Материалы RusCable.Ru

Генерация и импортозамещение: не только турбины. Часть 2

14.11.2022
Рубрика: Материалы RusCable.Ru
Метки: КАБЕЛЬНЫЙ БИЗНЕС RUSCABLE.RU RusCable ПЛЮС

Обсуждают на форуме (14)

Информация предоставлена: RusCable.Ru

Время чтения ≈ 23 мин
2021
Авторы и источники / Правообладателям

В первой части статьи «Генерация и импортозамещение: не только турбины» на портале RusCable.Ru кратко рассмотрены некоторые нюансы работы электростанций и такого важного элемента противоаварийной защиты основного оборудования электростанций, как генераторные выключатели, а также особенности нормативной базы для разработки и испытаний этих аппаратов.

Продолжаем наше исследование, продвигаясь в сторону непосредственно практики и текущей ситуации в генерирующей отрасли России в свете поднятой проблематики.

Потребность в подобных аппаратах на объектах генерации возникает в случаях:

  • нового строительства генерирующих мощностей с применением энергоблоков мощностью более 100 МВт и (в некоторых случаях) менее;
  • модернизации существующих объектов генерации с увеличение мощности турбо- или гидроагрегатов;
  • плановой замены выработавших ресурс, изношенных генераторных выключателей в связи с невозможностью их ремонта из-за прекращения выпуска и самих устройств, и запчастей к ним;
  • аварийной замены вышедшего из строя генераторного выключателя, в том числе вследствие аварии на электростанции.

Важное уточнение: вышеописанное относится к электростанциям, использующим турбо- и гидроагрегаты (ТЭС, ГРЭС, ТЭЦ, АЭС, ГЭС). На ветровых и солнечных электростанциях в силу особенностей технологии выработки электрической энергии режимы, требующие применения генераторных выключателей, отсутствуют.

На вновь строящихся объектах генерации большой мощности генераторные выключатели, как правило, используются не в виде отдельных аппаратов, а в составе комплектных генераторных распределительных устройств (ГРУ), представляющих собой полный набор оборудования одного производителя в едином корпусе. На каждый генератор устанавливается один комплекс ГРУ с выключателем.

Схема генераторного распределительного устройства

Применение комплектного ГРУ – современное решение по организации защиты основного оборудования станции, отличающееся компактностью и эффективностью. Соответственно, при строительстве новых объектов, помимо турбин, в 100% случаев требуются генераторные выключатели. Аналогичная задача возникает и при увеличении мощности действующих электростанций (замена агрегатов, возведение новых энергоблоков на территории действующих объектов и т.д.).

gcb ge advantage

Генераторное распределительное устройство FRG производства General Electric (ранее выпускалось компанией Alstom, Франция) с подключенными шинопроводами. Источник фотографии: https://www.gegridsolutions.com/

Цифры и факты

За период с 2017 по 2021 г., по данным ежегодных отчетов Системного оператора Единой энергетической системы (СО ЕЭС) о функционировании ЕЭС России, реализованы около 30 проектов ввода объектов генерации с агрегатами мощностью более 100 МВт (новое строительство и модернизация) на традиционных носителях (АЭС, ТЭС, ТЭЦ, ГРЭС, ГЭС) суммарной мощностью около 17 ГВт, т.е. ежегодно реализуются в среднем шесть крупных проектов.

Аналогичная динамика планировалась также на 2022 г. и далее. Однако уже в марте-апреле 2022-го начала появляться информация о просьбах генерирующих компании к Минэнерго России сдвинуть согласованные сроки строительства электростанций, которые были удовлетворены. (источник информации – https://www.kommersant.ru/doc/5329302).

Известно о смещении сроков реализации не менее семи крупных проектов строительства и модернизации ТЭС, реализуемых ПАО «Интер РАО», ООО «Газпром энергохолдинг», АО «Татэнерго» и ПАО «Татнефть» им. В.Д. Шашина (https://www.kommersant.ru/doc/5479812). Однако есть основания полагать, что эта цифра занижена, и другие генерирующие компании тоже испытывают сложности с реализацией намеченных программ. Проблемы с поставками оборудования вследствие санкций одинаковы для всех участников рынка, которых значительно больше вышеперечисленных: в список следует добавить АО «Концерн Росэнергоатом», ПАО «РусГидро», ПАО «Юнипро», АО «ЕвроСибЭнерго», ПАО «Т Плюс» и др.

