Широкое развитие электрических сетей в нашей стране началось в 60-х годах. За 25 лет - с 1961 по 1985 гг. - построено более 85 % всей протяженности линий электропередачи 35 кВ и выше. Этот период характеризовался ежегодным строительством порядка 25—30 тыс. км линий электропередачи 35 кВ и выше и вводом около 30 ГВ-А мощности ПС. Данный этан развития электрических сетей, который можно характеризовать, как «электрификацию вширь», следует считать необходимым этапом экстенсивного развития.
В период экстенсивного развития электрических сетей применялись некоторые упрощенные решения, что вполне объяснимо при необходимости в короткие сроки и при ограниченных капиталовложениях и материальных ресурсах охватить централизованным электроснабжением максимум территории страны. Значительная часть ПС 35-110 кВ сельскохозяйственного назначения являются однотрансформаторными, такое же количество имеют одностороннее питание. Более 10 % эксплуатируемых ВЛ 35-110 кВ сооружены на деревянных опорах, значительное количество ВЛ имеют низкую механическую прочность из-за несоответствия их характеристик фактическим гололедно-ветровым нагрузкам.
Электрические сети 110 кВ и ниже не всегда приспособлены к автоматическому включению резервного питания, ненадежны некоторые средства РЗ и автоматики (РЗА), недостаточен уровень автоматизации средств диспетчерского и технологического управления. Работы по замене и модернизации оборудования, техническому перевооружению и реконструкции линий и ПС в этот период были ограничены, т. к. основная часть капиталовложений направлялась на охват территории страны электрическими сетями.
Этап экстенсивного развития электрических сетей можно считать практически завершенным к концу 80-х годов. Этот период характеризуется достигнутой достаточно высокой плотностью электросетей на обжитой территории страны — 0,06 км ВЛ/км2, что соответствует уровню высокоразвитых зарубежных стран; достигнутый сетевой коэффициент (км ВЛ/МВт установленной мощности электростанций) в 2-3 раза превышает соответствующую величину в развитых странах.
Новый этап электросетевого строительства, этап интенсивного развития или «электрификации вглубь» заключается - наряду с увеличением пропускной способности сети для присоединения новых потребителей и выдачи мощности новых электростанций — в повышении надежности электроснабжения существующих потребителей, совершенствовании схем электрических сетей, повышении технико-экономических показателей и обновлении основных фондов.
Старение основных фондов в электроэнергетике является серьезной проблемой. За последние 10-15 лет объем реновации основных фондов снизился в 5 раз. На конец 90-х годов полной замене подлежало 5 тыс. км ВЛ 110-220 кВ и оборудование ПС общей мощностью 8,5 млн кВ*А. Эти объемы продолжают расти.
Необходимость обновления основных фондов электрических сетей вызывается их физическим и моральным износом.
Под физическим износом понимается материальное старение основных фондов в результате воздействия эксплуатационных факторов и влияния внешних неблагоприятных условий. Сроки физического износа отдельных элементов объектов электрических сетей — оборудования, строительных конструкций, зданий и сооружений - существенно различаются между собой. Срок службы объекта в целом определяется наиболее долговечными элементами: опорами — для линий электропередачи, зданиями — для ПС.
Амортизационный период, в течение которого за счет ежегодных отчислений на полное восстановление (реновацию) должна быть получена первоначальная стоимость объекта (простое воспроизводство), соответствует усредненным экономически целесообразным срокам службы основных фондов (с учетом морального износа); физические сроки службы объекта могут быть существенно выше. Амортизационный период Т равен обратной величине нормы амортизационных отчислений на реновацию ((/):
Т = 100/U
Существующие электрические сети строились и эксплуатировались с учетом нижеследующих нормативов амортизационного периода.
Амортизационный период, лет
Здание с железобетонными и металлическими
каркасами со стенами из каменных материалов,
блоков и панелей с площадью пола до 5000 м2 85
Силовое электрооборудование и распределительные
устройства 30
ВЛ 35 кВ и выше на стальных и железобетонных
опорах 50
ВЛ 35-220 кВ на деревянных опорах 30
Как видно из приведенных данных, амортизационные периоды для ВЛ определяются по объекту в целом исходя из долговечности опор. Стандарт на провода устанавливает срок службы для наиболее употребляемых на ВЛ марок проводов (АС) - 45 лет.
По условиям физического износа ВЛ на железобетонных и стальных опорах до настоящего времени практически не ликвидировались, хотя стальные неоцинкованные опоры под воздействием атмосферных факторов подвергаются коррозии, влияние которой на их механические характеристики возрастает по мере увеличения фактического срока службы линии.
ВЛ на деревянных опорах (главным образом 35 и 110 кВ) в последние годы постепенно ликвидируются со строительством взамен таких же ВЛ на железобетонных опорах. Вследствие невысокого качества антисептической пропитки древесины физический износ таких ВЛ в значительном числе случаев наступает раньше нормативного срока (через 20—25 лет), а постепенная замена опор на железобетонные во время капремонта выполнялась недостаточно. В итоге реконструкция таких ВЛ сводится практически к их демонтажу и сооружению новых линий (часто - по новой трассе). Использовать демонтируемый провод, даже при его удовлетворительном состоянии, не удастся, т. к. его намотка на барабаны в полевых условиях неосуществима; в ряде случаев применяется провод большего сечения.
