Техническое перевооружение и обновление основных фондов электрических сетей

Широкое развитие электрических сетей в нашей стране началось в 60-х годах. За 25 лет – с 1961 по 1985 гг. - построено более 85 % всей протяженности линий электропередачи 35 кВ и выше. Этот период ха­рактеризовался ежегодным строительством порядка 25–30 тыс. км ли­ний электропередачи 35 кВ и выше и вводом около 30 ГВ-А мощности ПС. Данный этап развития электрических сетей, который можно ха­рактеризовать, как «электрификацию вширь», следует считать необхо­димым этапом экстенсивного развития.

В период экстенсивного развития электрических сетей применялись некоторые упрощенные решения, что вполне объяснимо при необходи­мости в короткие сроки и при ограниченных капиталовложениях и материальных ресурсах охватить централизованным электроснабжением максимум территории страны. Значительная часть ПС 35–110 кВ сельс­кохозяйственного назначения являются однотрансформаторными, такое же количество имеют одностороннее питание. Более 10 % эксплуатируе­мых ВЛ 35–110 кВ сооружены на деревянных опорах, значительное ко­личество ВЛ имеют низкую механическую прочность из-за несоответ­ствия их характеристик фактическим гололедно-ветровым нагрузкам.

Электрические сети 110 кВ и ниже не всегда приспособлены к авто­матическому включению резервного питания, ненадежны некоторые средства РЗ и автоматики (РЗА), недостаточен уровень автоматизации средств диспетчерского и технологического управления. Работы по за­мене и модернизации оборудования, техническому перевооружению и реконструкции линий и ПС в этот период были ограничены, т. к. ос­новная часть капиталовложений направлялась на охват территории стра­ны электрическими сетями.

Этап экстенсивного развития электрических сетей можно считать практически завершенным к концу 80-х годов. Этот период характери­зуется достигнутой достаточно высокой плотностью электросетей на обжитой территории страны - 0,06 км ВЛ/км2, что соответствует уров­ню высокоразвитых зарубежных стран; достигнутый сетевой коэффи­циент (км ВЛ/МВт установленной мощности электростанций) в 2–3 раза превышает соответствующую величину в развитых странах.

Новый этап электросетевого строительства, этап интенсивного раз­вития или «электрификации вглубь» заключается – наряду с увеличе­нием пропускной способности сети для присоединения новых потре­бителей и выдачи мощности новых электростанций – в повышении надежности электроснабжения существующих потребителей, совер­шенствовании схем электрических сетей, повышении технико-эконо­мических показателей и обновлении основных фондов.

Старение основных фондов в электроэнергетике является серьезной проблемой. За последние 10–15 лет объем реновации основных фондов снизился в 5 раз, На конец 90-х годов полной замене подлежало 5 тыс. км ВЛ 110-220 кВ и оборудование ПС общей мощностью 8,5 млн. кВА. Эти объемы продолжают расти.

Необходимость обновления основных фондов электрических сетей вызывается их физическим и моральным износом.

Под физическим износом понимается материальное старение основ­ных фондов в результате воздействия эксплуатационных факторов и влияния внешних неблагоприятных условий. Сроки физического из­носа отдельных элементов объектов электрических сетей – оборудова­ния, строительных конструкций, зданий и сооружений – существенно различаются между собой. Срок службы объекта в целом определяется наиболее долговечными элементами: опорами – для линий электропе­редачи, зданиями – для ПС.

Амортизационный период, в течение которого за счет ежегодных отчислений на полное восстановление (реновацию) должна быть полу­чена первоначальная стоимость объекта (простое воспроизводство), соответствует усредненным экономически целесообразным срокам службы основных фондов (с учетом морального износа); физические сроки службы объекта могут быть существенно выше. Амортизацион­ный период Т_а равен обратной величине нормы амортизационных от­числений на реновацию (U):

Ta=100/Up (4.2)

Амортизационные периоды основных элементов электрических сетей, соответствующие нормам ежегодных отчислений на реновацию, приведены ниже:

	Амортизационный период, лет
Здание с железобетонными и металлическими
каркасами со стенами из каменных материалов,
блоков и панелей с площадью пола до 5000 м2
Силовое электрооборудование и распределительные
устройства
ВЛ 35 кВ и выше на стальных и железобетонных
опорах
ВЛ 35-220 кВ па деревянных опорах

 

Как видно из приведенных данных, амортизационные периоды для ВЛ определяются по объекту в целом исходя из долговечности опор. Стандарт на провода устанавливает срок службы для наиболее употреб­ляемых на ВЛ марок проводов (АС) – 45 лет.

