июнь 2019

КОМПЛЕКСНЫЕ СИСТЕМЫ ВНЕДРЕНИЯ ИННОВАЦИЙВ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ 6–10 КВ В ПАО «МРСК ЦЕНТРА»

И ПАО «МРСК ЦЕНТРА И ПРИВОЛЖЬЯ»

Рыбников Д.А.

2

Москва

Ярославль Кострома

Иваново

Владимир

Рязань

Тула

Тамбов

Липецк

Воронеж

Киров

Ижевск

Н. НовгородЙошкар-Ола

Белгород

Брянск

Курск

Орёл

Тверь

Смоленск

Калуга

СТРАТЕГИЧЕСКИЕ НАПРАВЛЕНИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТОВВ ЦЕЛЯХ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ РАСПРЕДСЕТЕЙ 6-10/0,4 кВПАО «МРСК Центра» И ПАО «МРСК ЦЕНТРА И ПРИВОЛЖЬЯ»

Качество электроэнергии

Вольтодобавочные трансформаторы (первые в РФ были применены в МРСК Центра), накопители электрической энергии

Снижение потерь

Столбовые трансформаторные ПС (собственные разработки),сеть 0,95 кВ

Снижение неравномерности нагрузки по фазам

Система принятия решений путем выпуска ряда внутренних ОРД (например, ринятие решения о четкой градации применении трансформаторов с обмотками Y/Z до 100 кВА, D/Y до 1000 кВА, Y/Y 1000 кВА и более)

Обеспечение устойчивости ВЛ

Собственные разработки линейки различных типов опори определение вариантов их применения

Следование мировым тенденциям, захват рынка

Разработка ТП, совмещенной с зарядными станциямии накопителями электроэнергии

Одна из стратегических задач обеспечения надежностираспредсетей — создание и применение принципиально новых

образцов оборудования и материалов, значительно превосходящих по техническим характеристикам ранее применяемые, в т.ч.

в рамках реализации концепции цифровой трансформации - 2030

аПротяженность ЛЭП 0,4-10 кВ, тыс. км

ТП 6-10 кВ, шт Трансформаторная мощность ТП, тыс. МВА

3

СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ ПАО «МРСК Центра» И ПАО «МРСК ЦЕНТРА И ПРИВОЛЖЬЯ»

а

Элементная надежность

Распределённая автоматизация

Категорийные потребителис двусторонним питаниемс большим количество ТП

на питающих фидерах

Длинные отпайки, труднодоступные

участки

Особенность концепции повышения надежности распредсетей ПАО «МРСК Центра» и ПАО «МРСК Центра и Приволжья» –

поступательное внедрение инновационных технологий и эффективных решений во всех элементах распредсети 6-10/0,4 кВ

Опоры ВЛ

Провод, самонесущий кабель

Арматура для ВЛ

Силовые трансформаторы

Источники питания (генераторы, накопители)

Источники повышения качества ЭЭ (вольтодобавочные

трансформаторы)

КТП с зарядными станциями

Новая сеть 0,95 кВ

Результаты собственных НИОКР

Доработанные изделия по

заказу сетевой компании

Опытно-промышленная эксплуатация

с последующим внедрением

Методы повышения надежностираспределительных сетей 6-10 кВ

4

КОМПОЗИТНЫЕ ОПОРЫ ДЛЯ ВЛ 6-10 кВ

РЕЗУЛЬТАТЫ НИОКР:

• Разработаны одно- и двухцепные одностоечные промежуточные (в т.ч. промежуточные угловые на угол до 20 град.)и двухстоечные анкерные и анкерно-угловые опоры для ВЛ 6-20 кВ на базе стоек высотой 10,5 и 11,5 м

• Выполнен типовой проект «Одноцепные и двухцепные опоры из композитных материалов для ВЛ 6-20 кВ»• Положительно завершена опытная эксплуатация 18 опор в филиале Липецкэнерго

ПРЕИМУЩЕСТВА: • Высокая заводская готовность, снижение логистических затрат и затрат на СМР• Высокая грозоупорность, отсутствие необходимости в заземлении и применении мультикамерных разрядников• Стойкость к гололёдно-ветровым нагрузкам• Срок службы 50 лет

Патент ПАО «МРСК Центра» на изобретение «Полимернаякомпозиция для пропитки стеклонитей, устойчивая культрафиолетовому излучению»Патент ПАО «МРСК Центра» на изобретение «Устройствокрепления верхнего оголовника для установки траверсы наторце конусной пустотелой композитной опоры ЛЭП»

НАИМЕНОВАНИЕ ПАРАМЕТРА КОМПОЗИТНАЯ ОПОРА Ж\Б ОПОРА ДЕРЕВЯННАЯ ОПОРА

Вес, кг 230 1135 400

Изгибающий момент, кН*м 70 50 70

Срок службы 50 25 25

Гарантийный срок 5 5 20

В эксплуатации с 2016 года. В работе на данный момент установлено в различных регионах около 200 штук. Замечаний к эксплуатации и дефектов опор не

выявлено.

