меню поиск email
№6, июнь 2019 - Наука и технологии

ФПТ: трансформатор с большой буквы

РусГидро приступило к опытной эксплуатации фазоповоротного трансформатора (ФПТ) на Волжской ГЭС. Это не имеющее аналогов в России устройство позволяет выдавать в энергосистему больше мощности при существующих сетевых ограничениях, а также избежать дополнительного и дорогостоящего сетевого строительства. Но задач, решаемых с применением ФПТ, гораздо больше.

20190419_124920.jpg
Фото пресс-службы Волжской ГЭС

Управляя активной мощностью

Cхема выдачи мощности такой крупной ГЭС, как мощнейшая в Европе Волжская, включает распреде­ли­тельные устройства и ЛЭП разных классов напряжения. Однако не исключено возникновение ситуации, когда вследствие вывода в ремонт ЛЭП или электро­сетевого оборудования, либо в силу из­менения режима работы энергосистемы и распределения перетоков активной мощности, линии более низкого напряжения окажутся перегруженными, в то ­время как у линий более высокого – останется запас пропускной способности.

Гибко регулировать загрузку отходящих от станции ЛЭП за счет управляемого перераспределения потоков активной мощности позволяет фазо­поворотный трансформатор. В отличие от ­обычного трансформатора связи, при переключении устройства регулирования под нагрузкой  (РПН) фазоповоротного трансформатора меняется не только напряжение, но и направление тока. Принцип работы такого трансформатора хорошо иллюстрирует простая аналогия: если представить электроэнергию в виде потока воды, а сети 220 и 500 кВ в виде двух труб, то ФПТ выступает в роли своего рода заслонки, которая сдерживает поток в одну сторону, перенаправляя его в ­другую.

Вспоминая предысторию

Существующая схема выдачи мощности не всегда была узким местом Волжской ГЭС. За последние годы станция столкнулась с уникальным стечением обстоятельств, что и предопределило установку на ней первого в России ФПТ. В рамках реализации Программы комплексной модернизации ­РусГидро происходит масштабное обновление оборудования станции. «На сегодня из 22 гидротурбин заменено 19. Основное гидросиловое оборудование меняется на более совершенное, более мощное, – рассказывает директор станции ­Сергей Бологов. – ­Мощность станции в процессе реконструкции уже возросла на 130 МВт. И впереди до 2023 года плюсом будет еще 73,5 МВт». Но сетевые ограничения возникли не вследствие ПКМ, а из-за изменения режима работы энергосистемы – после того как резко упало потребление энергоемкого Волгоградского алюминие­вого завода, расположенного в 5 км от станции, уточняет директор департамента эксплуатации ­РусГидро Алексей Дудин.

Проблему сетевого ограничения нужно было решать. «По предварительным оценкам, для реконструкции схемы выдачи мощности потребовалось бы 4 млрд рублей в ценах 2014 года, – вспоминает директор департамента развития и стандартизации производственных процессов РусГидро Тимур Хазиахметов. – Что делать? Не отказываться же от увеличения мощности. Когда мы вынесли вопрос о дороговизне техприсоединения на уровень Председателя Правления – Генерального директора Николая Шульгинова, он посоветовал проанализировать применение ФПТ для решения задачи снятия сетевых ограничений выдачи мощности Волжской ГЭС».

На тот момент на территории постсоветского пространства фазоповоротные трансформаторы были представлены очень мало. Наиболее известный пример – фазоповоротный комплекс, установленный на подстанции 500 кВ в Казахстане. В зарубежных странах ФПТ распространены более широко. При этом их использование направлено в большей степени на регулирование межсистемных перетоков, а также регулирование потокораспределения с целью снижения потерь в сетях и предотвращения перегрузки линий при отключении одной из них, рассказывает Тимур Хазиахметов.

2_L25.jpg

Работая сообща

ФПТ, установленный на Волжской ГЭС, – это полностью российская разработка: и сконструировано, и создано устройство в России. Спроектирован ФПТ был при содействии Научно-технического центра ЕЭС России, а создан по заказу ­РусГидро в Санкт-Петербурге на заводе «­Силовые машины. Тошиба. Высоковольтные трансформаторы».

Однако ФПТ мало сконструировать и собрать, главная загвоздка в том, чтобы грамотно его встроить в сложившийся узел нагрузок. «Проведенные комплексные испытания уже подтвердили, что ФПТ работает в соответствии с проектными параметрами и соответствует заявленным характеристикам, – констатирует Алексей Дудин. – Осталось научиться управлять конкретными режимами, наработать базу использования ФПТ, чтобы Системный оператор, задавая управляющее воздействие, четко понимал, как под влиянием ФПТ изменятся перетоки мощности в конкретных схемно-режимных условиях». Опытная эксплуатация ФПТ будет идти в течение года.

Отработка режимов работы ФПТ в реальных условиях и есть одна из целей НИОКР, проводимых в рамках опытной эксплуатации на Волжской ГЭС. Вторая задача НИОКР, по словам Тимура Хазиахметова, – рассмотреть перспективы применения ФПТ на других объектах ­РусГидро, где есть схожие ограничения выдачи мощности. Соответствующий анализ будет выполнен силами НТЦ ЕЭС. По предварительным оценкам, возможность установки ФПТ должна быть проверена на Саратовской ГЭС, Саяно-Шушенской ГЭС и других объектах Группы РусГидро. «Когда дойдет очередь до следующих объектов, вопросы, которые там возникли, мы будем решать сообща с сетевиками и Системным оператором, вместе будем искать оптимальные варианты», – подчеркивает Алексей Дудин.

Оценивая эффекты

Теперь созданы практически все условия для того, чтобы дополнительная электроэнергия Волжской ГЭС могла поступать потребителям. И это без дорогостоящего строительства новых электрических сетей, которое традиционно включает в себя работы по землеотводу, проектированию, непосредственно сооружению и монтажу необходимого оборудования. Работы дорогие и весьма продолжительные по времени. За счет выбора варианта с установкой ФПТ РусГидро удалось снизить затраты на присоединение увеличенной мощности Волжской ГЭС к энергосистеме более чем в шесть раз. Экономический эффект от ­этого технического решения превышает 3 млрд рублей.

Однако при оценке всей пользы ФПТ не стоит принимать во внимание одну экономию, убежден Тимур Хазиахметов. Во-первых, благодаря внедрению ФПТ решается проблема надежности прилегающей сети, повышается управляемость режимом. Во-вторых, снятие ограничений на выдачу мощности в период половодья и паводков уменьшает потенциальный риск сбросов воды свыше турбинных, то есть минимизируются воздействие на отводящий канал и размывы в нижнем бьефе. В-третьих, тем самым решается задача по повышению эффективности использования водных ресурсов. В-четвертых, рост выработки ГЭС снижает цену электроэнергии на оптовом рынке электроэнергии.
Применение этой современной, новаторской для ЕЭС России, опробованной на практике в ряде энергосистем мира ­технологии позволит не просто оптимизировать загрузку сетей высокого напряжения, но имеет и общесистемный эффект.

Сергей Павлушко, заместитель Председателя Правления АО «СО ЕЭС» 
По результатам опытной эксплуатации мы сформируем перечень объектов, где будем применять фазоповоротные трансформаторы. Они дешевле нового сетевого строительства и являются примером импорто­замещения и внедрения инновационных ­технологий.

Николай Шульгинов, Председатель Правления – Генеральный директор ПАО «РусГидро»



Владимир Иванов, Екатерина Трипотень

Теги: #Наука и технологии

Оцените статью: