2015-05-18
1718
На первом этапе модернизации ЕЭС необходимо существенно повысить надежность электроснабжения крупных городов и мегаполисов, что определяется как быстрым ростом электропотребления в них, так и общественным, политическим и экономическим ущербом при нарушении их электроснабжения. Системы жизнеобеспечения городов не приспособлены даже к кратковременным нарушениям электроснабжения. Повышение надежности энергоснабжения городов должно быть основано на сочетании задач сбалансированности режимов, в т.ч. в режимах максимальных нагрузок на минимальные расчетные температуры наружного воздуха, адекватного развития внешней и внутренней схемы электроснабжения, развитой системы режимного и противоаварийного управления, надежности топливоснабжения, саморезервирования ответственных потребителей (объектов).
Наиболее эффективной мерой является развитие генерации в энергосистемах городов с максимальным использованием площадок действующих ТЭЦ на базе комбинированного производства электроэнергии и тепла, а также более жесткие по отношению к существующим, требования надежности выдачи мощности. Электростанции мегаполисов должны иметь выход не мене чем на два класса высшего напряжения электрических сетей мегаполиса.
Система энергоснабжения города должна быть приспособлена к более крупным расчетным возмущениям, по сравнению с существующими нормативами. В качестве расчетных возмущений следует принять одномоментный отказ крупных энергообъектов (ТЭЦ, подстанция, потеря коллектора или всех ВЛ в сечении), обуславливающий наибольшую опасность развития аварии и потерю электроснабжения значительной части или мегаполиса в целом. Выявление подобных объектов должно стать предметом специального исследования, как и разработка превентивных действий.
Необходимо провести работы по формированию кольцевой системообразующей сети высших классов напряжений вокруг мегаполисов с созданием систем управления потоками активной и реактивной мощности в кольцевых структурах, минимизирующих транзитные перетоки мощности через внутренние электрические сети городов. В городах должны преимущественно использоваться кабельные линий электропередач для всех классов напряжения. Постепенно на такое исполнение необходимо перевести все действующие в городах воздушные ВЛ. Все подстанции должны быть в закрытом исполнении. Низковольтные линии должны быть исключительно с изолированными проводами, как в городах, так и в населенных пунктах в целом. Для электросетевого хозяйства должно активно осваиваться подземное пространство, сооружаться глубокие высоковольтные кабельные вводы, предусматриваться резервирование территории для прокладки коллекторов связанное с проектами развития территорий, модернизации и создания новых транспортных магистралей в городах.
Особое значение в условиях города имеют системы мер, обеспечивающих минимальное время восстановления электроснабжения, а также меры направленные на саморезервирование систем жизнеобеспечения ответственных объектов (централизованное теплоснабжение; канализация; метрополитен; водопровод; высотные здания; больницы и детские учреждения; вокзалы и железные дороги; связь, телевидение и радио и др.). Такие потребители должны располагать собственной системой жизнеобеспечения, оснащенной автономным источником электроснабжения. Система жизнеобеспечения потребителя должна обеспечивать в отсутствие электроснабжения от электрической сети общего назначения безопасное продолжение производственного процесса до его окончания (по полному или сокращенному циклу) либо выполнение всех технических и организационных мероприятий по безопасному и безаварийному прекращению производственного процесса.
Потребители с помощью проектных организаций должны самостоятельно определять требования к надежности своего электроснабжения и соответственно к параметрами системы жизнеобеспечения. Система жизнеобеспечения должна срабатывать как при полном прекращении электроснабжения от электрической сети общего назначения, так и при таких изменениях электрических параметров, в том числе кратковременных, при которых продолжение обычной работы невозможно или связано с риском возникновения опасности. Потребители должны обеспечивать постоянную работоспособность системы жизнеобеспечения и ее готовность к запуску в любой момент времени.
Технологическое присоединение объектов ответственных потребителей к электрической сети общего назначения должно включать контроль наличия и работоспособности_системы жизнеобеспечения. Для реализации представленных требований должна быть выработана необходимая нормативная база.
В крупных городах рекомендуется использование более высоких классов напряжений в распределительной сети. Выбор класса напряжения должен происходить с учётом технико-экономического обоснования по данному региону и объекту. Например, в Московской энергосистеме на среднесрочную перспективу рассматривается применение напряжения 20 кВ, а в перспективе - перевод функций распределительной сети на 110 кВ.
Подключение новых микрорайонов и крупных промышленных потребителей в г.Москве уже сейчас рекомендуется осуществляться по распределительной сети 20 кВ. Выбор класса напряжения для отдельных реконструируемых объектов должен рассматриваться с учётом их существующего сетевого окружения. Так же возможен переход на распределительные сети 35 кВ, с производством и использованием специальных трансформаторов 35/0,4 кВ с расщепленными обмотками низкого напряжения для ограничения токов короткого замыкания в распределительных сетях 0,4 кВ.
Кардинальным решением по увеличению рабочих токов линий электропередач является применение сверхпроводящих кабелей, где рабочий ток при тех же радиальных габаритах токоведущей жилы может быть увеличен в несколько раз.
Необходимо усовершенствовать системы автоматического противоаварийного управления (ПАУ) электроснабжением городов, исключающих развитие аварийного процесса с потерей электроснабжения на значительной части и тем более на всей территории мегаполиса. Такая система ПАУ для городов должна учитывать новые реалии - качественное изменение структуры электропотребления крупных городов с кардинальным уменьшением доли промышленной нагрузки и доминированием (более 70%) коммунально-бытовой нагрузки. Система ПАУ городов должна отличаться большей «интеллектуальностью», быть избирательной, распределенной и быстродействующей. В необходимых случаях при проектирование распределительной сети должны быть предусмотрены: разводка питания ответственных потребителей; корректировка принципов построения сетей внутреннего электроснабжения ответственных объектов, установка концевых (исполнительных) устройств для возможной реализации дистанционного управления электроприемниками потребителей. Для реализации такого подхода требуется качественно новый уровень технического, нормативного и организационного обеспечения. Принципиально важно выработать и задействовать экономические механизмы стимулирования потребителей к участию в этом процессе, адаптировать правила технологического присоединения, договора об оказании услуг по оперативно-диспетчерскому управлению, договора энергоснабжения.
Специфической особенностью проблемы надёжности электроснабжения крупных городов является их теплофикационных характер и, следовательно, необходимость её решения совместно с решением проблемы надёжности теплоснабжения. Необходимо учитывать, что при нарушении работы системы теплоснабжения увеличивается электропотребление на обогрев жилых помещений.
Для крупных городов должны быть разработаны и реализованы программы организационно-технических мероприятий по предотвращению выхода за опасные границы режима в наиболее напряженные периоды – при аномально низких или высоких температурах окружающей среды в период максимумов нагрузки и с ремонтными схемами. Кроме того разработаны программы организационно-технических мероприятий по восстановлению энергоснабжения потребителей мегаполисов в случаях возникновения аварийных ситуаций. Эффективность и корректность программ должна проверяться во время противоаварийных тренировок, проведение которых должно быть обязательным для всех крупных городов. Тренировки должны проводиться с привлечением администрации и эксплуатационных служб мегаполиса.
Важнейшим условием обеспечения надежности является обеспечение баланса и управляемости режимом работы энергосистем по реактивной мощности во всех схемно-режимных ситуациях. Необходимо оснащение электрических сетей средствами компенсации реактивной мощности, в том числе управляемыми на базе преобразовательной техники.
Серьезной проблемой в системах энергоснабжения городов является снижение уровня токов короткого замыкания. Здесь также важно осуществлять разумное секционирование сетевого хозяйства мегаполиса, используя различные токоограничители для связи секций, в том числе:
• реакторы, зашунтированные тиристорами;
• вставки постоянного тока на основе полностью управляемых вентилей,
имеющих небольшие габариты (что имеет значение в условиях городов);
• сверхпроводниковые ограничители токов КЗ;
• иные инновационные устройства для ограничения токов КЗ.
При проектировании систем электроснабжения городов следует предусматривать резервирование мощности (с учетом внешних перетоков, а также пропускной способности электрических сетей) в размере не менее 10% от максимальной нагрузки, предусмотренной имеющимися планами перспективного развития. При этом необходимо более четко определиться с требованием по минимальной расчетной температуре для расчетной оценки балансов мощности и энергии. Следует также обеспечивать возможность использования передвижных электростанций и подстанций. Количество, мощность передвижных электростанций и запасы топлива должны быть рассчитаны при проектировании систем электроснабжения города и соответствующих противоаварийных мер.
В рамках представленных требований применительно к энергосистеме московского мегаполиса, как наиболее показательного, необходимо решение следующих задач:
--исключить транзитные перетоки через сети 110, 220 и 500 кВ;
-обеспечить возможность ремонта оборудования энергосистемы на протяжении всего года, за исключением случаев особо низких температур;
-обеспечить устойчивость энергосистемы к стихийным явлениям, в частности, не должно быть выключателей 110, 220 и 500 кВ, ненадёжно работающих при температурах минус 28°С и ниже, а их отключающая способность должна соответствовать уровням токов короткого замыкания;
- выработать требования системной надежности и обеспечить их реализацию, в т.ч. с учетом одновременного технологического снижения мощности на всех ТЭЦ при низких температурах наружного воздуха в отопительный период, при ограничениях в подаче газа, а также при внезапном сбросе или непредвиденном набросе нагрузки потребителей, вызванном погодными условиями;
-обеспечить баланс реактивной мощности за счет сетевого строительства и установки ИРМ, исключающий в нормальной схеме участки энергосистемы снедопустимо низкими уровнями напряжения;
-оснастить все ТЭЦ автоматикой выделения на несинхронную работу части турбогенераторов с собственными нуждами станции и фидерной нагрузкой на случай системной аварии;
- выработать и реализовать мероприятия по «подъему электростанций с нуля»;
-оснастить блоки Т-250 автоматикой ликвидации асинхронного хода на первом или втором цикле в целях защиты от длительного асинхронного хода на расчётных режимах.