Для ПС амортизационные периоды определяются раздельно для зданий и для оборудования, что обусловлено значительно более короткими сроками физического износа и морального старения активных основных фондов (оборудования) в сравнении с пассивными (зданиями). Согласно соответствующим стандартам сроки использования основного оборудования ПС до списания составляют не менее 25 лет. Поэтому для ПС вопрос об износе объекта в целом, как правило, не возникает. Замена оборудования должна осуществляться по мере его износа. Па практике необходимость реконструкции ПС часто возникает и по условиям морального износа: необходимость изменения схемы, замены трансформаторов; при этом должно меняться изношенное оборудование.
Сущность морального износа состоит в том, что в результате научно-технического прогресса основные фонды технически стареют и становятся экономически все менее эффективными. Различают две формы морального износа: первая - утрата стоимости существующих объектов из-за роста производительности труда; вторая - обесценивание основных фондов вследствие появления более совершенного оборудования аналогичного назначения. Поскольку первая форма не связана со снижением потребительской стоимости электросетевых объектов, в условиях ускоряющегося научно-технического прогресса следует считаться только со второй формой морального износа. Экономическим сроком службы оборудования является период, в течение которого целесообразно его эксплуатировать но условиям морального износа. Обесценивающее действие морального износа может быть ослаблено с помощью техперевооруження и реконструкции основных фондов. Поскольку целью развития электросетей является обеспечение надежного снабжения потребителей электроэнергией высокою качества при минимальных затратах, морально изношенными объектами следует считать те, которые не удовлетворяют этим требованиям в современных условиях.
Эти объекты подлежат техническому перевооружению и реконструкции, к которым относятся следующие мероприятия и виды работ:
перевод ПС на более высокое напряжение;
замена трансформаторов ПС на более мощные;
развитие РУ действующих ПС для дополнительных присоединений, в том числе с переходом на новую схему электрических соединений;
замена оборудования ПС новым, соответствующим современному техническому уровню (в том числе замена выключателей в связи с ростом в сети уровня токов КЗ);
установка на ПС источников реактивной мощности;
автоматизация и телемеханизация ПС, замена или установка новых устройств РЗ, ПА, диспетчерского и технологического управления;
перевод линии электропередачи на более высокое номинальное напряжение:
подвеска второй цепи на существующих опорах линий или дополнительных проводов в фазе;
замена проводов на новые большего сечения;
замена дефектных проводов, тросов на новые на участках ВЛ длиной, превышающей 15 % ее обшей протяженности (при меньших объемах работы выполняются в процессе капремонта);
замена дефектных опор ВЛ на новые на участках общей длиной более 15 % протяженности ВЛ, либо при общем количестве заменяемых опор, превышающем 30 % установленных (при меньших объемах работы выполняются в процессе капремонта).
Проблема техперевооружения и реконструкции электрических сетей в связи со старением основных фондов и моральным износом является в современных условиях решающей для обеспечения живучести и надежности электроэнергетики всех регионов страны и ЕЭС в целом. Необходимы программа и соответствующий уровень инвестиций, направленные на совершенствование схем электрической сети и улучшение технического состояния ее элементов для повышения надежности и экономичности электроснабжения потребителей, в том числе:
повышение пропускной способности участков сети путем перевода ВЛ на повышенное напряжение, замены ряда параллельных линий одной ВЛ более высокого напряжения;
сокращение количества ступеней напряжения в электрической сети, в т. ч. перевод сетей б кВ на 10 кВ, 35 кВ на 110 кВ, ограничение развития сети 220 кВ за счет расширения области применения глубоких вводов 500/110 кВ;
в условиях застройки трассе ВЛ, в особенности на селитебной территории города, замена воздушных линий на кабельные, а также демонтаж изношенных ВЛ, потерявших свое значение вследствие появления новых шунтирующих связей;
кольцевание сети всех напряжений с целью обеспечения потребителей двухсторонним питанием;
установка вторых трансформаторов на однотрансформаторных подстанциях с соответствующим изменением, при необходимости, схемы ПС;
использование силовых трансформаторов 110 кВ со сниженными потерями;
установка на ПС регулирующих устройств и источников реактивной мощности для повышения пропускной способности сети и снижения уровня потерь электроэнергии;
реконструкция схем присоединения подстанций с сокращением количества ответвительных ПС (главным образом, за счет ответвлений от одной ВЛ), выполнением заходов линий, необходимым техперевооружением РУ ПС и т. п.;
повышение коммутационной способности аппаратов и ограничение уровня токов КЗ;
оснащение современными средствами РЗА, в т. ч. ПА, а также управления (связь, телемеханика) с учетом изменения схемы сети и научно-технического прогресса в производстве необходимой аппаратуры.
