Підвищення надійності розподільчого пристрою 220 кВ на тепловій електростанції шляхом модернізації

Т.П. Цицак; Н.В. Семенова; А.О. Семенов

doi:10.31498/2225-6733.51.2025.344826

Автор(и)

Т.П. Цицак Полтавський ливарно-механічний завод, м. Полтава, Україна https://orcid.org/0009-0001-2039-9333
Н.В. Семенова Полтавський ливарно-механічний завод, м. Полтава, Україна https://orcid.org/0000-0003-4495-7712
А.О. Семенов Полтавський державний аграрний університет, м. Полтава, Україна https://orcid.org/0000-0003-3184-6925

DOI:

https://doi.org/10.31498/2225-6733.51.2025.344826

Ключові слова:

теплова електростанція, ВРП 220 кВ, відкритий розподільчий пристрій, релейний захист і автоматика, реконструкція, економічна ефективність

Анотація

Статтю присвячено розробленню проєкту відновлення електрообладнання відкритого розподільчого пристрою (ВРП) 220 кВ теплової електричної станції з урахуванням вимог інтеграції до синхронної зони ENTSO-E та критерію N-1. На підставі аналізу технічного стану встановлено значну зношеність комутаційних апаратів і вимірювальних трансформаторів, що спричиняє зростання аварійності та експлуатаційних витрат. Методично робота спирається на нормативну базу (IEC, ДСТУ, ПУЕ, рекомендації ENTSO-E), розрахунок струмів короткого замикання за підходом IEC 60909, перевірку термічної та електродинамічної стійкості, інженерні розрахунки заземлення та грозозахисту, а також техніко-економічну оцінку. Запропоновано заміну повітряних вимикачів на SF₆-вимикачі HPL-245B1, застосування роз’єднувачів SGF-245, трансформаторів струму IMB-245 і напруги CPA-245, а також ОПН PEXLIM; передбачено цифровізацію РЗА (IEC 61850) та інтеграцію у SCADA/EMS. Результати розрахунків підтверджують відповідність вибраного обладнання вимогам за I²t та ударним струмам; забезпечено опір заземлення ≤ 0,5 Ом та суцільне покриття зон грозозахисту. Економічні розрахунки демонструють річний ефект 2,03 млн грн і термін окупності ≈ 3,25 року, що свідчить про інвестиційну привабливість модернізації. Наукова новизна полягає у комплексному поєднанні технічної, релейно-захисної, екологічної та економічної складових реконструкції ВРП 220 кВ; практична цінність – у відтворюваності підходу для модернізації аналогічних підстанцій і ТЕС України

Біографії авторів

Т.П. Цицак , Полтавський ливарно-механічний завод, м. Полтава

Технічний директор

Н.В. Семенова , Полтавський ливарно-механічний завод, м. Полтава

Начальник відділу маркетингу

А.О. Семенов , Полтавський державний аграрний університет, м. Полтава

Кандидат фізико-математичних наук, доцент

Посилання

Котін П. Енергоміст Україна – ЄС: Важливий крок у реалізації Енергетичної стратегії. Електричні мережі та системи. 2018. № 4-5. С. 10-15.

KOSTT. Transmission Development Plan 2018-2027. 2017. 121 p.

ENTSO-E. Best protection practices for HV and EHV AC transmission system. European Network of Transmission System Operators for Electricity. 2010. 40 p.

ENTSO-E. Equipment reliability profile specification (Version 2.3). European Network of Transmission System Operators for Electricity. 2024. 168 p.

ДП «НЕК «Укренерго». Звіт про стан основних фондів магістральних електричних мереж України. Київ, 2021.

IEEE Std C37.110-2019. IEEE guide for the application of current transformers used for protective relaying purposes. Piscataway, NJ: IEEE, 2019.

Державне агентство з енергоефективності та енергозбереження України. Енергетична стратегія України на період до 2030 року. Київ, 2017. 166 с.

Ефективне використання електроенергії та палива: навч. посіб. / Разумний Ю. Т., Рухлов А. В., Прокуда В. М., Рухлова Н. Ю. Дніпро: НГУ, 2014. 223 с.

Exertherm. Causes of switchgear failures and solutions. 2023. URL: https://blog.exertherm.com/causes-of-switchgear-failures-and-solutions (дата доступу: 18.06.2025).

Романченко Ю. А. Порівняльний аналіз високовольтних вимикачів різних типів. Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. 2022. № 272(2). С. 116-119. DOI: https://doi.org/10.33216/1998-7927-2022-272-2-116-119.

Досвід та перспективи експлуатації елегазових вимикачів у Південно-Західній енергетичній системі / Михайлюк Р. І., Мисенко С. В., Кутін В. М., Рубаненко О. Є. Енергетика та електрифікація. 2014. № 3. С. 34-37.

Семенов А. О., Харак Р. М., Арендаренко В. М., Бичков Я. М. Розрахунок втрат електроенергії в розподільчих мережах при електропостачанні з використанням масляних та вакуумних вимикачів. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Енергетика: надійність та енергоефективність. 2024. № 1(8). C. 105-110. DOI: https://doi.org/10.20998/2224-0349.2024.01.13.

Effectiveness and comparison of digital substations over conventional substations / A. Waleed ed al. Advances in Science, Technology and Engineering Systems Journal. 2019. Vol. 4, no. 4. Pp. 431-439. DOI: https://doi.org/10.25046/AJ040452.

Stevens M. B., Santoso S. Improving the reliability of breaker-and-a-half substations using sectionalized busbars. 2013 IEEE Power & Energy Society General Meeting (PESGM), Vancouver, BC, Canada, 21-25 July 2013. 2013. DOI: https://doi.org/10.1109/PESMG.2013.6672558.

Siemens Energy. Dead tank compact (DTC) circuit breaker. Siemens Energy. URL: https://www.siemens-energy.com/us/en/home/products-services/product/dead-tank-compact.html (дата доступу: 13.06.2025).

Schneider Electric. Gas-insulated switchgear (GIS) for primary distribution. Schneider Electric. URL: https://www.se.com/us/en/product-subcategory/87901-gasinsulated-switchgear-gis-for-primary-distribution/ (дата доступу: 13.06.2025).

IEC 60909-0:2016. Short-circuit currents in three-phase a.c. systems. Part 0: Calculation of currents. International Electrotechnical Commission, 2016. 13 p.

IEC 62271-100:2021. High-voltage switchgear and controlgear – Part 100: Alternating-current circuit-breakers. International Electrotechnical Commission, 2021. 600 p.

ПУЕ України. Правила улаштування електроустановок. Київ: Мінпаливенерго, 2017. 617 с.