По условиям физического износа ВЛ на железобетонных и сталь­ных опорах до настоящего времени практически не ликвидировались, хотя стальные неоцинкованные опоры под воздействием атмосферных факторов подвергаются коррозии, влияние которой на их механичес­кие характеристики возрастает по мере увеличения фактического сро­ка службы линии.

ВЛ на деревянных опорах (главным образом 35 и 110 кВ) в после­дние годы постепенно ликвидируются со строительством взамен таких же ВЛ на железобетонных опорах. Вследствие невысокого качества ан­тисептической пропитки древесины физический износ таких ВЛ в зна­чительном числе случаев наступает раньше нормативного срока (через 20–25 лет), а постепенная замена опор на железобетонные во время капремонта выполнялась недостаточно. В итоге реконструкция таких ВЛ сводится практически к их демонтажу и сооружению новых линий (часто – по новой трассе). Использовать демонтируемый провод, даже при его удовлетворительном состоянии, не удается, т.к. его намотка на барабаны в полевых условиях неосуществима; в ряде случаев применя­ется провод большего сечения.

Для ПС амортизационные периоды определяются раздельно для зданий и для оборудования, что обусловлено значительно более корот­кими сроками физического износа и морального старения активных основных фондов (оборудования) в сравнении с пассивными (здания­ми). Согласно соответствующим стандартам сроки использования ос­новного оборудования ПС до списания составляют не менее 25 лет. Поэтому для ПС вопрос об износе объекта в целом, как правило, не возникает. Замена оборудования должна осуществляться по мере его износа. На практике необходимость реконструкции ПС часто возника­ет и по условиям морального износа: необходимость изменения схемы, замены трансформаторов; при этом должно меняться изношенное обо­рудование.

Сущность морального износа состоит в том, что в результате научно-технического прогресса основные фонды технически стареют и стано­вятся экономически все менее эффективными. Различают две формы морального износа: первая – утрата стоимости существующих объектов из-за роста производительности труда; вторая – обесценивание основ­ных фондов вследствие появления более совершенного оборудования аналогичного назначения. Поскольку первая форма не связана со сни­жением потребительной стоимости электросетевых объектов, в условиях ускоряющегося научно-технического прогресса следует считаться толь­ко со второй формой морального износа. Экономическим сроком служ­бы оборудования является период, в течение которого целесообразно его эксплуатировать по условиям морального износа. Обесценивающее дей­ствие морального износа может быть ослаблено с помощью техперевооружения и реконструкции основных фондов. Поскольку целью развития электросетей является обеспечение надежного снабжения потребителей электроэнергией высокого качества при минимальных затратах, морально изношенными объектами следует считать те, которые не удовлетворяют этим требованиям в современных условиях.

Эти объекты подлежат техническому перевооружению и реконструк­ции, к которым относятся следующие мероприятия и виды работ:

перевод ПС на более высокое напряжение;

замена трансформаторов ПС на более мощные;

развитие РУ действующих ПС для дополнительных присоединений, в том числе с переходом на новую схему электрических соединений;

замена оборудования ПС новым, соответствующим современному техническому уровню (в том числе замена выключателей в связи с рос­том в сети уровня токов КЗ);

установка на ПС источников реактивной мощности;

автоматизация и телемеханизация ПС, замена или установка но­вых устройств РЗ, ПА, диспетчерского и технологического управления;

перевод линий электропередачи на более высокое номинальное напряжение;

подвеска второй цепи на существующих опорах линий или допол­нительных проводов в фазе;

замена проводов на новые большего сечения;

замена дефектных проводов, тросов на новые на участках ВЛ дли­ной, превышающей 15 % ее общей протяженности (при меньших объе­мах работы выполняются в процессе капремонта);

замена дефектных опор ВЛ па новые на участках общей длиной бо­лее 15 % протяженности ВЛ, либо при общем количестве заменяемых опор, превышающем 30 % установленных (при меньших объемах рабо­ты выполняются в процессе капремонта).

