Модернизация электрических сетей как реальная перспектива возрождения энергетики России

«Модернизация электрических сетей

как реальная перспектива возрождения

энергетики России»

 
1.Введение

Энергетика как самая масштабная и стратегически важная отрасль всегда шла вперёд семимильными шагами ,новейшие технологии ,доступность ,вездесущность эти слова характеризуют энергетику как нельзя лучше . 
Но не всё так хорошо как хотелось бы, благодаря огромному скачку этой отрасли в нашем государстве в прошлом веке, сей час такого энтузиазма к развитию уже нет. Мы живём на остаточных парах ГОЭЛРО  .

Пока в нашей стране во многих сферах сохраняются советские обычаи. Применительно к электрическим сетям они выражаются в недооценке роли качества электрической энергии — согласно пришедшему к нам из плановой экономики ГОСТу 13109-97. Однако при переходе к рыночной экономике электроэнергия также становится товаром, к качеству которого имеет право предъявить свои требования потребитель.  
К сожалению, сегодняшняя российская реальность такова, что как генерирующие, так и сетевые компании находятся в полной безопасности от рисков колебаний в потреблении электроэнергии конечными потребителями. 
Выручка сетевых и генерирующих компаний напрямую зависит от объемов продаж, стимулы к энергосбережению минимальны. Поэтому начинать нужно с разработки правил, способствующих и энергосбережению, и повышению надежности работы сетей, и улучшению качества электроэнергии. 
Энергооборудование в нашей стране изношено ,в массе своей ,на более чем 60 процентов от общего числа. А конкретнее, в наихудшем состоянии  сети и энергогенерация . Я в своем докладе хотел бы предложить наиболее оптимальные и перспективные идеи развития и модернизации отечественной энергетики ,а если быть точным то электрических сетей.  
А в мире происходит следующее: практически все развитые страны ориентируются на создание интеллектуальных электрических сетей нового поколения (Smart Grids). В рамках европейского Стратегического плана энергетических технологий (Strategic Energy Technologies Plan — SET-PLAN) разрабатывается ряд программ, называемых Европейскими промышленными инициативами. Одна из них — Инициатива европейских электрических сетей. Она имеет две основные компоненты: нормативную и техническую. Нормативная состоит из стандартов и технических условий. Техническая определяется функциональными возможностями устройств новой конструкции и способами настройки этих устройств. Федеральная комиссия по регулированию в области электроэнергетики США (FERC) разработала стратегию развития интеллектуальных сетей, в которой главным направлением определена разработка ключевых стандартов для достижения функциональной совместимости интеллектуальных систем и устройств. Во многих странах работа над модернизацией сетей начинается с образцово-показательных пилотных проектов, что хотел бы предложить и я. 
  

2.Пусть будет энергосбережение

 
Программа интеллектуализации электрических сетей не сводится к простой экономии электроэнергии при ее транспортировке. Но поскольку неповоротливая система российского бюджетного планирования в сфере энергетики ориентирована в настоящее время преимущественно на энергосбережение, разумно сейчас ориентироваться на этот эффект, присутствующий при интеллектуализации электрических сетей.  
Реактивная мощность — лишь часть потерь электроэнергии в сетях. Потери появляются при колебаниях частоты и напряжения, при изменении формы колебаний тока и напряжения (несинусоидальности). 
За счет сокращения потерь в электрических сетях можно сэкономить не менее чем 2,1 процента электроэнергии. Это признано в Государственной программе энергосбережения и повышения энергетической эффективности на период до 2020 года. Это примерно 2,8 млн т условного топлива, или около 22 млрд кВт/часов электроэнергии. Это 15 процентов электроэнергии, производимой на ГЭС. Но возможности экономии в сетях сущест-венно больше, чем предполагается программой. 
Будущая модернизация электрических сетей России не сводится к общей экономии электроэнергии. Она позволяет экономить ее в тех точках, где такая экономия действительно необходима, — максимально близко к потребителям. Устройства автоматики повышают пропускную способность и устойчивость сетей, что особенно важно для сильно загруженных энергосистем. Становится возможным экономить на инвестициях в строительство новых линий электропередачи. 
Итак, помимо сбережения энергии, автоматизация и интеллектуализация электрических сетей обеспечивает двухсекторную экономию инвестиций — в генерирующие мощности и сами электрические сети, а также позволяет экономить на фонде заработной платы за счет сокращения обслуживающего персонала.

