Как стать автором
Обновить

Города и энергоснабжение: проблемы и технология их решения

Я пиарюсь
image

Автор колонки — научный руководитель RUTAS (компания-резидент Инновационного центра «Сколково») Кузьмин Сергей Васильевич.

Чем больше строится заводов и масштабнее города — тем больше требуется энергии. Логично, что системы электроснабжения должны становиться все более эффективными, надежными и безопасными. И уж, конечно, необходимо добиваться снижения аварийных ситуаций.

Но как раз аварийность — бич современных сетей. Например, в городских сетях, например, на Дальнем Востоке, происходит более 3000 аварийных отключений в год. А ведь масштаб этих сетей — невелик, в большинстве регионов РФ сети гораздо больше. Почему все так сложно?

Дело в том, что во многих городах основа электроснабжения — сети, которые прокладывались еще в СССР, исходя из потребностей того времени. Начиная с 2000-х годов в домах стало появляться много современной бытовой техники: СВЧ-печи, холодильники, телевизоры, стиральные машинки и, конечно, кондиционеры. Все это увеличило нагрузку на сети. Да, их модернизируют, но совсем не так быстро, как хотелось бы.

В итоге в системе повышены потери энергии, происходят скачки напряжения, которые нередко выводят из строя ту самую бытовую технику, электронику, плюс время от времени отключаются сами сети из-за перегрузки, и протекающих в них различных негативных физических процессов.

Стоит также разделять аварийность в сетях высокого напряжения, которая падает на 5% в год и среднего напряжения — здесь она растет на 3% в год. При этом влияние проблем в сетях первого типа на бытового потребителя — около 10%, а вот в сетях второго типа — около 70%.

К чему это все?


Мы расскажем о себе и своих технологиях, которые позволяют в значительной степени решить проблемы, о которых говорится выше.

Мы — это компания RUTAS, которая с 90-х годов помогает выводить электроэнергетические системы промышленных предприятий и городов на новый уровень надежности. Вот основные направления работы:

  • Снижение технических потерь электроэнергии.
  • Снижение времени простоя потребителей энергии.
  • Снижение аварийности и повышение эффективности электроэнергетических систем
  • Снижение количества пробоев изоляции кабельных линий, электродвигателей и трансформаторов.

В работе используем результаты современных научных исследований. Новые данные и разработки позволяют повысить надежность систем электроснабжения на 67%, продлевает срок эксплуатации кабельных линий, муфт, электродвигателей и трансформаторов в среднем на 16 лет, сокращает недоотпуск электроэнергии и аварийные издержки.

Наша технология называется RUTAS 4K, и она применима как к городским, так и промышленным сетям. Кстати, проблематика и характеристики сетей городов и промышленных предприятий практически одинаковы на уровне протекаемых физических процессов, на уровне используемых элементов (всё те же кабельные линии, трансформаторы, электродвигатели, соединяющие муфты). Единственное, что обычно у промышленных предприятий стоит больше защит, к этому внимательней относятся. Единственная разница — в одном дополнительном компоненте для городских сетей (К4С).

Чего позволяет добиться технология для городов?


Здесь можно выделить несколько основных моментов:
  • Снизить количество часов перерыва электроснабжения конечных потребителей на 55%.
  • Снизить технические потери электроэнергии до уровня не превышающего 7,5%,
  • Создать условия для восстановления электроснабжения конечных потребителей за 30 минут для 80% случаев (вместо 1,5-2,5 часа в текущем моменте).
  • Снизить скачки напряжения,
  • Снизить количество затрачиваемого топлива генерацией
  • Подключить на одни и те же трансформаторные мощности на 20% больше потребителей. То есть город может на одну и ту же трансформаторную подстанцию (без её расширения) подключить, например, не 4, а уже 5 домов. Либо за счёт этого же — повысить надежность электрического резервного отопления городов, районов. Теперь в городах можно будет в пиковые нагрузки отапливаться электрическими отопительными приборами, и включать чайник одновременно с куда большей надежностью и работоспособностью.

За счет чего этого можно достигнуть?


За 26 лет деятельности нашей команды произведено более 420 научных исследований аварийных режимов, электропотребления и эксплуатации электроприемников в системах электроснабжения 3, 6, 10 кВ крупных промышленных предприятий и городов. Научные исследования позволили изучить ранее неизученные негативные физические процессы, выявить основные негативные физические процессы, которые ускоряют процесс старения изоляции и приводят к пробоям изоляции кабельных линий, электрооборудования и электроприемников.

На основании научных исследований были разработаны специальные устройства, внедрение которых позволяет повысить надежность, снизить аварийность и риски выхода из строя электроэнергетической инфраструктуры. На основе разработанных устройств и методик сформирована четырёхкомпонентная технология снижения аварийности и повышения эффективности электроэнергетических систем «RUTAS 4K».



