Доклады и презентации

Стандартизация требований к системам оперативного постоянного тока

15.12.2010
Рубрика: Доклады и презентации
Метки: IPNES 2010 Общие вопросы

Обсудить на форуме

Информация предоставлена: IPNES 2010

3256 просмотров

В 2007 г. по заданию ФСК ЕЭС кафедра «Электрические станции» МЭИ разработала проект новых технических требований к системам оперативного постоянного тока (СОПТ) подстанций с высшим напряжением 35—750 кВ. В феврале 2010 г. технические требования были утверждены и в марте введены в действие*.

Более 2 лет потребовалось на согласование новых требований. Столь продолжительный процесс был обусловлен несколькими причинами. Во-первых, стандарт разрабатывался впервые, аналогов в России и за рубежом не было. В СССР имелось несколько методических работ, выполненных в основном Северо-Западным и Московским отделениями института «Энергосетьпроект». В основе этих работ было обеспечение электропитания электромеханических релейных защит и «тяжелых» электромагнитных приводов выключателей. Тогда в СОПТ преимущественно использовались аккумуляторы типа СК с металлическими пластинами (пластины «Планте»). Во-вторых, в отечественной технической литературе практически не было публикаций по СОПТ, крайне редко проводились конференции и семинары. Это привело к возникновению терминологических трудностей в общении, стал развиваться «местечковый» технический жаргон. Терминологические коллизии зашли так далеко, что проявились даже в национальных стандартах, например, в толковании термина «аккумуляторы закрытого типа». Первые согласительные совещания по проекту стандарта проходили весьма эмоционально и непродуктивно. В-третьих, статистика отказов в СОПТ подстанций в предыдущие десятилетия не собиралась и не анализировалась. Многие недостатки схемных решений, проблемы с коммутационной и защитной аппаратурой выявлялись с большим запозданием силами региональных энергосистем. Создавалась иллюзия благополучия в этой области, руководство отрасли считало проблемы СОПТ не самыми актуальными.

Существенную помощь в разработке технических требований к СОПТ подстанций оказало то обстоятельство, что авторы стандарта были привлечены ФСК ЕЭС к аттестации оборудования СОПТ. Общение с ведущими отечественными и зарубежными специалистами, знакомство с передовыми разработками в области СОПТ, зарубежным опытом эксплуатации подстанций позволили выявить наиболее перспективные, отвечающие современным требованиям технические решения и отразить их в стандарте. До начала работы над стандартом и в процессе его разработки авторы участвовали в проведении большого числа испытаний на реконструируемых подстанциях и на подстанциях, сооружаемых по новым проектам. Были экспериментально подтверждены преимущества ряда нововведений, способов решения технических проблем**. Первая редакция стандарта была разослана во все головные предприятия и организации электросетевого комплекса России, получено более 30 отзывов, что свидетельствовало о наличии повышенного интереса к тематике СОПТ в отрасли. Была составлена сводка замечаний с пояснениями разработчиков, которая стала основой согласительного совещания, которое продолжалось почти 9 часов, но консенсус не был достигнут. В последующем ФСК ЕЭС организовывала еще несколько совещаний, текст стандарта редактировался, несколько пунктов, вызывавших наиболее ожесточенные споры, из первоначальной версии пришлось исключить. Анализируя процесс согласования требований к СОПТ, можно обнаружить признаки влияния экономических противоречий между производителями оборудования, проектными организациями, сетевыми предприятиями и подразделениями системного оператора. Соответственно, принятый стандарт отражает баланс и экономических интересов сторон, поэтому является компромиссным.

В разделе общих требований к СОПТ первоначально в качестве электроприемников присутствовали устройства общей связи подстанции. В окончательном варианте остались лишь устройства связи, обеспечивающие передачу сигналов РЗА. Аргументами против объединения цепей постоянного тока систем общей связи и РЗА стали соображения надежности и электромагнитной совместимости. Разделились мнения и по необходимости электропитания от СОПТ оперативных блокировок коммутационного оборудования подстанции. Решили, что сегодня отсутствуют апробированные решения в этой области и следует отдать предпочтение традиционному решению с отдельными выпрямительными устройствами.

Продолжительная дискуссия возникла по количеству аккумуляторных батарей, щитов постоянного тока (ЩПТ) и зарядных устройств на подстанциях. В результате был достигнут компромисс — на менее ответственных подстанциях 35 и 110 кВ можно ограничиться одной батареей и одним ЩПТ, а в остальных случаях необходимо устанавливать две батареи, два ЩПТ и четыре зарядных устройства. Было принято во внимание, что современные аккумуляторы более уязвимы по сравнению с аккумуляторами СК в отношении глубоких разрядов и по допустимой продолжительности нахождения в разряженном состоянии. При уменьшении количества зарядных устройств существенно увеличивается риск необратимой потери оперативного тока на подстанциях при неисправностях в системе собственных нужд переменного тока.

На начальной стадии обсуждения стандарта было много возражений против использования в качестве отключающих защитных аппаратов плавких предохранителей вместо автоматических выключателей. Но по мере изучения специалистами преимуществ новых комбинированных аппаратов, сочетающих в себе функциональность предохранителей, выключателей нагрузки и разъединителей, возражения были сняты. Применение плавких предохранителей позволяет уменьшить продолжительность коротких замыканий, снижает трудоемкость технического обслуживания СОПТ, решает проблему резервирования защиты от сверхтоков.