3.Не только экономия

 
Модернизация сетей приводит к большей устойчивости энергоснабжения, сокращению числа аварий и нештатных режимов. Для повышения устойчивости энергосистем используются вставки постоянного тока (ВПТ). При помощи ВПТ возможно связать энергосистемы с разной частотой, при этом сохраняется возможность передачи мощности между этими энергосистемами. ВПТ применяется для объединения любых энергосистем, где требуется регулирование реактивной мощности в широком диапазоне, в том числе и по межсистемным связям, мощность которых мала по сравнению с мощностью энергосистем, которые они связывают. 
Современные комплексы и терминалы противоаварийной автоматики функционируют по заданным алгоритмам работы противоаварийной автоматики энергосистем. В общем набор функций, выполняемых многочисленными устройствами автоматики, настолько обширен, что выделенная из прочих проблема энергосбережения становится одной из многих решае-мых проблем. Здесь найдется дело всем — и многим промышленным предприятиям, и научным коллективам. Кроме того, выполнение этих функций позволит сэкономить инвестиции.

4.Наука и промышленность

 
С чего имеет смысл начинать участие отечественной науки и промышленности в решении этой громадной задачи? Совершенно очевидно — с аналитической работы по рынку устройств автоматики для электрических сетей. Необходимо проанализировать состояние российского рынка соответствующих изделий и систем, определить наиболее перспективные направления по трем уровням: элементы, устройства и системы.  
Для сибирской науки программу, по-видимому, придется составлять по каждому из этих уровней. На нижнем уровне будут принимать участие все коллективы, которые имеют отношение к выращиванию кристаллов. Это и коллективы химических институтов СО РАН, и порожденные исследователями частные фирмы. На среднем уровне (устройства) основная нагрузка ляжет на промышленные предприятия приборостроительного и электротехнического профиля. На верхнем уровне лидирующая роль будет отведена команде программистов и специалистов по моделированию. 
В Новосибирске традиционно развита электротехническая отрасль. Здесь работают такие предприятия, как «Сибэлектротерм», «Сибстанкоэлектропривод», «Элсиб», «Электроагрегат». Кроме того, имеют отношение к устройствам для модернизации электрических сетей многочис-ленные приборостроительные предприятия. Именно поэтому открытие для них рынка подобных устройств позволит существенно повысить технический уровень новосибирских предприятий. 
В настоящее время сибирская промышленность отчасти уже участвует в межрегиональной программе «Силовая электроника», которая реализовывалась последние несколько лет и рассматривалась как средство привлечения сибирской науки к инновационному процессу. Но исследовательские коллективы СО РАН, вузов и корпоративных проектных организаций способны объединиться только вокруг некоторой проблемы, которую они будут рассматривать как общую. По этой причине только единая программа способна создать мост между наукой и промышленностью, а программы типа масштабной интеллектуализации электрических сетей смогут интегрировать усилия научных коллективов. 
Как вовлечение промышленности в программу, так и включение в нее науки придется организовывать по трем линиям (уровням). На нижнем уровне — коллективы академических химических институтов и частные компании, закрепившиеся на мировом рынке кристаллов. На среднем — преимущественно научные лаборатории новосибирских технических вузов и малые фирмы при них, на верхнем уровне — софтверные компании. 
При управлении программой вокруг решения конкретных проблем должны возникать союзы. Часть из них, несомненно, построят сетевые компании, часть — будет инициативной. Но и то, и другое следует делать в рамках программы, то есть многостороннего сотрудничества, а не отдельных двусторонних контактов, так будет успешнее.

А теперь поговорим о практической части моего проекта . 

5.Модернизация электроснабжения домов методом бережливого производства и увеличением селективности  автоматов

 
Безупречное электроснабжение — важнейшая задача для бесперебойной работы нашего электрооборудования. Почти все сталкивались с такими неисправностями, когда при работе на компьютере отключается электроэнергия и пропадает вся информация, которая была подготовлена и не сохранена. Чтобы избежать этих проблем, люди покупают и устанавливают себе блоки бесперебойного питания электрооборудования. Это конечно выход, но для решения данного вопроса стоит заглянуть глубже и постараться исправить эту неполадку. Ведь, прежде всего, требуется устранить причину и обезопасить электрическую сеть от дальнейших отключений электроэнергии и перегрузок в электросети. Давайте разберёмся, почему происходит отключение электроэнергии, как это влияет на вашу электропроводку и электрооборудование, и как можно модернизировать электросистему вашей квартиры, дачи, офиса.