Проблема техперевооружения и реконструкции электрических се­тей в связи со старением основных фондов и моральным износом явля­ется в современных условиях решающей для обеспечения живучести и надежности электроэнергетики всех регионов страны и ЕЭС в целом. Необходимы программа и соответствующий уровень инвестиций, на­правленные па совершенствование схем электрической сети и улучше­ние технического состояния ее элементов для повышения надежности и экономичности электроснабжения потребителей, в том числе:

повышение пропускной способности участков сети путем перевода ВЛ на повышенное напряжение, замены ряда параллельных линий од­ной ВЛ более высокого напряжения;

сокращение количества ступеней напряжения в электрической сети, в т. ч. перевод сетей 6 кВ на 10 кВ, 35 кВ на 110 кВ, ограничение разви­тия сети 220 кВ за счет расширения области применения глубоких вво­дов 500/110 кВ;

в условиях застройки трасс ВЛ, в особенности на селитебной тер­ритории города, замена воздушных, линий на кабельные, а также де­монтаж изношенных ВЛ, потерявших свое значение вследствие появ­ления новых шунтирующий связей;

кольцевание сети всех напряжений с целью обеспечения потреби­телей двухсторонним питанием;

установка вторых трансформаторов на однотрансформаторных под-стаициях с соответствующим изменением, при необходимости, схемы ПС;

использование силовых трансформаторов 110 кВ со сниженными потерями;

установка на ПС регулирующих устройств и источников реактив­ной мощности для повышения пропускной способности сети и сниже­ния уровня потерь электроэнергии;

реконструкция схем присоединения ПС с сокращением количества ответвительных ПС (главным образом, за счет ответвлений от одной ВЛ), выполнением заходов линий, необходимым техперевооружением РУ ПС и т. п.;

повышение коммутационной способности аппаратов и ограниче­ние уровня токов КЗ;

оснащение современными средствами РЗА, в т. ч. ГТА, а также уп­равления (связь, телемеханика) с учетом изменения схемы сети и науч­но-технического прогресса в производстве необходимой аппаратуры.

 

 

ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

На современном этапе развитие электрических сетей осуществля­ется в условиях повышенного внимания администрации регионов и общественности к вопросам охраны окружающей среды, что осложня­ет выбор трасс и площадок для сооружения электросетевых объектов. В ряде стран использование сетей напряжением выше 400 кВ запрещено законом. Условия выбора трасс и площадок существенно влияют на принципиальную возможность осуществления и показатели намечен­ных вариантов схемы сети. Пренебрежение конкретными географическими условиями может изменить соотношение технико-экономичес­ких показателей сравниваемых вариантов и повлиять на выводы. В наиболее сложных случаях – в условиях городской и промышленной застройки, а также в районах с особыми географическими условиями – рекомендуется предварительная проработка сравниваемых вариантов на картографическом материале, при необходимости – с предваритель­ным согласованием с заинтересованными организациями. В остальных случаях рекомендуется руководствоваться приведенными ниже данны­ми, основанными на нормативных документах и опыте проектирова­ния электрических сетей.

Протяженность рассматриваемых ВЛ рекомендуется принимать по картографическим материалам. При этом возможное максималь­ное удлинение трассы по сравнению с воздушной прямой составля­ет 20-25 %.

Отчуждение земли при сооружении линии электропередачи произ­водится в виде площадок для установки опор. С учетом принятых в на­стоящее время конструкций ВЛ разных напряжений значения посто­янного отвода земли для строительства линий характеризуются данны­ми табл. 3.4.

Исходя из общей протяженности электрических сетей можно оце­нить суммарную площадь земли но стране, изъятую для сооружения линий электропередачи 35–750 кВ, которая составляет доли процента от общей площади сельхозугодий. Однако при выборе и согласовании трасс ВЛ возражения со стороны землепользователей базируются не на объемах отчуждения земель, а на помехах для использования сельхозу­годий, создаваемых ВЛ. С этой точки зрения рекомендуется опериро­вать понятием охранных зон электрических сетей, которые устанавли­ваются вдоль ВЛ в виде земельного участка, ограниченного вертикальными плоскостями, отстоящими по обе стороны линий от крайних про­водов на расстояния:

до 20 кВ	-10м
35 кВ	-15м
110 кВ	-20м
150, 220 кВ	-25 м
330, 500 кВ	-30 м
750 кВ	-40м

 

С учетом этих расстояний и применяемых конструкций ВЛ охран­ные зоны характеризуются данными табл. 4.9.

Таблица 4.9