Перед НКРЭКУ (Национальная комиссия Украины, осуществляющая регулирование в области энергетики и коммунальных услуг) стоит задача улучшения качества предоставляемых услуг по передаче и распределению электроэнергии.

Анализ существующих электрических сетей указывает на физическую и моральную изношенность электрооборудования (возраст некоторого оборудования достигает 50-70 лет). Из-за устаревшей технической базы для наших распределительных электрических сетей стала привычной высокая потеря электроэнергии. На качестве передачи электроэнергии конечному потребителю сказывается и низкий уровень автоматизации.

Развитие страны и её экономики неизбежно приводит к росту числа энергоемкого оборудования при общем увеличении количества потребителей (и как результат – нагрузки на электрические сети), которое зачастую достигает технического предела существующих сетей. Дефицит мощности принято решать локально. Для обеспечения электропитанием новых потребителей (небоскреб, завод и т. п.) от электростанций (или подстанций) прокладываются параллельно новые линии электропередач, строятся новые распределительные подстанции. НКРЭКУ предлагает подойти к решению этой задачи глобально и предлагает рассмотреть возможность поэтапного перехода на использование класса среднего напряжения 20 кВ вместо повсеместно применяемого напряжения 6 (10) кВ. Данное направление развития распределительных сетей считается перспективным и необходимым для нашей страны.

Внедрение напряжения 20 кВ в городские сети (замена старых электросетей или строительство новых) экономически выгодно благодаря постоянному увеличению плотности нагрузки в городах, ужесточению требований к качеству электроэнергии. Применять электрические сети с напряжением 20 кВ выгодно не только в масштабе городов. Моделирование сельских сетей на напряжение 10, 20 и 35 кВ показало, что электрические сети 10 кВт целесообразны при плотности нагрузки менее 60 кВт/км2. Сети с напряжением 35 кВ рационально реализовывать, если зона обслуживания превышает 25 км. Внедрять электрические сети с напряжением 20 кВ целесообразно в следующих случаях: при плотности нагрузки больше 65 кВт/км2, при замене питающих линий 6кВ, при строительстве новых поселков.

Для реализации плана по модернизации электрических сетей со сменой класса напряжения на 20 кВ необходимо решить ряд задач:

  1. Подготовка нормативно-технической базы.
  2. Реконструкция питающих подстанций 220/110 кВ (выделение резервов мощности на класс напряжения 20 кВ и т. п.).
  3. Подготовка технической документации с экономическим обоснованием концепции внедрения сетей с напряжением 20 кВ в рамках отдельно взятого города.
  4. Наличие конкурентного рынка оборудования и кабельной продукции отечественного производства для построения сетей с напряжением 20 кВ.

Рассмотрим проблемы, связанные с реализацией четвертой задачи, от которой зависит материальная часть внедрения сетей 20 кВ. Электрическая схема и компоновка распредустройства сети 20 кВ ничем не отличается от сетей 6 (10) кВ (они относятся к сетям одного класса). Электрические сети состоят из трех составных частей: трансформаторная подстанция, распределительные устройства и линии электропередач. Силовые трансформаторы для главных понизительных подстанций (110/20 кВ и 220/20кВ) имеются в номенклатуре отечественных фирм, выпускающих высоковольтное оборудование, но не с достаточно широким диапазоном мощностей, как у существующих ТП на напряжение 110/6 кВ или 110/10 кВ. Необходимо использовать опыт зарубежных фирм для выпуска необходимых трансформаторов.

Распределительное устройство 20 кВ включает в себя высоковольтные выключатели, разъединители, предохранители, выключатели нагрузки и т. п. Высоковольтные предохранители на 20 кВ выпускаются многими фирмами и имеют номенклатуру, схожую номенклатуре предохранителей на 10 кВ, а стоимость их в два раза выше последних. Разница в стоимости коммутационного оборудования на 20 кВ и 10 кВ составляет 20-30%. Рекомендуется закладывать при проектировании сети 20 кВ элегазовые или вакуумные высоковольтные выключатели.

В случае реконструкции существующих электрически сетей 6 (10) кВ на напряжение 20 кВ для размещения трансформаторов и коммутационного оборудования можно использовать здания подстанций 6 (10) кВ. Существует возможность подобрать трансформаторы на 20 кВ таким образом, чтобы их габариты были аналогичны трансформаторам 6(10) кВ. Таким образом, без дополнительных затрат можно произвести замену трансформатора. Схожая ситуация складывается и при сопоставлении шкафов КРУ (комплектного распределительного устройства) – металлические шкафы выпускают унифицированными для классов напряжения 6, 10, 20 кВ. Отличие заключается лишь в «начинке» шкафа.

Для поэтапного перехода на электрические сети со средним напряжением 20 кВ необходимо производить модернизацию существующих сетей 6 (10) кВ, отработавших свой нормативный срок. Обычная комплексная реконструкция электрических распределительных сетей 6 (10) кВ, которая включает в себя замену оборудования на аналоги, рассчитанные на большую мощность, не позволит увеличить пропускную способность и не даст экономического эффекта (объективного). Стандартная реконструкция позволит лишь восстановить функционирование. Поэтому, чтобы добиться желаемого результата и с пользой освоить деньги на модернизацию электрических сетей, необходимо поэтапно замещать сначала распределительные сети 6 кВ (а после 10 кВ) на сети с напряжением 20 кВ. Подобная реконструкция распределительных сетей позволяет в перспективе отойти от устаревшей трехступенчатой системы передачи и распределения электроэнергии (110-35-6 (10) кВ) к двухступенчатой (110-20 кВ).

Подводя итоги, можно выделить ряд преимуществ использования технологий передачи электроэнергии напряжением 20 кВ по сравнению с электросетями 6 (10) кВ:

  1. Уменьшение технологических затрат энергии на её передачу на расстояние.
  2. Увеличение пропускной способности электрической сети при одинаковых сечениях кабелей.
  3. Возможность применения для размещения оборудования сетей 20 кВ старых помещений.
  4. Сокращение общей протяженности сетей 0,4 кВ и уменьшение в них потерь путем повсеместного применения мачтовых КТП 20/0,4 кВ.
  5. Увеличение надежности передачи электроэнергии конечному потребителю.
  6. Возможность использовать старые ЛЭП 6(10) кВ.
  7. Возможность создания резервной мощности для подключения новых потребителей в будущем.
  8. Приближение параметров качества электроснабжения (SAIDI и SAIFI) к европейским стандартам.