите линий и ПС 1. 2. Целевая программа по системе грозопеленгации 1. 3. Разработка программы «ПС с тросовой молниезащитой» 1. 4. Электромагнитная совместимость цифрового оборудования ПС и первичных процессов 1. 5. Разработка комплекта НТД 7

ГОЛОЛЕДНО-ВЕТРОВЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ВЛ Проблемы: • Обрыв проводов и грозотросов, падение опор: - образование гололеда на проводах и грозотросах; - пляска проводов. • Отключения ВЛ при ветровых отклонениях шлейфов. Задачи: • Своевременное обнаружение гололёдообразования; • Эффективная плавка гололёда; • Повышение стойкости ВЛ к ветровым и гололёдным воздействиям; • Снижение числа отключений ВЛ по причине обрыва грозотросов и шлейфов. Факторы: • Прохождение ВЛ по районам с тяжёлыми климатическими условиями МЭС Юга, Волги, Центра, Урала • Нерасчётные климатические воздействия - изменения климата (требуется пересмотр карт районирования) • Применение в качестве грозотроса стальных канатов Решение: Проект гололедно-ветровые воздействия Программы Начало проекта Срок проекта в целом 1. 1. Пересмотр типовых серий решётчатых опор и разработка новой модификации в соответствии с требованиями ПУЭ 7. 1. 2. Индивидуальное проектирование длинных ВЛ и ВЛ, проходящих в «тяжелых» климатических районах. 1. 3. Мобильные устройства для плавки гололеда и механической очистки проводов и грозотросов линии электропередачи от гололедных отложений. 2011 2012 1. 4. Оснащение действующих подстанций управляемыми устройствами плавки гололёда (в том числе, разработка типового комплекса УУПГ) и системами контроля АИСКГН 1. 5. Целевая программа по замене г/троса ВЛ на г/трос новой конструкции 1. 6. Разработка комплекта НТД 8

Итоги и задачи внедрения новых технологий на объектах ЕНЭС 2008 год Объект Технология Результаты По сравнению с железобетонными опорами: - повышение устойчивости ВЛ к механическим и гололедно-ветровым воздействиям; - исключение рисков деформации конструкции опоры при ее транспортировке и ВЛ 220 к. В монтаже; «Краснодарская ТЭЦ – Стальные - повышение долговечности. Яблоновская» , многогранные опоры По сравнению с металлическими опорами: ВЛ 220 к. В «Яблоновская – Афипская» -снижение материалоемкости опор, материалоемкости фундаментов, - меньшая стоимость монтажа; - меньший землеотвод; - повышение скорости строительства. Переход 500 к. В через р. Снижение трудозатрат на монтаж проводов, повышение скорости работ. Ока у Каширской ГРЭС Клиносочлененные Повышение долговечности при сокращении издержек на обслуживание и ремонт. Переход 330 к. В через р. зажимы Ока у Конаковской ГРЭС Опытное применение на ВЛ 500 к. В «Курган – Полимерная -снижение капиталовложений около 20 млн. руб. ; Козырево» изоляция -упрощение монтажа, ремонта. ВЛ 220 к. В «Афипская – Повышение пропускной способности ВЛ, сняты ограничения на электроснабжение Высокотемпературн Крымская» (февраль потребителей Новороссийского энергорайона в период летнего максимума ый провод 2009) нагрузок. Выполнено обоснование установки совмещающей СТК и управляемое устройство плавки гололеда: ПС 220 к. В Т-15(План СКРМ-УПГ 2010) - Снижение установленной мощности и стоимости; - Повышение эффективности использования оборудования. 9

