Макет подземной подстанции. Два ее этажа находятся под землей, а на поверхности расположен лишь вход в сооружение.

Подземную подстанцию швейцарского города Винтертура разместили под футбольным полем местной школы. Тепло, выделяемое оборудованием, используется для подогрева поля и для отопления здания школы.

В зале, где расположены распределительные устройства, как и в других помещениях подстанции, безлюдно. Работой оборудования управляют автоматы.

Погруженную на трайлер мобильную подстанцию можно за считанные часы доставить к месту аварии энергетического объекта.

Мобильная подстанция заменяет аварийный блок или блок, находящийся в ремонте.

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЕЙ ВПРОК НЕ ЗАПАСЕШЬСЯ

В современном мире основная проблема энергетики состоит не в том, чтобы произвести электроэнергию, а в том, чтобы доставить ее потребителю. Электроэнергию пока не научились хранить в больших количествах - ее нужно сразу передавать и использовать. А этого нельзя сделать без высоковольтных линий и подстанций.

До последнего времени подстанции играли второстепенную роль. И не только с точки зрения их места в ландшафте города, но и вообще в масштабах отрасли. Скажем, кто, кроме специалистов, знает о расположенной на 43 гектарах подстанции "Восточная" и представляет ее значение для жизни столицы? Сейчас проблема подстанций оказывается в центре внимания. От совершенства их оборудования, технологий, квалификации кадров без преувеличения зависит безопасность города.

Проектирование и строительство подстанций, а также высоковольтных линий должны стать приоритетным направлением в развитии энергетики. А у нас в последние годы как раз эта составляющая электроснабжения практически не развивалась. Достаточно самого поверхностного сравнения с положением дел в России и, скажем, в Европе.

Там невозможно построить ни одной линии электропередачи, ни одной подстанции, не снеся при этом старую. Просто не хватает места. Поэтому проектировщики вынуждены искать новые пути повышения эффективности и безопасности оборудования и, главное, уменьшения его габаритов. Чем больше передаваемая мощность, тем больше должно быть напряжение в линии, а значит, и размеры оборудования. А это не только занимаемые площади, но еще и дополнительное - и немалое - количество металла, бетона, других материалов.

ВОЛШЕБНЫЙ ГАЗ

В высоковольтной технике камнем преткновения для уменьшения размеров устройств долгое время была дуга, которая возникает при размыкании линии. Чтобы ее гасить, обычно применяют масло. Правда, для работы одного масляного выключателя на 110 кВ необходим масляный бак объемом - всего-то! - 4 кубометра.

Применяют и воздушные выключатели. Но погасить дугу можно только воздухом под давлением 20-40 атм (это на порядок больше, чем давление в автомобильных шинах). Сложно и дорого.

В распределительных сетях напряжением 10-40 кВ используют вакуумные прерыватели, тоже непростые и недешевые.

С недавних пор для высоковольтных коммутационных устройств в качестве изолятора и гасителя дуги стали применять гексафторидсеры (SF₆). Массу и габариты удалось уменьшить во много раз. Энергетики назвали вещество красивым словом "элегаз" (видимо, сокращенно от "электрический газ").

При реконструкции крупной московской подстанции "Герцево" , новые коммутационные устройства на 220 и 110 кВ разместились в помещении площадью 180 м², а прежние, открытые, распределительные устройства занимали 8100 м².

Другим важным достижением стало внедрение принудительного охлаждения трансформаторов вместо естественного. Принцип его работы такой же, как у систем жидкостного охлаждения автомобильных двигателей.

КОГДА НЕ ХВАТАЕТ МЕСТА

Ныне становятся привычными мощные подстанции, спрятанные под землю или в здания, даже исторической постройки. Например, в швейцарском городе Винтертуре подстанция находится под школьным футбольным полем. Она не только подогревает само поле, на зеленой траве которого можно играть круглый год, но и отапливает школьное здание.

Другой пример: подстанция под Кельнским собором. Она проработала тридцать лет, и недавно ее заменили. Оборудование находилось в полном порядке, но его установленный ресурс истек, и педантичные немцы не пытались установить рекорд по длительности работы. Надежность и безопасность - прежде всего.

Подстанции удалось сделать такими компактными еще и потому, что на них нет персонала - за всем следят и всем управляют автоматы.

ПОДСТАНЦИИ НА КОЛЕСАХ

В России пока нет опыта проектирования и строительства подземных подстанций. А было бы неплохо! Центральные районы Москвы и Санкт-Петербурга задыхаются без электроэнергии. Гигантские магазины с их холодильными установками, деловые центры с эскалаторами и кондиционерами, гостиницы, реклама и подсветка - на все это нужно очень много энергии. Подстанции в центрах обеих столиц уже не справляются с возросшей нагрузкой и требуют реконструкции. При жесточайшем дефиците площадей единственный выход - строить подземные, заглубленные и встроенные подстанции.

Первая уже возводится в Петербурге. В историческом центре, на территории Старого сада, входящего в комплекс Императорского Воспитательного дома, за ампирной Воронихинской решеткой скоро появится небольшое здание, похожее на садовый павильон XIX века. Это и будет видимая часть подстанции напряжением 110 кВ (старая подстанция была рассчитана на напряжение всего 35 кВ). Когда же подстанцию будут вводить в эксплуатацию, жители центра Петербурга этого не заметят - все пусковые работы проведут без отключения потребителей. Нагрузку примет на себя мобильная подстанция.

