Как на Волжской ГЭС обеспечат выдачу увеличенной мощности?

На Волжской ГЭС «РусГидро» ввели в опытную эксплуатацию уникальное для России оборудование – фазоповоротный трансформатор (ФПТ). Его впервые в РФ изготовило СП «Силовые машины – Тошиба. Высоковольтные трансформаторы». ФПТ предназначен для выдачи в единую энергосистему мощности ГЭС, которая в силу своего масштаба играет важную роль в обеспечении надежной работы всей ЕЭС России. В рамках Программы комплексной модернизации «РусГидро», которая реализуется на всех энергообъектах компании, устаревшие и изношенные гидроагрегаты ГЭС заменяют на новые, как правило, повышенной мощности. В результате таких мер к 2023 году мощность Волжской станции вырастет на 73,5 МВт, до 2 744,5 МВт. Но, как показали расчеты проектных организаций, при сохранении нынешнего положения в сетевой инфраструктуре выдать эти новые мегаватты в ЕЭС оказалось бы просто невозможно. 

На столь сложные режимно-балансовые условия работы ГЭС повлияли два события. Во-первых, с октября 2013 года более чем на 95% сократилось потребление Волжского алюминиевого завода ОК «РУСАЛ». Во-вторых, с 2015 года прекратился экспорт в Украину (из-за вывода из эксплуатации межгосударственной ЛЭП постоянного тока 800 кВ Волгоград – Донбасс). «В результате… ГЭС столкнулась с одной из наиболее насущных проблем современных энергосистем – ограничением пропускной способности прилегающей электрической сети в связи с высокой загрузкой линий электропередачи более низкого напряжения (110–220 кВ), в то время как линии электропередачи более высокого класса напряжения (500 кВ) могут оставаться недозагруженными. (…) Из-за ограничений пропускной способности электрической сети 220 кВ в районе размещения ГЭС возникала опасность выхода параметров электроэнергетического режима энергосистемы из области допустимых значений в послеаварийных режимах, приводящая к необходимости ограничения выдачи мощности этой электростанции», - объяснили в пресс-службе АО «Системный оператор» (регулятор ЕЭС России). 

На этом фоне модернизация гидроагрегатов оказалась бы, фактически, бессмысленной. Традиционное решение подобной проблемы в гидроэнергетике (и не только в ней) – реконструкция действующих или строительство новых сетевых объектов. А это, понятное дело, крайне дорогостоящее занятие. И в «РусГидро», проанализировав целый ряд вариантов, решили применить в России известное во всем мире и давно доказавшее свою эффективность решение – ФПТ. Это устройство, по данным «Системного оператора», «обеспечивает управляемое перераспределение потоков активной мощности между распределительными устройствами 500 и 220 кВ Волжской ГЭС, а также позволяет обеспечить выдачу всей располагаемой мощности станции в большинстве схемно-режимных условий работы энергосистемы за счет гибкого регулирования загрузки отходящих от этой электростанции ЛЭП 500 и 220 кВ». 

По информации АО «НТЦ ЕЭС», которое принимало непосредственное участие в испытаниях при запуске ФПТ на Волжской ГЭС, за счет перераспределения потоков удалось осуществить передачу дополнительных 440 МВт активной мощности в сеть 500 кВ. «Главным преимуществом фазоповоротного трансформатора является то, что в режиме максимальной нагрузки он позволяет перенаправлять вырабатываемую электростанцией мощность с более загруженных линий на менее загруженные. Помимо повышения эффективности использования ЛЭП, фазоповоротный трансформатор позволяет снизить перегрузки электросетевого оборудования и уменьшить потери активной мощности в энергосистеме. Таким образом, применение ФПТ повышает надежность и качество энергоснабжения потребителей», - заявляют в госхолдинге. По расчетам компании, установка ФПТ позволит обеспечить полную выдачу мощности Волжской ГЭС в периоды ОЗП, периоды паводка и в летних режимах максимальных нагрузок рабочего дня. То есть, фактически, при любых раскладах.

«Мы реализуем один из самых перспективных проектов программы научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ «РусГидро». В мире есть опыт использования фазоповоротных трансформаторов, но в России такое оборудование ранее не применялось и не изготавливалось», –заявил глава «РусГидро» Николай Шульгинов.

Действительно, первый ФПТ напряжением 275 кВ был введен в эксплуатацию с 1969 году в электросети Великобритании. На сегодняшний день такие трансформаторы разного класса напряжения широко распространены в странах Европы (там их, в основном, используют для регулирования перетоков мощности по межгосударственным ЛЭП) и в США (где работает пять таких трансформаторов напряжением 230 кВ). В России единственный автотрансформатор связи 750/330 кВ с продольным регулированием напряжения эксплуатируется на Ленинградской АЭС для изменения потокораспределения в прилегающей электрической сети. Но ФПТ на Волжской ГЭС с ним не сравнить. 

По словам Николая Шульгинова, по итогам опытной эксплуатации нового оборудования в госхолдинге будет сформирован перечень объектов, «где можно будет также применять такие трансформаторы». «Они дешевле нового сетевого строительства и являются примером импортозамещения и инновационной технологией», - подчеркивает глава «РусГидро». Но в госхолдинге пока не называют ГЭС, на которых в ближайшей перспективе могут также появиться ФПТ.

В теории известно, а на практике доказано, что это оборудование позволяет решать широкой спектр задач – кроме направленного перераспределения перетоков мощности, речь идет о об увеличения степени использования пропускной способности электросети, защиты ЛЭП и электросетевого оборудования от перегрузок, а также снижения потерь активной мощности. В конечном итоге, все это влияет на повышение управляемости режимами работы электрических сетей, что в современных и, так сказать, все более сложных энергосистемах становится крайне актуальной и жизненно необходимой задачей. «Применение этой современной, новаторской для ЕЭС России, но опробованной на практике в ряде энергосистем мира технологии позволит обеспечить максимальную выдачу мощности Волжской ГЭС и эффективное использование гидроресурсов без дополнительного сетевого строительства. Успешное завершение опытной эксплуатации позволит широко внедрять фазоповоротные трансформаторы в тех сегментах ЕЭС России, где их применение технологически и экономически необходимо», - говорит зампредредседателя правления АО «СО ЕЭС» Сергей Павлушко.