5

СТОЙКИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ВИБРИРОВАННЫЕ ДЛЯ ВЛ 6-10 кВ

Стойки железобетонные вибрированные для опор ВЛ 0,4-10 кВ, аналогичные сериям СВ-95, СВ-110, изготовленные из тяжелого бетона модифицированного дисперсией углеродных нанотрубок

РЕЗУЛЬТАТЫ НИОКР:

• Разработана и опробована технология введения сверхмалых количеств углеродных нанотрубок в растворы бетона для повышения прочности

• Разработана документация на изготовление опор, аналогичных сериям СВ-95, СВ-110, выполненных из модифицированного бетона с увеличенной прочностью на 30% и морозостойкостью c F 200 на F 300

• Разработана технология, увеличивающая срок службы по сравнению с обычными ж/б опорами не менее чем на 8 лет.

ПРЕИМУЩЕСТВА:

• Прочность: при контрольной нагрузке по прочности 560 кгс признаков разрушения не обнаружено; ширина раскрытия трещин составила в среднем на длине 1 м от опорной части не более 0,15 мм.

• Жесткость: при контрольной нагрузке по жесткости 400 кгс фактический прогиб составил f = 167 мм.• Трещиностойкость: при контрольной нагрузке по трещиностойкости 330 кгс ширина раскрытия трещин –

не более 0,05 мм.

Патент ПАО «МРСК Центра и Приволжья» наполезную модель «Опора ВЛ 0,4-10 кВмодифицированная»

В эксплуатации с 2014 года. В работе на данный момент установлено в различных регионах около 3000 штук. Замечаний к эксплуатации и дефектов опор не выявлено.

6

АНКЕРНЫЕ СТАЛЬНЫЕ МНОГОГРАННЫЕ ОПОРЫ ДЛЯ ВЛ 0,4 кВ

а

РЕЗУЛЬТАТ НИОКР:

• Разработана технически и экономически обоснованная альтернатива анкерно-угловым трехстоечным анкернымж/б и деревянным опорам 0,4 кВ на основе стальной многогранной опоры (СМО)

ПРЕИМУЩЕСТВА:• Снижение логистических затрат, затрат на СМП и землеотвод• Универсальность конструкторской разработки (наличие различных узлов крепления, шкафа выносного учёта, фонаря

уличного освещения, концевой кабельной муфты)

Патент ПАО «МРСК Центра» наполезную модель «Опора линииэлектропередачи»

В эксплуатации с 2015 года.В работе на данный момент установленов различных регионах около 2000 штук.

Замечаний к эксплуатации и дефектов опор не выявлено.

НАИМЕНОВАНИЕ ПАРАМЕТРА Ж/Б (ТРЁХСТОЕЧНАЯ)ДЕРЕВЯННАЯ

(ТРЁХСТОЕЧНАЯ)

МНОГОГРАННАЯ

(ОДНОСТОЕЧНАЯ)

Вес, кг 2400 320 200

Изгибающий момент, тс/м 24 28 - 38 11,1 – 25,6

Срок службы 25 50 50

Гарантийный срок 5 20 15

7

АНКЕРНЫЕ СТАЛЬНЫЕ МНОГОГРАННЫЕ ОПОРЫ ДЛЯ ВЛ 0,4 кВ

а

Конструкция опоры

На базе стальной конической стойки от 7 м до 10 миз листа толщиной 4-5 мм, имеют 8 до 12 граней.

Разработана двухсекционная стойкадля аварийно-восстановительных работ

ФундаментМеталлическая труба длиной от 2,5 м с толщиной стенки

от 5 до 7 мм. Для закрепления опор в заболоченнойместности разработаны винтовые фундаменты

Типы опорОдноцепные и двухцепные (7 м на угол 90;

10 м на угол 30, 60 и 90 )

Расчетное сечениепровода

СИП-2 3х70+1х70+2х16 с возможностью крепленияна опоре ответвлений 4хСИП-4 4х16

Защитноепокрытие

Методом горячего цинкования в соответствие с ГОСТ 9.307-89, толщина покрытия не менее 80 мкм

Расчетные климати-ческие условия

IV район по ветру, II район по гололеду

Расчетный изгибающий момент

11,1 тс*м для опоры УМз04-7-90 (25,6 тс*м для опоры УМз04-2-10-90)

Срок службы 50 лет

8

63

52

0

25

2010 2011 2012 2013

ИЗОЛЯТОР-РАЗРЯДНИК ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВЛ 6-10 (20) кВ