Мобильная подстанция размещается на трех трайлерах. Оборудование в считанные часы доставляют к стационарной подстанции, где вышел из строя, например, трансформатор. Мобильная подстанция берет на себя его функции. Окажись в распоряжении Мосэнерго хотя бы две или три мобильные подстанции, прошлогоднего блэкаута в Москве наверняка не было бы. После аварии Московское правительство решило закупить несколько мобильных подстанций разных типов и напряжений.

Кстати, в связи с ремонтом и реконструкцией площади Белорусского вокзала (одного из энергодефицитных районов Москвы) подземная подстанция будет строиться под самим вокзалом или под проектируемым неподалеку деловым центром.

ГОРОД БЕЗ ЛЭП

Современный город не может позволить себе роскошь тянуть воздушные линии - нет места. Только ширина полосы отчуждения для них составляет десятки метров, и это при десятках километров протяженности. Кроме того, воздушные линии представляют опасность, например при обрыве провода, да и электромагнитное излучение плохо действует как на находящихся неподалеку людей, так и на электроприборы. Значит, все высоковольтные "заходы" в город должны быть кабельными, а кабели - спрятаны в подземных тоннелях.

Ушли времена, когда кабели изолировали промасленной бумагой. При укладке приходилось даже контролировать уклоны и перепады высот, чтобы не стекало масло и не пересыхала бы бумага.

Сейчас изготавливают кабели на 110 - 220 кВ с изоляцией из так называемого сшитого полиэтилена - кабель как бы вплавляется в толстый слой изоляции. Сшитый полиэтилен допускает напряжения до 500 кВ. Но будущее, по-видимому , принадлежит пока еще очень дорогим кабелям с элегазовой изоляцией.

В МЕЖДУНАРОДНОМ СОТРУДНИЧЕСТВЕ

Оборудование, как бы совершенно оно ни было, без людей не работает.

Последние десятилетия лучшие кадры российских проектировщиков были практически отлучены от своей профессиональной деятельности. А по словам академика П. Л. Капицы, даже год-два простоя может привести к профессиональной катастрофе. Кроме того, сейчас нельзя работать по старому. Те несколько лет, которые прежде отводили на разработку проекта, теперь сжались до месяцев и даже недель. Как же работать при дефиците кадров и времени?

Похоже, в Москве нашли выход. Здесь организован Российский научно-технический центр (НТЦ) "Интерэлектропроект". Принцип работы НТЦ еще никогда не применялся в России. Сам центр находится в Москве, а его проектировщики, инженеры, главные инженеры проектов - в Москве, Екатеринбурге, Праге, Рейкьявике, Германии, во Франции - по всему миру.

Над одним проектом могут работать как наши проектировщики, так и иностранные специалисты. Здесь самое важное - установить единые правила игры, стандартизовать отдельные процедуры. Например, в России съемку местности под новый объект до последнего времени производили с помощью теодолита, рейки и рулетки. За рубежом любой проект начинается с лазерного сканирования местности, которое дает ошибки не более 3-5 см. Далее на мощных компьютерах с помощью программ трехмерного проектирования создаются виртуальная подстанция с компоновкой всего оборудования и ее инфраструктура - дороги, линии электропередач и и т. д. Такие методики берут на вооружение и наши специалисты.

Если проект предназначен для нашей страны, за российскими участниками остаются задачи согласования проекта с заинтересованными сторонами и адаптации его к российским реалиям.

НЕ ЧАСТЯМИ, А СРАЗУ

С началом реформирования российской энергетики к старым проблемам добавились новые. Благом стало то, что у городских, районных сетей, у сетей крупных промышленных предприятий появились хозяева. Однако либо это не слишком богатые компании, либо энергетика не является основным направлением их деятельности. Поэтому эксплуатируют свое энергетическое хозяйство они не очень эффективно.

для примера можно взять электрическую сеть небольшого города. Средств, которые получают ее владельцы, хватает, чтобы реконструировать один, два, ну пять объектов в год, а остальное приходится откладывать. Но, как показала авария в Москве, поломка даже незначительного звена может привести к выходу из строя всей сети. Поскольку вопрос о надежности системы в целом не решается, то и средства, затраченные на обновление части оборудования, по сути не работают.

Вывести ситуацию из тупика поможет реализация идеи комплексного сервисного обслуживания. Владельцы сети, которым трудно получить кредит на масштабную реконструкцию, объединяют свои средства с холдингом, куда входят проектные и строительные компании, обладающие достаточным количеством новой дорогой техники. Теперь вопрос о кредите решить гораздо проще, особенно если средства будут застрахованы в надежных страховых компаниях. Кредит станет хорошей гарантией для компаний, занимающихся лизингом, и они с готовностью предоставят скидки на свои услуги. Тогда вместо латания "тришкиного кафтана" можно будет произвести модернизацию всей сети. Затем данные обо всех объектах заносятся в компьютерную базу, и остается только отслеживать их состояние, причем с применением самых современных дистанционных средств контроля.

Число обслуживающего персонала удается снизить в 5-8 раз.

Выгоды получаются не только экономические. Повышается прозрачность деятельности всех участников бизнеса, становятся невозможными злоупотребления, воровство - компьютер все видит, все помнит, все учитывает и обмануть его очень трудно.

Реформа энергетики еще не достаточное, но необходимое условие обеспечения энергетической безопасности России. По такому пути идет весь мир, и во многих странах население уже ощутило эффект от реформ. Рыночные отношения, конкуренция заставляют людей работать более активно, потребитель получает возможность реально влиять на процессы в отрасли. Российская энергетика готовится к рывку в будущее.

См. в номере на ту же тему

А. ПЕТРОВ - Московский блэкаут. Кто виноват и что делать?

№7, 2006