АВТОМАТИЗАЦИЯ ВОЗДУШНЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ НА БАЗЕ ВАКУУМНЫХ РЕКЛОУЗЕРОВ Владислав Валерьевич Воротницкий Начальник отдела реклоузеров РК Таврида ЭлектрикВ условиях либерализации отрасли электроэнергетики, перехода на рыночные отношения, создания распределительных компаний, организации договорных взаимоотношений между участниками оптового и розничного рынков электроэнергии, резко повышаются требования потребителей к надежности и качеству электроснабжения. Особое значение в решении этой проблемы в городах и сельской местности играют распределительные воздушные электрические сети среднего напряжения 6-10 кВ. По сетям 6-10 кВ осуществляется поставка электроэнергии довольно широкому кругу потребителей - почти всем сельскохозяйственным потребителям (птицефабрикам, фермерским хозяйствам и др.), коттеджным поселкам, а также городам с малоэтажной застройкой, средним и малым промышленным предприятиям, электрифицированным железным дорогам, газопроводам и нефтепроводам. Практически все электроустановки указанных потребителей получают электроэнергию от сетей данного класса напряжения. Применительно к распределительным сетям Российской Федерации следует отметить, что общая протяженность воздушных линий 6-10 кВ составляет более 1,5 млн. км., это почти 45% от общей протяженности линий электропередачи 0,4-110 кВ. Аналогичная картина характерна для электрических сетей большинства стран мира. Отличительной особенностью сетей 6-10 кВ является то, что 70% всех нарушений электроснабжения происходит именно в сетях данного класса напряжения. Традиционно сети 6-10 кВ отличаются слабой оснащенностью коммутационными аппаратами. Если в основных сетях высокого и сверхвысокого напряжения практически любой узел нагрузки так оснащен коммутационными аппаратами, что оперируя ими, можно отделять этот узел от основного питания и переключать на резервное, то на линии 10 кВ чаще всего установлено лишь несколько разъединителей. Поэтому при повреждении любого участка линии будут длительно отключены все присоединенные потребители. Еще одной важной особенностью ВЛ 10 кВ является слабая автоматизация послеаварийных переключений. Они, как правило, выполняются вручную, в основном, силами оперативно-выездной бригады (ОВБ), которая преодолевает значительные расстояния для осуществления операций территориально распределенными коммутационными аппаратами. Поэтому длительность аварийных отключений достаточно велика. Увеличение общей протяженности магистральной линии от центра питания до наиболее удаленного потребителя, так называемая проблема «длинного фидера», неминуемо приводит увеличению числа и продолжительности аварийных отключений потребителей, а как следствие к значительному снижению надежности электроснабжения. По данным ОАО «РОСЭП», длительность отключений потребителей составляет порядка 70-100 ч в год, что на 2 два порядка выше чем в технически развитых западных странах. Среднее число устойчивых повреждений, вызывающих отключения в ВЛ напряжением до 35 кВ, составляет около 25 на 100 км линии в год, при этом, около 80% повреждений по своей природе являются неустойчивыми. Об этом свидетельствуют исследования как российских, так и зарубежных специалистов. Значительная часть устойчивых повреждений, которые по природе своей являются неустойчивыми, устраняются простым применением многократного АПВ. Однако существующие в распределительных сетях средства релейной защиты и коммутационные аппараты не позволяют выполнять подобные функции. Существующая схема построения распределительных сетей РЗА – защита на электромеханических реле; ЛР – ручной линейный разъединительОбобщая вышесказанное, можно сделать вывод о том, что в сетях 6-10 кВ остро стоит проблема повышения надежности электроснабжения потребителей. Первоочередным мероприятием, направленным на повышение надежности электроснабжения в условиях значительной протяженности распределительной сети 10 кВ и нашедшим широкое применение, является многократное резервирование линий. Однако, практика показала, что традиционные способы резервирования недостаточно эффективны. Требуется их дальнейшее совершенствование. В частности, в действующих сетях при наличии сечений проводов, уменьшающихся к концу линий, невозможно обеспечить полноценное электроснабжение потребителей в послеаварийных режимах только сооружением резервных перемычек. Кроме того, их наличие усложняет оперативное обслуживание сети, снижает уровень безопасности. Традиционно проблема «длинных фидеров» в отечественной электроэнергетике решалась путем разукрупнения линий 10 кВ за счет сооружения новых подстанций, а также строительства новых линий 10 кВ, разукрупняющих существующие. Однако разукрупнение линии 10 кВ – мероприятие, во-первых, требующее значительных капитальных затрат, а во-вторых – иногда просто невозможное в силу конкретных местных особенностей прохождения линии. Ситуация усугубляется проблемами с защитой и автоматикой протяженных сетей 6-10кВ. Сегодня, свыше 60% устройств релейной защиты и автоматики выработали свой ресурс и более 80% - морально устарели. Если говорить о сельских распределительных сетях, то основная их защита