Нижнекамская ГЭС: «интеллектуальное» отключение тока КЗ
За 22 года, которые прошли с момента появления АББ на Российском рынке, было реализовано немало интересных проектов. Причем всякий раз интересными и запоминающимися, о которых даже по прошествии нескольких лет есть что рассказать, были проекты, связанные с различного рода инновациями. Это и поставка первого в России КРУЭ 500 кВ дл.я Бурейской ГЭС, и первое генераторное распредустройство для Боткинской ГЭС, первый в России PASS для Свердловской железной дороги и многие другие достижения.
Но были и проекты, с вполне обычным и зарекомендовавшим себя на рынке оборудованием, изюминкой которых были технические решения, внедренные заказчиком.
Один из таких проектов — это реконструкция генераторного распредустройства на Нижнекамской ГЭС.
Сама ГЭС входит в состав Татэнерго и является единственной гидростанцией в этой энергосистеме. Для этого проекта АББ поставляла и продолжает поставлять генераторные выключатели типа HECS-130R, но интересен этот проект не столько оборудованием, сколько решением, которое было принято за основу в начале реконструкции. Дело в том, что Нижнекамская ГЭС, как и ряд других станций в России, имеет особую специфику в части организации схемы выдачи мощности. В частности на станции используется решение, когда два генератора (или две пары генераторов) работают на один силовой повышающий трансформатор. Решение было принято еще при строительстве станции в СССР и обосновывалось экономическими причинами. В результате, токи короткого замыкания при КЗ со стороны генератора получаются очень большими, т.к. ток складывается из двух составляющих: тока КЗ со стороны системы и тока подпитки со стороны второго генератора. Для отключения таких токов, в то время просто не существовало соответствующих выключателей, и генераторный выключатель, установленный на станции, использовался только для отключения токов нагрузки. В случае же короткого замыкания оно бы отключалось выключателем с высокой стороны трансформатора, т.е. по сути, отключался весь блок. Недостатки этого решения очевидны: плохая селективность, потеря всего блока целиком и затягивание времени отключения КЗ.
Когда несколько лет назад станция вплотную подошла к вопросу реконструкции генераторных выключателей, встал вопрос, а можно ли отказаться от выключателя нагрузки и заменить его на полноценный выключатель. Для этого требовалось либо понизить токи короткого замыкания, либо применить такой выключатель, который был бы способен отключать большие токи. Реализация первого варианта на практике, как правило, невозможна, т.к. даже замена силового трансформатора на трансформатор с расщепленными обмотками низкого напряжения не всегда дает требуемый результат, да и мероприятие это весьма дорогостоящее. Оставалось только найти компанию производителя, которая бы делала выключатели на соответствующие токи отключения. АББ имела генераторный выключатель требуемой коммутационной способности (это серия НЕС 7\8, выключатели которой имеют ток отключения до 210кА), но это решение тоже вызывало ряд вопросов. Во-первых, такой выключатель стоит достаточно дорого и экономически его применение оправдано на больших, мощных блоках (свыше 800МВт). Во-вторых, такой выключатель имеет большие габариты и его применение на станциях подобных Нижнекамской ГЭС очень затруднительно, т.к. это требует глобальной перестройки всей строительной части станции, что не только дорого, но и порой просто не реализуемо.
Однако всё вышесказанное совсем не означает, что для подобных станций нельзя найти решение. В данном случае специалистами АББ было предложено использовать так называемое интеллектуальное или адаптивное отключение тока КЗ. Суть этого способа в том, что при КЗ на каком-либо генераторе первым отключается неповрежденный генератор. Таким образом, ликвидируется ток подпитки, и величина тока, который следует отключать, сразу же уменьшается. После этого уже отключается поврежденный генератор, а неповрежденный аппарат может быть снова включен в работу.
При такой схеме отключения требования к коммутационной способности выключателей резко понижаются, в результате и стоимость и габариты таких выключателей гораздо меньше.
Здесь следует отметить, что АББ давно предлагала похожее решение Российским энергетикам для станций с подобными проблемами. Однако Нижнекамская ГЭС стала первой в России станцией, где технологию применили на практике. Данное решение было столь необычно, что большинство заказчиков воспринимало его как теорию, и до реализации дело не доходило. Кого-то пугала сама идея, кто-то не хотел менять привычную логику работы релейной защиты. Но все обсуждали данный вопрос и ждали, кто первый решится на реконструкцию. Нижнекамская ГЭС стала пионером, и на практике доказала скептикам, что такое решение вполне реализуемо и достижимо.
Но до этого были годы совместной работы специалистов Татэнерго и АББ. Совещания, дискуссии, расчеты - всё это в итоге и привело к тому, что заказчик в качестве поставщика генераторных выключателей выбрал именно АББ. АББ даже провела специальные испытания, чтобы доказать заказчику, что наши выключатели смогут выдержать подобные режимы работы (выключатель на поврежденном генераторе хоть и не отключает ток КЗ в первый момент, но подвергается воздействию так называемого ударного тока, который он должен выдержать). Другие производители лишь декларировали, и только АББ подтвердила это соответствующими протоколами.
Сегодня на Нижнекамской ГЭС по данному принципу уже реконструировано два блока. И каждый год в реконструкцию выходит новый блок. Другие станции, с аналогичной проблемой, увидев успешный опыт Нижнекамской ГЭС тоже инициировали похожие проекты. В частности, Чебоксарская ГЭС уже провела тендер, где в качестве технического решения было заложено «интеллектуальное» отключение, и АББ выиграла тендер в части поставки генераторных выключателей — ключевое звено в данном решении.
Алексей Осотов - заместитель начальника отдела маркетинга и продаж АББ Россия.Источник: AББ