РЕЗУЛЬТАТ НИОКР:

Разработан изолятор-разрядник мультикамерный на основе штыревого фарфорового изолятора ИРШФМК-10(-20), который используется для защиты воздушных линий электропередачи напряжением 6-10, 20 кВ от индуктированных грозовых перенапряжений и их последствий

ПРЕИМУЩЕСТВА:

Применение изолятора-разрядника позволяет исключить необходимость установки отдельных мультикамерных разрядников на изолированных проводах ВЛЗ-6-10 кВ

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИРШФМК-10 (20) Ед.измерения Номинальное значение

Класс напряжения кВ 6-10 20

Число электродов в МКС шт 39

Внешний верхний искровой промежуток мм 10±2 40±2

Выдерживаемое напряжение промышленной частоты в сухом состоянии, не менее кВ 42 65

Выдерживаемое напряжение промышленной частоты под дождём, не менее кВ 28 50

Выдерживаемый импульсный ток 8/20 мкс, не менее кА 20

Масса кг 4,2±0,3

После установки ИРШФМК за период с 20.06.2013по настоящее время отключений ВЛ 10 кВ № 1004

ПС «Черкутино» по причине грозовой деятельности не зафиксировано

Патент на полезную модель ПАО «МРСК Центраи Приволжья» «Высоковольтный изолятор длявысоковольтной линии электропередачи ивысоковольтная линия электропередачи»

9

КОНЦЕПЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ ИННОВАЦИОННОЙ СЕТИ С ПРИМЕНЕНИЕМ СТП 6-10/0,4кВ

РЕЗУЛЬТАТЫ:• установка разъединителя 6-10 кВ для СТП на отдельной опоре ответвления или на ближайшей к опоре с СТП анкерной опоре;• установка узла крепления и несущий корпус бака силового трансформатора;• установка ОПН на крышке бака столбового трансформатора, защита ВЛЗ РМК;• изоляция/защита всех наружных токоведущих частей трансформатора: вводы 10 кВ и выводы 0,4 кВ должны быть закрыты

и защищены от коррозии и окисления (отсутствие неизолированных токоведущих частей);• внутренняя изоляция: уровень частичных разрядов в изоляции силового трансформатора не должен превышать 50 пКл;• класс энергоэффективности по EN 50465 – не ниже «D», в случае использования аморфной стали – «А» • исполнение: с мачтовым рубильником-предохранителем / с автоматическим выключателем 0,4 кВ • Отходящие ВЛ 0,4 кВ выполняются самонесущим изолированным проводом протяженностью до 300 м в трехфазном исполнении

(без учёта длины ответвлений)• Установленная мощность трансформаторов в СТП до 100 кВА

ПРЕИМУЩЕСТВА СТОЛБОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ 6-10/0,4 кВ• снижение потерь э/э и повышение качества э/э за счет приближения к потребителям и уменьшения протяженности ВЛ-0,4 кВ;• отсутствие вероятности вандализма, кражи материалов и оборудования и электротравм сторонних лиц (в сравнении с КТП);• усовершенствованная конструкция обладает: упрощенным узлом крепления к опоре, изоляцией узла соединения шпилек

проходных изоляторов ВН и провода, улучшенной защитой от перенапряжений – ОПН приближены к обмотке ВН, расположены на крышке бака

В эксплуатации с 2014 года. В работе на данный момент установлено в различных регионах около 1000 штук СТП. Замечаний к эксплуатации и дефектов опор не выявлено.

4 Патента ПАО «МРСК Центра» на полезную модель «Столбовая трансформаторная подстанция»

10

Схема№1. КТП 10/0,4кВ и ВЛ-0,4 кВ протяженностью 1 км

Схема 1 Схема 2

Количество потребителей 36 36

Среднее потребление на 1 потребителя в месяц,

кВтч250÷500 250÷500

Характеристики ЛЭП

Протяженность ВЛ-0,4 кВ, м 1000 1000

Средняя протяженность ввода, м 28,5 44

S провода (магистраль), мм2 70 70

S провода (ввод), мм2 16 16

Характеристики трансформаторов

Номинальная мощность трансформатора, кВА 400 25

dPх 800 115

dPк 5500 690

Количество трансформаторов, шт. 1 6

Схема №2. ВЛ-10 кВ протяженностью 1 км и СТП 6х25 кВА

ПоказательЕд.