Компоненты технологии:

  • К1 Внедрение специально разработанных устройств добавочного активного тока (резисторов для заземления нейтральной точки сетей 6-10 кВ) позволяет перевести режим нейтрали сетей 6-10 кВ с изолированного на резистивный и с компенсированного на комбинированный. Перевод режима нейтрали сетей позволяет ограничить перенапряжения в режиме ОЗЗ до уровня 2,0÷2,1 от номинального напряжения сети, сократить количество ОЗЗ на 50%, исключить возникновение феррорезонансных перенапряжений, сократить количество многоместных пробоев изоляции кабельных линий, электродвигателей и трансформаторов на 73%. Внедрение первого компонента обеспечивает высокую работоспособность и эффективность простых токовых защит от ОЗЗ.
  • Обоснование, расчет, внедрение и настройка простых токовых защит от ОЗЗ по разработанным методикам нашей команды позволяет полностью исключить ложные (необоснованные) отключения линий электроснабжения, сократить групповые отключения линий электроснабжения на 97%, сократить количество коммутаций линий электроснабжения в аварийных режимах ОЗЗ на 98%, вывести селективность защит от ОЗЗ на уровень 100% даже при нормируемых токах ОЗЗ, в итоге дополнительно сократить количество ОЗЗ на 8%.
  • К2 Внедрение специально разработанных устройств «гаситель-компенсатор» позволяет исключить резонансные явления, которые возникают в точках подключения индуктивной нагрузки (электродвигатели, трансформаторы) в режиме ОЗЗ, дополнительно снизить перенапряжения в режиме ОЗЗ до уровня 1,76-1,78 номинального напряжения сети, дополнительно повысить надежность и сократить количество пробоев изоляции электродвигателей на 22%, в итоге дополнительно сократить количество ОЗЗ на 12%. Гасители-компенсаторы подключаются к зажимам электродвигателей и вводам трансформаторов, осуществляют фильтрацию высших гармоник тока нагрузки кратных трём, осуществляют частичную компенсацию реактивной мощности.
  • К3 Внедрение специально разработанных устройств для ограничения коммутационных перенапряжений «RC-гаситель» позволяет решить проблему с коммутационными перенапряжениями, снизить их уровень до 1,5-1,68 номинального напряжения сети, сократить количество пробоев изоляции электродвигателей и силовых трансформаторов на 71%, в итоге дополнительно сократить количество ОЗЗ на 18%. RC-гасители подключаются к зажимам электродвигателей и вводам трансформаторов, осуществляют фильтрацию высших гармоник тока нагрузки кроме кратных трём.
  • К4 Внедрение специально разработанных устройств «RC-K4» с целью защиты экранов современных кабелей из сшитого полиэтилена от термического разрушения в режимах КЗ. После внедрения первых трех компонентов технологии количество ОЗЗ, переходящие в двух и трехфазные короткие замыкания снижается более чем в 4 раза и не превышает 8%. Протекание токов КЗ по однофазным кабелям с изоляцией из сшитого полиэтилена является причиной термического разрушения экранов данных кабелей. Это приводит к необходимости замены километров поврежденных кабелей.


Этапы внедрения технологии


Сначала проводится комплексное обследование объектов сетей. На основе обследований разрабатываются технические решения. Это внедрение нашей технологии, настройка основных параметров работы защит для повышения их работоспособности. Кроме того, внедряем специализированные устройства под специфические задачи.

Очень хорошо, когда компании соглашаются провести обучение своих сотрудников новейшим научным открытиям команды Rutas. Тогда организовываются курсы разной длительности. Например, в июне этого года прошли трехдневные курсы руководителей ИСО Русал (инжиниринг строительство обслуживание), отвечающих за электроэнергетику предприятий Русал.

После согласования технических решений разрабатываются проекты внедрения непосредственно “на местности” с учётом специфики монтажа. Параллельно запускается производство. После согласования всех проектов готовые технические решения доставляются и производится их монтаж и наладка. Кстати, этот абзац актуален и для производственных объектов.

А что насчет окупаемости?


Как и всегда, все зависит от отрасли — от нескольких месяцев до пяти лет. Вот главные составляющие окупаемости:

  • Отсутствие условий возникновения критических веерных аварийных случаев. Бывают аварии масштаба в десятки миллионов долларов прямого ущерба, которые предупреждаются незначительными вложениями в надежность (относительно сумм потенциального ущерба). Здесь ещё есть такая проблематика — при строительстве новых промышленных объектов обычно экономят на проектировании. Часто проекты разрабатываются по принципу “скопировал — вставил”. Например, авторы проекта не учитывают внешнюю среду конкретной местности — грозовые процессы, соответственно, не проектируют правильную работу молниезащит в связке с общей системой электроснабжения. Это чревато крупными авариями от неожиданно прилетающей молнии. Также проекты нередко разрабатывают специалисты с низкой компетентностью с практической и научной точки зрения. Не учитывают новые достижения науки, исследования и внедренческий опыт разных предприятий.
  • Устранение технических потерь электроэнергии на 25%. Можно меньше платить по счетчикам.
  • Сокращение недоотпуска электроэнергии.
  • Экономия на аварийных издержках.
  • Возможность продлить срок эксплуатации кабелей, кабельных муфт, трансформаторов и электродвигателей в среднем на 16 лет.


Ниже — иллюстрация окупаемости для городских сетей.



На тех предприятиях, где внедрены наши технологии, электротравматизм сотрудников снизился примерно на 88%. Технология обеспечивает полную работоспособность защит, сокращает количество однофазных замыканий на землю на 71%, количество коротких замыканий на 60%, количество групповых отключений линий электроснабжения на 97%, количество аварийных отключений на 67%. Результаты вполне видимы и осязаемы — сокращение выездов ремонтных бригад, упрощение условий работы. А значит — усиление безопасности и снижение электротравматизма сотрудников.

В целом, это все, что мы хотели рассказать сегодня (точнее, не все, но и так получилось очень уж много). Если нужно больше информации, то ее можно получить на нашем сайте.
Теги:
Хабы:
Всего голосов 6: ↑6 и ↓0 +6
Просмотры 2K
Комментарии Комментарии 1