Откройте силовой щит и определите, сколько автоматических выключателей защищает вашу электропроводку. Допустим, что 3 автомата обеспечивают защиту освещения и 4 автоматических выключателей защищают силовые линии, то есть кабельные линии на которых установлены розетки. Теперь надо определиться, какое электрооборудование подключено к этим кабельным линиям. Задача состоит в том, чтобы разгрузить электропроводку, добавив в схему электроснабжения ещё нескольких кабельных линий. Желательно добавить ещё 3 линии и отнести их к обеспечению электроэнергией компьютеров, то есть электропроводка будет обслуживать только компьютеры, принтеры, факсы, сканеры. Таким образом, вы разгрузите свою электропроводку от чрезмерной нагрузки на одну линию. Обязательно установите розетки разных цветов, например силовые розетки — Зелёные, компьютерные розетки — красные,. Это убережёт вас от нецелевого подключения электрооборудование к кабельной линии того или иного назначения.

Теперь перейдём к модернизации вашего силового щита. Электропроводка должна иметь многоступенчатую защиту (селективность). Это означает, что требуется разработать такую систему, при которой не будет отключаться вся электроэнергия в электросистеме, а только тот участок, который повреждён или перегружен. Для этого мы разделим всю электросистему вашего дома, дачи, офиса на три участка, где первый обслуживает освещение, второй обеспечивает силовые линии, а третий стоит на страже компьютерной и офисной техники. Перед каждым участком мы ставим автоматический выключатель, который будет защищать отходящие кабельные линии. Таким образом, у нас получилось три аппарата защиты  перед участками, а во главе их мы ставим вводной автоматический выключатель, который защищает всю электросистему. От каждого участка на отходящую кабельную линию мы ставим УЗО, дифавтомат или автоматический выключатель, этим мы обеспечиваем защиту непосредственно кабельной линии, на которой стоит аппарат защиты. Построение электросхемы выполнено, теперь сверьте её с прикреплённой принципиальной схемой.(см Приложение №1) 

Однолинейная схема силового щита

В зимнее время, когда наступают холода, а отопление работает не очень хорошо, вы включаете обогреватели, но ваша электропроводка не рассчитана на такие перегрузки. Разгрузив электросеть от чрезмерных перегрузок и перераспределив нагрузки, вы добьётесь результата, и ваша электропроводка не будет работать в аварийном режиме, автоматические выключатели перестанут отключаться, а вы сможете наслаждаться работой своей электросистемы.

Все электромонтажные работы, по модернизации и переоборудованию электросистемы, требуется выполнять в соответствии с ПУЭ и ПТЭЭП, для того чтобы обеспечить дальнейшую безопасную эксплуатацию электрооборудования. После проведения электромонтажных работ, следует выполнить комплекс электроизмерений: замер сопротивления изоляции,замер наличия цепи между заземлёнными установками и элементами заземлённой установки, замер цепи «фаза — нуль«, замер и испытаний выключателей автоматических, управляемых дифференциальным током (УЗО), визуальный осмотр электросистемы. Если вы не можете проверить свою энергосистему самостоятельно, то обратитесь к профессионалам, специалистам электролаборатории, которые после проведения электроизмерений, выдадут вам заключение о качестве вашей электрической сети.

6. Модернизация электрической сети в жилом доме. Преобразование системы TN-C в систему TN-C-S

 
В большинстве старых домов и квартир используется двухпроводная электрическая сеть (система TN-C). В такой системе нулевой рабочий и нулевой защитный проводники объединены в один по всей сети. Система TN-C не соответствует современным нормам и требованиям по электробезопасности.  Эксплуатация электрических сетей, построенных по системе TN-C, связана с повышенным риском как для человека, так и для строения. Понятно, что полностью заменить все компоненты сети не всегда возможно. Как же обеспечить безопасную эксплуатацию электрических сетей с наименьшими потерями?  Самым простым и практичным вариантом является преобразование системы TN-C в систему TN-C-S. Система TN-C-S позволяет безопасно эксплуатировать современные приборы с трехконтактными вилками (евровилками), а также использовать современные средства защиты, такие как УЗО.

Для более чёткого понимания  и восприятия материала рассмотрим  два типа электрических сетей. 
Внешняя питающая электросеть – линии электропередач (ЛЭП), по которым электроэнергия поступает к нам в дом.

На фото ниже показан фрагмент городской воздушной линии электропередачи, питающей жилые дома по моей улице. В типовом случае используют четыре изолятора (ролика) закреплённых на опоре. Три верхних изолятора используют для фазных проводников (обозначены L1, L2, L3) и нижний изолятор используют для нулевого рабочего проводника (обозначен буквой N). При однофазном питании в жилой дом электроэнергия поступает по двум проводам (на фото показана отходящая линия (L1 – N), при трёхфазном электроснабжении  в жилой дом электроэнергия поступает по 4 проводам, т. е. используются все четыре провода.