Неоднозначная реакция у участников обсуждения стандарта проявилась по поводу необходимости иметь в составе СОПТ средства мониторинга и регистрации переходных процессов. С одной стороны, это увеличивает стоимость подстанций и потенциально может снижать надежность СОПТ, с другой — тенденция перехода к эксплуатации подстанций без постоянного присутствия на них дежурного персонала, к системе аутсорсингового технического обслуживания требует использовать дистанционные методы контроля за режимами работы СОПТ, позволяющие на ранних стадиях выявлять неполадки в работе оборудования. Компенсацией дополнительных затрат на дистанционный мониторинг СОПТ может стать увеличение периода технического обслуживания оборудования, в стандарте установлены ограничения по частоте технического обслуживания — не чаще одного раза в 3 года.

Некоторые производители оборудования для СОПТ негативно отреагировали на включение в стандарт требований по пожаробезопасности и гигиеническим нормам. Необходимость проверки оборудования СОПТ на пожаробезопасность обусловлена риском распространения очагов возгорания в шкафах ЩПТ и ШРОТ на другое оборудование. Обеспечение локализационной способности шкафов по отношению к внутренним дуговым коротким замыканиям и возгораниям, вызванным перегрузками, позволяет увеличить живучесть подстанции в целом. Соответствие гигиеническим нормам необходимо для предотвращения использования на подстанциях материалов, в частности пластмасс, выделяющих при нагревании аллергенные, канцерогенные и другие вещества, вредные для здоровья персонала.

Представители организаций, занимающихся проектированием, оценивали стандарт как чрезмерно жесткий, не оставляющий проектировщикам свободы выбора технических решений по СОПТ. Высказывались опасения, что стандарт будет тормозить внедрение новых видов оборудования и препятствовать применению оригинальных схемных решений. Другая группа специалистов, занимающаяся экспертизой проектов и приемкой в эксплуатацию новых подстанций, требовала еще более однозначно «прописать» требования к СОПТ, что, на их взгляд, будет способствовать предотвращению ошибок в проектировании, упростит эксплуатацию и сервисное обслуживание, позволит повысить эффективность подготовки кадров для сетевых предприятий.

В стандарт включены достаточно жесткие требования по схемотехническим решениям ЩПТ и распределительной сети СОПТ, ранее не использовавшимся на отечественных подстанциях. Сомнений со стороны специалистов по этим требованиям не высказывалось. Концептуальный принцип организации питания ответственных электроприемников, заложенный в стандарт, состоит в обеспечении резервирования всех элементов цепи питания: от источника постоянного тока (через коммутационные и защитные аппараты, кабельные линии) к конечному электроприемнику. Этот принцип вытекает из сложившейся в настоящее время практики технологического резервирования наиболее ответственных устройств на подстанции. Например, на каждом высоковольтном выключателе принято устанавливать два электромагнита отключения. Каждый электромагнит отключения должен иметь свой независимый источник питания, независимую цепь питания и свою независимую релейную защиту. Независимость должна достигаться не только за счет электрической схемы, но и продуманной компоновки оборудования,  раздельной прокладки кабельных трасс. Стандарт требует организовать в ЩПТ независимые вводы от аккумуляторной батареи для шин, питающих микропроцессорные терминалы РЗА, и для шин, от которых питаются силовые электроприемники, например, приводы включения высоковольтных выключателей. В старых типовых схемах питание РЗА осуществлялось через шины приводов (ШП) ЩПТ. При перегрузках в цепях ШП отключался вводной автомат ЩПТ и обесточивались все релейные защиты.

Цепями взаиморезервирования допускается соединять как шины ЩПТ, так и шины шкафов распределения оперативного тока (ШРОТ). Таким образом, обеспечивается возможность резервирования кабельных линий, отходящих от ЩПТ аналогично традиционным кольцевым и магистральным схемам СОПТ на старых подстанциях.

Обязательным стало наличие в СОПТ защитных устройств от коммутационных перенапряжений и внешних импульсных помех. В настоящее время такие защиты имеются примерно лишь на половине подстанций.

ОАО «ФСК ЕЭС» готовит к выпуску еще два стандарта по СОПТ: первый будет содержать типовые проектные решения, а второй — методику выбора оборудования для СОПТ. После их выхода первый цикл стандартизации в области СОПТ подстанций можно будет считать завершенным. В дальнейшем, будем надеяться, ничто не помешает своевременному обновлению отраслевых стандартов. Тогда отечественные стандарты смогут способствовать ускорению внедрения инновационных технических решений в электросетевом хозяйстве России, стимулировать отечественных производителей к созданию нового электротехнического оборудования, позволят достойно представлять отечественное оборудование на зарубежных рынках.


* СТО 56947007-29.120.40.041-2010 «Системы оперативного постоянного тока подстанций». Технические требования.
** Гусев Ю.П. Компоненты СОПТ: Положительные тенденции и проблемы развития. Новости электротехники, 2005, № 1, с. 44–45.

Обсудить на форуме

Нужен кабель? Оформи заявку бесплатно