выполнена на маломасляных выключателях с использованием защит на электромеханических реле в центрах питания в сочетании ручным разъединителем от соседнего фидера. Отсутствие в сетях 6-10 кВ телемеханики приводит к тому, что в случае возникновения повреждения вместо того, чтобы произвести автоматический ввод резерва, приходится высылать на место оперативные бригады, что приводит к значительному увеличению времени поиска повреждения, времени восстановления электроснабжения и соответственно длительности перерыва электроснабжения и ущерба для потребителя. В таких условиях говорить о выполнении конкретных требований потребителей к надежности электроснабжения не приходится. Анализ зарубежного опыта говорит о том, что выходом из сложившейся ситуации (при этом, как правило, более дешевым) может быть децентрализованная автоматизация аварийных режимов работы распределительной сети. Суть децентрализованной автоматизации заключается в оснащении распределительной сети пунктами автоматического секционирования, которые позволяют отключать только аварийных участок сети на базе локальной информации о повреждении, обрабатываемой непосредственно в самом пункте без использования каких-либо каналов связи. За счет того, что из строя выводится только конкретный участок сети, уменьшается число потребителей, на которых одновременно может отразиться повреждение. Благодаря повышению быстродействия релейной защиты и автоматики, сокращается длительность перерывов электроснабжения. Децентрализованная автоматизация распределительных сетей РЗА – микропроцессорная защита в центрах питания; R1-R3 – реклоузерыАппаратом, который позволяет реализовать принцип децентрализованной автоматизации сетии является вакуумный реклоузер. Реклоузер (от английского recloser – переключатель) – пункт автоматического секционирования воздушных распределительных сетей столбового исполнения, объединивший: вакуумный выключатель; систему первичных преобразователей тока и напряжения; автономную систему оперативного питания; микропроцессорную систему релейной защиты и автоматики; систему портов для подключения устройств телемеханики; комплекс программного обеспечения. Реклоузер объединил практически все виды противоаварийной защиты и автоматики, применяемые в распределительных сетях: многократное АПВ (автоматическое повторное включение), АВР (автоматический ввод резерва), МТЗ (максимальная токовая защита), ЗЗЗ (защиты от замыканий на землю), и др. На протяжении всего срока службы реклоузер не нуждается в каком-либо обслуживании. На западе такие устройства относятся к системе «maintenance-free» (англ. – без обслуживания). Реклоузер допускает, но не требует наличия каналов связи с центром питания, тем самым обеспечивая полностью автономную работу, и дает возможность проводить децентрализованное управление автоматикой распределительных сетей. Кроме того, реклоузер позволяет в режиме реального времени вести различные журналы оперативных и аварийных режимов в распределительной сети. Это дает возможность проводить комплексный анализ работы сети, планировать ее оптимизацию и развитие, визуализировать сеть, осуществлять местную и дистанционную реконфигурацию. Реклоузер – это надежное и довольно простое в эксплуатации устройство, позволяющее отключать токи короткого замыкания за минимальное время, при этом за такое же время восстанавливать электроснабжение на не поврежденных участках. Что касается опыта внедрения и эксплуатации реклоузеров, то за рубежом подобные устройства успешно применяются уже несколько десятков лет. В России уже сегодня реализованы два пилотных проекта линий 10 кВ в Западных сетях ОАО «Смоленскэнерго», с участием компании Cooper Power Systems и в Южных электрических сетях ОАО «Белгородэнерго», с участием российской компании Таврида Электрик. Опыт реализации проектов показал, что автоматизация распределительных сетей на базе реклоузеров позволяет значительно повысить надежность электроснабжения потребителей, создать управляемую и визуализированную сеть, сократить затраты на ее обслуживание, оптимизировать распределение трудовых ресурсов оперативного персонала. Основной экономический эффект от применения децентрализованной автоматизации распределительной сети на базе реклоузеров – снижение ущерба сетевой компании от недоотпуска электроэнергии потребителям. К техническому эффекту следует отнести снижения простоя установленной мощности трансформаторов и повышение надежности электроснабжения потребителей. Помимо основной составляющей эффекта при применении децентрализованной автоматизации на базе реклоузеров снижаются затраты на: обслуживание линейного оборудования сети; расследование аварий, связанных с неправильными действиями РЗА; поиск и локализацию поврежденного участка линии электропередачи; ремонтные работы; сбор, обработку и запись информации о режимах и событиях. Внедрение реклоузеров в распределительные сети 6-10 кВ является перспективным, технологически оправданным мероприятием. Проектирование и реализация электрических сетей с применением реклоузеров позволит в недалеком будущем вывести распределительные сети среднего напряжения на новый уровень автоматизации и управления.