Итоги и задачи внедрения новых технологий на объекта ЕНЭС 2009 год Объект ПС 500 к. В Новоанжерская, Заря Технология Ожидаемый эффект СТК 100, 160 Мвар Снижение потерь и обеспечение устойчивости промышленного узла нагрузки ПС 220 к. В Славянская, СТК 2 х50 Мвар Повышение пропускной способности ВЛ 220 к. В. Нормализация уровней напряжения. Обеспечение подключения дополнительных потребителей. ПС 220 к. В Уренгой, 500 к. В Иртыш УШР 100, 180 Мвар Снижение потерь на корону, нормализация уровня напряжения. ПС 110 к. В Когалым, Прогресс УШР 25 Мвар Повышение надежности снабжения нефтяных месторождений. Применение нового типа УШР на базе трансреактора. ВЛ 330 к. В «Волхов – Северная» ММО Уменьшение отвода земли по городской территории ВЛ 330 к. В «Восточная - Волхов – Северная» Винтовые сваи Сокращение эксплуатационных затрат, уменьшение отвода земли по городской территории ПС 500 к. В Таврическая, Барабинская, Томская 180 Мвар Снижение потерь на корону, нормализация уровня напряжения. 10

Итоги и задачи внедрения новых технологий на объекта ЕНЭС Задачи 2010 года Объект Технология Ожидаемый эффект ВЛ 220 к. В «Цимлянская ГЭС – Изоляторы разрядники Ш 30» мультикамерные (СТРИМЕР) Отказ от грозотроса для ВЛ, проходящей в гололедном районе с одновременным повышением грозоупорности. ПС 220 к. В Яблоновская, ПС Установка управляемой плавки 330 к. В «Белгород» , гололеда ПС 220 к. В «Витаминкомбинат» - оптимизация режимов плавки как на ВЛ различной длины, так и на одной ВЛ в течение времени; - возможность отказа от оснащения ПС несколькими не регулируемыми установками плавки гололеда. ПС 220 к. В Дмитров Выключатель-разъединитель 220 к. В Применение ВР позволяет отказаться от применения разъединителей, повысит надежность схем подстанций и снизит капитальные вложения и эксплуатационные затраты ПП 500 к. В Нелым УШР Новый тип управляемого шунтирующего реактора без обмотки подмагничивания со сниженными массо-габаритными параметрами ВЛ 330 к. В «Ирганайская ГЭС Чирюрт» , ВЛ 500 к. В «Красноармейская Газовая» ВЛ 500 к. В «Костромская ГРЭС- Стальные многогранные опоры Нижний Новгород» ВЛ 220 к. В «Центральная – Шепси» ВЛ 220 к. В «Ухта- Микунь» Винтовые сваи ПС 500 к. В «Бескудниково» 2 х. АСК 100 Мвар ПС 400 к. В «Выборгская» СТАТКОМ 50 Мвар. Снижение на 5 - 10 % расхода стали, повышение надежности. Использование индивидуального подхода при проектировании ВЛ. Снижение капитальных вложений и трудозатрат, для прохождения заболоченных участков Повышение устойчивости узла нагрузки, снятие дефицита реактивной мощности. Снятие ограничения на экспорт ЭЭ при ремонтах синхронных компенсаторов преобразовательной ПС. Снижение ограничений при аварийном отключении ВЛ 330 к. В 11

Сверхпроводимость. Приоритеты. Эффективность Приоритетным направлением в области создания ВТСП оборудования в соответствии с Приказом ОАО «ФСК ЕЭС» от 01. 06. 2009 № 204 является создание ВТСП силового кабеля на напряжение 20 к. В, ток 2 к. А, длиной 200 метров и внедрение на ПС 110 к. В «Динамо» Эффективность: Основные преимущества ВТСП силовых кабелей заключаются в увеличении пропускной способности в мегаполисах, малых потерях в сверхпроводнике, сохранении нормальной экологической обстановки (изза отсутствия технических масел, минимального электромагнитного и теплового воздействия на окружающую среду), практической пожаробезопасности и уменьшении площадей отчуждения городской территории. Результаты 2008 -09 гг. : 1. Разработан, изготовлен и испытан 3 -х фазный ВТСП кабель длиной 30 м; разработаны технические требования к ВТСП токоограничителю напряжением до 20 к. В и предложения по его созданию; 2. Изготовлены и установлены на стенде в ОАО «НТЦ Электроэнергетики» 3 - и фазы ВТСП КЛ длиной 200 м в комплекте с усовершенствованными вводами, с теплопритоком, уменьшенным в 3 раза по сравнению первыми образцами 3. Спроектирована, изготовлена и испытана на стенде МАИ криогенная система мощностью по холоду 8 к. Вт, обеспечивающая возможность создания ВТСП КЛ длиной до 5 км.