В большинстве случаев при строительстве и модернизации объектов мощностью более 100 МВт требуется применение генераторных выключателей с параметрами, которые не может обеспечить продукция единственного отечественного производителя АО ВО «Электроаппарат» (г. Санкт-Петербург). Соответственно, в подавляющем большинстве случаев проектировались и применялись выключатели одного из трех зарубежных производителей: Hitachi Energy (ABB), General Electric (Alstom) или Siemens.

Рассмотрим ситуацию с плановыми заменами оборудования на действующих электростанциях. На основании отчетов Минэнерго России о физическом износе объектов энергетики доля объектов генерации с неудовлетворительным уровнем физического износа с 29% в 2017 г. динамично сокращалась (7% в 2018 г., 5,5% в 2019 г., 0,6% в 2020 г.).

Распределение объектов генерации по уровню физического износа в % от общего количества (слева направо) в 2017, 2018 и 2020 г. (по данным Минэнерго России)

Потрясающая динамика! Всего за 1 год удалось почти в 5 раз сократить число объектов в неудовлетворительном состоянии!

Редакция RusCable.Ru не берется судить о степени объективности этой информации, однако следует отметить, что уровень износа, в соответствии с методикой Минэнерго России, определяется по состоянию основных агрегатов электростанций – котлов, турбин, генераторов, силовых трансформаторов. Получается, что «средняя температура по больнице» без учета наиболее тяжелобольных «пациентов», рассчитанная по талмудам Минэнерго России на основании данных, предоставленных генерирующими компаниями (не всеми и не по всем объектам), выглядит вполне нормальной. Реальное состояние электрооборудования систем выдачи мощности в официальных отчетах не отображаются. Оценить их можно на основании неофициальных источников, косвенных данных и откровенных разговоров со специалистами технических служб заказчиков, с начальниками электроцехов и электротехнических служб станций.

По информации из открытых источников (отчеты генерирующих компаний), в России насчитывается около 350 действующих электростанций (без учета ВЭС и СЭС) мощностью более 100 МВт, включая 10 АЭС. Примерно 70% этих объектов старше 30 лет, из них приблизительно 20% – старше 50 лет.

На большинстве электростанций устанавливались выпускавшиеся в СССР на момент их строительства и давно снятые с производства масляные, маломасляные и воздушные генераторные выключатели различных марок (МГГ, МГУ, ВМП, ВВГ и т.д.). Подобные устройства имели короткие сроки эксплуатации до капитальных ремонтов (3-8 лет) и общий срок службы, не превышающий 15 лет. На многих станциях эти аппараты до сих пор находятся в эксплуатации, поддерживаются во внешне рабочем состоянии силами эксплуатационного персонала, однако полностью изношены, т.е. их работоспособность в аварийных режимах неизвестна.

Кроме того, на некоторых мощных станциях, например на Саяно-Шушенской ГЭС имени П.С. Непорожнего, применялись специально разработанные уникальные решения в виде комплексов аппаратных генераторных типа КАГ. Их эксплуатация была связана с существенными сложностями в связи как раз с уникальностью (отсутствие запасных частей, значительные трудозатраты по обслуживанию и т.п.), а ресурс уже выработан.[c1] 

Срок службы высоковольтных выключателей различных производителей до капремонта определяется по трем критериям: временному показателю (у современных выключателей – обычно 20 лет), механическому износу (количество циклов включение-отключение номинальных токов выключателя) и электротехническому износу (число отключений токов короткого замыкания и их величина). Достигнув установленного производителем значения по одному из критериев, выключатель требует капитального ремонта с ревизией узлов и их заменой при необходимости. После капитального ремонта устройство можно вернуть в эксплуатацию еще на один цикл. Таким образом, максимальный срок службы современных выключателей ведущих производителей составляет 40 лет (два цикла по 20 лет).

В качестве примеров следует привести описания текущего положения на объектах в технических заданиях (ТЗ) на замену генераторных выключателей из конкурсной документации некоторых генерирующих компаний.

Пример №1: выдержка из ТЗ на замену генераторных выключателей

Пример №2: выдержка из ТЗ на замену генераторных выключателей

Пример №3: выдержка из ТЗ на замену генераторных выключателей

Пример №4: выдержка из ТЗ на замену генераторных выключателей

Рассмотренная ситуация является типичной для многих электростанций, построенных более 30 лет назад (70% общего числа подобных объектов в России). Естественно, генерирующие компании проводили реконструкции и замены, однако зачастую это делалось и делается уже на грани аварии, а парк изношенного оборудования (причем такого, от работы которого в аварийных режимах зависит работоспособность всей электростанции) остается очень значительным. По некоторым экспертным оценкам доля замененных генераторных выключателей не превышает 15-20% общего числа аппаратов, требующих замены.

