Электроснабжение высотных зданий

В жилищном строительстве наметилась твердая тенденция к строительству зданий повышенной этажности — 20 и более этажей, а у владельцев квартир произошел резкий рост потребления электроэнергии — с 1 кВт в 1980 г. до 8 кВт в 2005 г.(двухкомнатные квартиры). Кроме того, высотные дома увеличили потребление электрической энергии из-за функционирования грузовых лифтов, холодного и горячего водоснабжения верхних этажей. Результатом этого явилась полная невозможность применения типовых схем внешнего электроснабжения жилых кварталов, разработанных в 80-е гг. прошлого столетия.

Сравним обеспечение 300−400 кВт на жилой дом в 80-е гг. и 3 000−5 000 кВт —на высотное здание. Кроме того, высотное здание должно иметь внешнее электроснабжение по первой категории надежности, т. е. полный автоматический резерв.

Необходимо отметить, что автор разделяет мнение специалистов Московской кабельной сети о переходе на напряжение 20 кВ для внешних сетей электроснабжения, но даже в системе Ленэнерго этот вопрос вызывает сопротивление, а также требует реконструкции существующих подстанций (ПС) 220−110 кВ.

Отсюда задача — создание внутри-квартальных центров питания распределительных пунктов (РП) на 10 кВ, необходимых для электроснабжения от 2-х до 4-х высотных домов, а также подключение к РП ряда трансформаторных подстанций на 10/0,4 кВ для электроснабжения подъездов. Все сооружения электроэнергетики должны иметь минимальные размеры, максимальную степень автоматизации и диспетчеризации и не должны создавать пожароопасности.

Для решения этой задачи рядом санкт-петербургских фирм были сделаны разработки, в результате чего появились следующие предложения.

• 1. На базе ячеек типа ZS1 фирмы АВВ, выпускаемых в Москве ООО «АББ Силовые системы», была принята схема РП-10 кВ на 4 ввода с пропускной способностью по первой категории надежности до 30 МВА в зимнее время.
• 2. На базе типовых блочных комплектных трансформаторных подстанций из армированного железобетона производства ООО «Сторге» (Санкт-Петербург) было разработано здание РП-10 кВ, имеющее габариты (м): 10,8×9,6×2,7. Здание «ставится» на «кабельный» поддон высотой от 1,3 до 1,8 м, внутренние перегородки которого изменяются в зависимости от «посадки» РП на кабельные трассы. Молниезащита РП решается за счет металлочерепицы, а заземление для экономии места рекомендуется делать глубинным.
• 3. Собственные нужды РП запитаны от четырех сухих трансформаторов мощностью 16 кВА каждый, с повышенным ек. С помощью двух источников бесперебойного питания обеспечивается сохранение работоспособности оборудования РП при перерыве электроснабжения всех 4-х вводов в течение 6 час.
• 4. Трансформаторные подстанции 10/0,4 кВ рекомендуем комплектовать оборудованием SafeRing, SafePlus производства АВВ (Норвегия). Это элегазовые моноблоки со встроенными процессорными защитами и источниками информации («сенсорами»). Они имеют ряд преимуществ перед хорошо известными RM-6 (Франция), обладают возможностью полной автоматизации и диспетчеризации. Такие трансформаторные подстанции (ТП) имеют малые габариты и могут быть смонтированы в любом помещении подъезда при условии применения «сухих» трансформаторов 10/0,4 кВ, «тепло» которых в зимнее время может использоваться для обогрева подъезда, но, к сожалению, в летнее время должно утилизироваться. Заземление оборудования ТП может быть приведено к фундаментам здания.
• 5. При невозможности устройства ТП внутри подъезда данное оборудование может быть смонтировано в типовых блочных комплектных трансформаторных подстанциях производства ООО «Сторге» или ЗАО «ЭЗОИС».
• 6. Питание РП предлагаем выполнить медным кабелем с изоляцией из сшитого полиэтилена, сечением 300 кв. мм, что обеспечит пропускную способность секции 10 кВдо 15 МВА, а питание ТП — кабелем с изоляцией из сшитого полиэтилена необходимого сечения для данной ТП, как медным, так и алюминиевым.
• 7. «Нижний» уровень автоматизации и диспетчеризации формируется на базе контроллера S7−200 фирмы Siemens, который устанавливается в помещении ТП и решает следующие задачи:

— поддержание микроклимата в ТП;

— измерение I, U, cosц, P, Q, S и технический учет 10 и 0,4 кВ;

— измерение Iк.з., Iзамыкания на землю, создание осциллограммы аварийных процессов;

— сигнализацию положения всех коммутационных аппаратов 10 и 0,4 кВ;

— управление всеми коммутационными аппаратами 10 и 0,4 кВ, имеющими приводы;

— архивирование всех процессов на срок не менее 30 календарных дней.

• 8. «Верхний» уровень диспетчеризации формируется на базе контроллера S7−300 фирмы Siemens. Контроллер устанавливается в помещении РП и кроме задач, перечисленных в п. 7, выполняет две основные функции — сбор информации со всех подключенных к нему ТП и передачу информации на диспетчерский пункт энергоснабжающей организации с помощью GSM-связи. Количество ТП в сети может составлять несколько десятков. GSM-связь осуществляется с помощью станции Sinaut фирмы Siemens, легко стыкующейся с контроллером S7−300.
• 9. Для связи «верхнего» и «нижнего» уровня рекомендуем применять оптоволоконные линии связи (т. к. реально отдаленность ТП от РП — в радиусе не более 500 м).
• 10. Для передачи информации и возможности управления всеми коммутационными аппаратами с диспетчерского пункта энергоснабжающей организации рекомендуем использовать GSM-связь, причем найденные решения не нарушают существующие схемы диспетчеризации.
• 11. На диспетчерском пункте устанавливается обычный компьютер, доукомплектованный коммуникационным процессором для связи по MPI-интерфейсу с модулем TIM, осуществляющим GSM-связь с конкретной РП. Количество модулей TIM (а значит и количество РП), одновременно подключенных по MPI-шине к одному компьютеру, может достигать 30.
• 12. Необходимо отметить, что всё предлагаемое электрооборудование 10 кВ имеет минимальные затраты на эксплуатацию (ячейки ZS1 — осмотр 1 раз в 4 года), срок эксплуатации — 30 лет с решенными задачами по утилизации, современную систему автоматизации и диспетчеризации. Это позволяет осуществлять эксплуатацию персоналу, не входящему в состав АО «Энерго».

Разработка данных решений производилась специалистами ООО «АББ Силовые системы» (Москва), группы компаний «ТСН» (Москва, Санкт-Петербург), ООО «Сторге» (Санкт-Петербург), ООО «Энергетическая компания» (Санкт-Петербург).