О работе проблемного оборудования на электросетевых объектах в 2009 году

Силовые автотрансформаторы 1. МЭС Юга ПС-330 к. В автотрансформатор типа АТДЦТН 200000/330/110 У 1, год выпуска 2005, введен в работу в октябре 2007 г. Причина отключения: ü произошло автоматическое отключение автотрансформатора АТ-1 действием дифференциальной и газовой защит. Причиной технологического нарушения явилось межвитковое замыкание в катушках входной зоны в районе линейного выхода 330 к. В последовательной обмотки вследствие локального увлажнения твёрдой изоляции этой обмотки из-за попадания влаги (атмосферных осадков) в бак АТ через нарушенное уплотнение верхней части ввода 330 к. В.

Силовые трансформаторы 2. МЭС Центра ПС 500 к. В автотрансформатор типа АТДЦТН 500000/500/220 У 3 Причина отключения: ü 17. 08. 2009. Капельная течь масла в коробке выводов встроенных трансформаторов тока со стороны активной части; ü 21. 08. 2009. Устранена путем протяжки стяжных шпилек клеммой коробки трансформаторов тока по всему периметру. 3. МЭС Центра ПС 500 к. В автотрансформатор типа АТДЦТН 200000/220/110 У 1, 2001 года выпуска Причина отключения: ü 03. 11. 2009 г по результатам обследования выполненного ОАО «Элекросетьсервис ЕНЭС» АТ выведен из работы. При внутреннем осмотре с применением электронно-оптического эндоскопа обнаружено повреждение одной из параллельной ветвей общей обмотки (ОО). Трансформатор нуждается в замене обмотки.

Силовые автотрансформаторы Предложения по решению проблем 1. Внести изменение в конструкцию вводов 330 к. В для исключения увлажнения твёрдой изоляции этой обмотки из-за попадания влаги (атмосферных осадков) в бак АТ через уплотнение верхней части ввода 330 к. В. 2. Внедрить изменение в конструкциях изолирующих крышек встроенных трансформаторов тока для исключения проворота стяжных шпилек и обеспечение их герметичности на протяжение всего срока службы АТ.

Трансформаторы тока 1. МЭС Северо-Запада ПС 220 трансформаторы тока Причина отключения: • 04. 02. 2009 наблюдается постоянная утечка элегаза, вследствие чего, давление элегаза регулярно снижается до критического. • Проведён ремонт. 2. МЭС Юга ПС 220 трансформатор тока Причина отключения: • 16. 06. 2009 при осмотре было обнаружено снижение давления элегаза. • 23. 07. 2009 произведена замена блока выводов вторичной обмотки и замена элегаза.

Трансформаторы напряжения 1. МЭС Волги ПС 500 к. В Обстоятельства: • Апрель 2009. Снижение напряжения на вторичных обмотках ниже допустимого уровня в ф. В. • Заменена в октябре 2009 ф. В по гарантии заводом-изготовителем. 2. МЭС Центра ПС 500 к. В трансформатор напряжения 500 к. В. Обстоятельства: • 22. 02. 2009 капельная течь масла из клемных коробок ТН; • заменены прокладки.

Конденсаторы 1. МЭС Волги ПС 500 к. В конденсатор связи типа СМА (В)-166/√ 3 -18 УХЛ 1. Причина отключения: • 20. 07. 2009 разрушение 3 -х элементов КС ВЛ 500 к. В. • 21 -28. 07. 2009 по результатам внеочередных испытаний забракованы КС на двух ВЛ 500 к. В (отклонение ёмкости и тангенса выше допустимых норм). Причина повреждения: • Заводской брак – некачественный гетинакс КС типа СМА (В)-166/√ 3 -18 УХЛ 1 и типа СМА (В)-166/√ 3 -14 УХЛ 1 поставки 2007 г. Проводится полная замена 108 шт. КС на ПС ОАО «ФСК ЕЭС» . 2. МЭС Урала ПС 220 к. В 03. 11. 2009 произошло разрушение КС типа СМА (В)-110/√ 3 -6, 4 УХЛ 1 изготовленных в 2007 году этого же завода-изготовителя на ВЛ 220 к. В. Вывод: причина повреждения в МЭС Волги и Урала - некачественный гетинакс КС поставки 2007 г.