Иностранные ушли, отечественные не справляются

Ведущие мировые производители генераторных выключателей после 24 февраля 2022 г. либо заявили о полном прекращении поставок в Россию (Siemens), либо объявили об их ограничении и приостановке (Alstom, в настоящее время принадлежит General Electric), либо продолжают вести здесь бизнес в объеме локализованного российского производства (Hitachi Energy).

Основные производственные площадки по выпуску генераторных выключателей всех упомянутых компаний находятся в Европе, что делает невозможным подписание новых контрактов и поставку продукции в Россию после введения Евросоюзом шестого пакета санкций вне зависимости от позиции изготовителя. Перенос производства в другие страны, во-первых, не решает проблемы, так как ограничения действуют для всей компании в целом безотносительно местонахождения завода, а во-вторых, в случае с такими сложными аппаратами, как генераторные выключатели, с учетом невысоких российских объемов закупок экономически нецелесообразен.

В какой мере поможет легализованный в марте 2022 г. параллельный импорт? С высокой долей вероятности можно предположить, что в текущей международной обстановке – ни в какой.  Необходимы желание, воля, а также готовность производителя и нероссийского поставщика, который возьмется за реализацию многоступенчатой схемы поставки, противозаконной с точки зрения законодательства стран, где зарегистрированы эти фирмы, требующей фальсификации документов практически на каждом этапе и несущей значительные риски для всех участников цепочки. В отличии от ввозимых кем попало, откуда попало и буквально «на вес» изделий массового потребления типа автоматических выключателей генераторные выключатели являются уникальными аппаратами, производимыми для конкретного конечного заказчика и под конкретный проект с прозрачной для производителя цепочкой поставки. Просто купить генераторный выключатель у изготовителя и привезти его в Россию невозможно. Чтобы параллельный импорт в данном случае сработал, решения только одной стороны явно недостаточно.

Как отмечалось выше, существующая номенклатура генераторных выключателей российского АО ВО «Электроаппарат» не позволяет в полной мере удовлетворить потребности отечественных энергетиков. По информации из неофициальных источников, при обновлении данных об условиях отгрузки продукции после известных событий февраля 2022 г. некоторые заказчики получили информацию о более чем двукратном (относительно 2021 г.) увеличении цен и сроков поставки (до 9-10 месяцев) аппаратов данного производителя.[c2]  Впрочем, RusCable.Ru не берется судить, насколько это утверждение соответствует действительности.

Кроме того, генераторные выключатели АО ВО «Электроаппарат» оснащаются гидропневматическими приводами ETNA, выпускаемыми во Франции. Информация о том, продолжаются ли (в свете санкционных ограничений) их поставки в Россию и какие еще импортные комплектующие использует единственный отечественный производитель при изготовлении генераторных выключателей, у редакции RusCable.Ru отсутствует. Также следует отметить, что с учетом опыта эксплуатации, согласно технической политике ПАО «РусГидро», применение выключателей с пневматическими приводами при новом строительстве, технических перевооружениях и реконструкциях объектов запрещено.

Для справки:

Привод высоковольтного выключателя – один из наиболее ответственных узлов. Согласно статистическим исследованиям международных организаций (CIGRE) причиной до 80% неисправностей выключателя и до 60% случаев его некорректной работы выступает именно привод. Высоковольтные выключатели проходят типовые испытания с конкретным типом привода, соответственно, при его замене другой разновидностью требуется повторный комплекс испытаний. Таким образом, надежностью привода определяется надежность выключателя.

Еще одним важным нюансом генераторных выключателей АО ВО «Электроаппарат» является тот факт, что они не испытаны в соответствии со стандартами IEEE C37.013 или IEC/IEEE 62271-37-013:2021 (особенности данных нормативов рассмотрены в первой части статьи). Следовательно, их возможность справляться с отключениями в некоторых сложных аварийных режимах, возникающих на объектах генерации, не подтверждена протоколами испытаний в соответствии с единственным общемировым стандартом на генераторные выключатели.

Вся надежда на Китай?

Стало привычным при обсуждении сложностей импортозамещения возлагать значительные надежды на помощь из Китая. В Поднебесной производятся генераторные выключатели различных классов, однако на сегодняшний день около 90% проектов строительства и реконструкции электростанций там реализуется с применением генераторных выключателей все тех же Hitachi Energy (бывш. ABB Power Grids), General Electric (бывш. Alstom) и Siemens. Подобное положение вещей свидетельствует… ну, понятно о чем. А также о том, насколько важным и технически сложным элементом безопасности электростанции являются генераторные выключатели.