изм.Схема 1 Схема 2

Отклонен

ие

Отклонение

, %

Суммарные потери на участке сети кВт*ч 13 777 7 736 6 041 44%

Суммарные потери в ЛЭП, в т.ч. кВт*ч 6 531 418 6 113 94%

Нагрузочные потери в ВЛ-10 кВ кВт*ч 0 9 -9

Нагрузочные потери в ВЛ-0,4кВ кВт*ч 6 266 0 6 266

Нагрузочные потери во вводах 0,4 кВ кВт*ч 265 409 -144

Суммарные потери в трансформаторах,

в т..ч.кВт*ч 7 246 7 318 -72 -1%

Нагрузочные потери в

трансформаторахкВт*ч 238 1 274 -1 036

Потери холостого хода в

трансформаторахкВт*ч 7 008 6 044 964

КОНЦЕПЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ ИННОВАЦИОННОЙ СЕТИ С ПРИМЕНЕНИЕМ СТП 6-10/0,4кВ

11

КОНЦЕПЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ ИННОВАЦИОННОЙ СЕТИ 0,95 кВ

Создание инновационной распределительной сети 6/0,95/0,4 кВ явилось результатом выполнения НИОКР «Концепция построения инновационной электрической сети 0,4-6(10) кВ в отдельно взятом населенномпункте с применением элементов «умных» электрических сетей и индивидуальных трансформаторных ПС(1 дом – 1 трансформатор) и вызвано низкой пропускной способностью и малой эффективной длиной сетей 0,4кВ.

Участок инновационной сети выполнен в объеме:• ТП 6/0,95/0,4кВ;• участка ВЛИ 0,95 кВ для электроснабжения части потребителей, ранее подключенных к существующей сети

протяженной ВЛ-0,4 кВ, с целью обеспечения у потребителей нормируемого качества электрической энергии.

Патент ПАО «МРСК Центра и Приволжья»на изобретение «Распределительная электрическая сеть 0,95 кВ»

12

ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО СОВМЕЩЕНИЮ ТРАДИЦИОННЫХ ОБЪЕКТОВРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ С ЗАРЯДНОЙ ИНФРАСТРУКТУРОЙ

РЕЗУЛЬТАТЫ НИОКР:• Разработаны два конструктивных решения: 1) в бетонном корпусе для преимущественно городского размещения; 2) киоскового типа в корпусе из сэндвич-панелей для загородной территории

ПРЕИМУЩЕСТВА: • Возможность ограничения мощности ЗС при перегрузке трансформатора. В этом главный эффект – отсутствие

необходимости замены трансформатора на более мощный при ТП ЗС и сохранение электроснабжения в нормальном режиме для иных потребителей

• Электробезопасность. Выдвинуты особые требования, ввиду нахождения вблизи электроустановки неэлектротехнического персонала. Электробезопасность должна обеспечиваться при длительном стекании тока ОЗЗ в случае повреждения на выводах 10 кВ (нормы жестче чем в ГОСТ)

• Вандалозащищенность зарядных станций• Эстетичность, возможность удобной зарядки для двух электромобилей одновременно Терминал для зарядки

электромобилей имеет 2 разъема, что позволяет заряжать одновременно 2 электромобиляв режиме Mode 3 (3х32 А)

• Экономическая эффективность (стоимость КТП с выносными ЗС выше)

Патент на полезную модель ПАО «МРСК Центра» «Комплексная трансформаторная подстанция с функцией зарядки электромобилей» Патент на полезную модель ПАО «МРСК Центра» «Система и способ управления и контроля зарядным комплексом электромобилей»

13

Свидетельство регистрации программы для ЭВМ ПАО «МРСК Центра и Приволжья»«Автоматизированная система управления интеллектуальной системой энергоснабжения для экспресс-зарядки электромобилей»Патент на изобретение ПАО «МРСК Центра и Приволжья» «Система для обмена энергией с электротранспортным средством»

ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО СОВМЕЩЕНИЮ ЗАРЯДНЫХ СТАНЦИЙС НАКОПИТЕЛЯМИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Вводные данные для системы хранения электроэнергии:• Максимальная (выделенная) мощность объекта не более 70 кВт.• Максимальная мощность резервируемого диспетчерского пункта в аварийном режиме —

не более 15 кВт• Время резервирования – 1 час• «Дневное время» - период с 8 ч. 01 мин. до 20 час. 00 мин.• «Ночное время» - период с 20 час. 01 мин. до 8 час. 00 мин.• Средняя мощность, потребляемая объектом в дневное время – 60% от максимальной

мощности подключения (не более 42 кВт)• Средняя мощность, потребляемая объектом в ночное время – 40% от максимальной

мощности подключения (не более 28 кВт)

РЕЗУЛЬТАТ НИОКР:Реализован проект по совмещению зарядной станции с накопителем электроэнергии, в аварийном режиме выполняющему роль резервирования системы электроснабжения РДП Рязанского РЭС

ПРЕИМУЩЕСТВА: Разработка многофункциональной системы совмещения зарядных станций с накопителями электроэнергии

14

9 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!