Коммутационное оборудование 1. КРУЭН МЭС Центра ПС 330 к. В. Причина отключений: • 28. 04. 2009 повторяющаяся дефекты (были устранены в 2008) - попадание влаги в корпус приводного электродвигателя разъединителей). Электродвигатели замены. В 2009 году в ОАО «ФСК ЕЭС» была проведена переаттестация данного оборудования с акцентированным вниманием на степень защищённости. Изготовитель провел дополнительные работы по улучшению качества.

Коммутационное оборудование 2. КРУЭ на напряжение 500 к. В МЭС Центра ПС 500 к. В. • В 2009 году произошло 2 случая короткого замыкания внутри объема разъединителя КРУЭ. • Так же произошли 2 пробоя изолирующих тяг разъединителей при испытаниях. Причина повреждения: • Неоднородность материала изоляционных тяг (пробой изоляционной тяги разъединителя). Дефекты устранены. Заводом-изготовителем выявлена определённая партия изолирующих тяг одного из поставщиков с недостаточными изолирующими свойствами тяг.

Коммутационное оборудование 3. Выключатель 220 к. В 2007 года выпуска. МЭС Юга ПС 500 к. В. • 24. 10. 2009 снижение давление элегаза (снизилось с 6, 8 до 4, 5 кг/см 2). Причина отключений: • Снижение давления. • Дефект гидропривода

Коммутационное оборудование Предложения по решению проблем 1. Привода серии КРУЭН на напряжение 110, 220 к. В должны соответствовать степенью защищённости не менее IP 54. 2. Ужесточить контроль по устранению дефектов на элегазовом оборудовании заводом-изготовителем выявленные в эксплуатации оборудования находящихся на гарантии. При этом при закупках необходимо строго оговаривать сроки их устранения.

Общая характеристика аварийности оборудования ПС Распределение технологических нарушений на оборудовании ПС по видам оборудования: 24

Общая характеристика аварийности оборудования ПС ü 40% всех отказов приходится на отказы коммутационной аппаратуры (выключатели, разъединители). ü Сохраняется большая доля аварийности опорно-стержневой изоляции (разъединителей). ü Основными причинами отказов первичного оборудования являются отказы по причине старения оборудования. ü Аварийность новой элегазовой коммутационной аппаратуры на значительно ниже аварийности воздушных и масляных выключателей различных классов напряжения. ü В среднем аварийность воздушных и масляных выключателей в первом квартале 2009 года составляет 0, 033 1/год. Для элегазовых выключателей данный параметр составляет 0, 008 1/год. ü Необходимо отметить значительное снижение плановых и аварийных ремонтных работ на элегазовых выключателях. 25

Аварийность выключателей по данным 1 кв 2009 года Отказы (Технол. Дефекты Всего нарушения) (Особый учет) Элегазовые выключатели 1550 2 4 Воздушные и масляные выключатели 10270 84 85 Параметр потока отказов w, 1/год элегаз. 0, 0077 0, 0026 0, 0052 Параметр потока отказов w, 1/год воздух+масло 0, 033 0, 0164 0, 0166 Относительное снижение аварийности, раз. 4, 5 6, 5 3 26

Ремонты в ячейках элегазовых выключателей 6 1 2 5 3 6 1 4 5 6 2 3 4 27

Проблемы при транспортировании ж/д транспортом трансформаторного оборудования Повреждения трансформаторного оборудования после железнодорожной транспортировки: • • • Повреждение деталей крепления активной части. Разрушение изоляции. Повреждение адаптеров высоковольтных вводов.

Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы Спасибо за внимание! 29