Из китайских производителей оборудования для энергетики, известных отечественным заказчикам, стоит отметить China XD Electric Co., Ltd, дочернюю структуру государственной энергетической машиностроительной компании China XD Group. По неофициальной информации некоторые российские энергетические компании и поставщики оборудования проводили консультации с этим производителем о возможности закупки генераторных выключателей для российских нужд. Однако, как и многие другие китайские компании из разных отраслей, China XD Electric Co., Ltd пока ответила отказом и заняла выжидательную позицию. У подобного решения есть две причины: во-первых, риск попадания под вторичные санкции при выходе на внешние рынки, а во-вторых, условия лицензионных соглашений с одним из европейских производителей по некоторым узлам и решениям, применяемым в генераторных выключателях.

Производители генераторных выключателей в Иране, Северной Корее или в странах Африки, если и существуют, то специалистам, связанным с производством и поставками электротехнического оборудования и представителям некоторых генерирующих компаний России, с которыми удалось пообщаться RusCable.Ru, они неизвестны.

Есть ли выход и где он находится?

В качестве оперативных мер воздействия на ситуацию могут быть приняты решения о развитии энергетики в краткосрочной перспективе с привязкой к существующим возможностям, а не к потребностям. Практически это означает приостановку строительства новых электростанций и ограничение мощности существующих, перепроектирование запланированных объектов, изменение схемных решений в сторону менее надежных и эффективных с точки зрения эксплуатации, налаживание производства и применение оборудования уровня последней четверти прошлого века.

Несомненно, в России есть потенциал для создания и производства полной линейки необходимых заказчикам генераторных выключателей. Для решения задачи требуется немного – понимание соответствующими государственными структурами проблематики, желание заниматься вопросом, готовность государства выделять ресурсы, используемые строго по целевому назначению, тщательный контроль за результатами, реальное взаимодействие между наукой и производителями и…. время.

Сложно судить, в какой мере Минпромторг России понимает реалии российской промышленности, к сожалению, во многих отраслях отличающиеся от бравурной картинки официальных отчетов и докладов. Очень хочется верить, что это понимание существует.

На практике же требуется разработать соответствующие нормативы, создать в стране хотя бы одну испытательную лабораторию, способную воспроизводить требуемые режимы, сконструировать генераторный выключатель, способный с этими режимами справляться, запустить его в серийное производство, а затем по итогам опыта эксплуатации вносить изменения в конструктив и дорабатывать аппарат. К слову, на последние три этапа ведущим мировым производителям потребовались многомиллионные капиталовложения (причем совсем не в рублях) и несколько десятилетий тесного взаимодействия с научным сообществом… Ну а далее все зависит от воли структур, ответственных за развитие промышленности в стране. Ну и от того, что будет происходить здесь в ближайшие годы.

Постскриптум

В данной публикации предпринята попытка донести до читателей RusCable.Ru некоторые важные аспекты импортозамещения, зачастую ускользающие от внимания людей, не погруженных в тему, но характерные не только для рассмотренного оборудования и конкретной отрасли. Для людей, не связанных с энергетикой, ABB – это всего лишь производитель электроустановочных изделий для квартир и частных домов, General Electric – изготовитель ламп накаливания и всего такого, по мелочи, Siemens – поставщик добротной, но недешевой бытовой техники, а также телефонных аппаратов сотовой связи, давно исчезнувших из продажи, а Hitachi – что-то из преданий старины глубокой, связанных с магнитофонами из 1980-х и телевизорами из 1990-х. Однако на поверку это очень серьезные и мощные корпорации, деятельность которых охватывает самые множество отраслей, сфер и регионов.

Современный мир глобален, связи стран и отраслей в нем значительно эволюционировали со времен «железного занавеса». Изменилась и Россия. Возможно ли в наши дни сохранить на необходимом технологическом уровне ключевые отрасли хозяйства отдельного государства, разорвав связи с глобальным миром? Нашей стране еще предстоит это выяснить.

 

Читать первую часть материала

Вы видите часть этого материала

Зарегистрируйтесь или войдите
После этого вы сможете оформить подписку в личном кабинете и получить полный доступ к другим закрытым материалам
Я уже подписчик
Месяц

2500 ₽

81 ₽ в день
Год

11 998 ₽

33 ₽ в день

Обсуждают на форуме (14)

Нашли ошибку? Выделите и нажмите Ctrl + Enter

Нужен кабель? Оформи заявку бесплатно