Современные решения мониторинга автономных морских плавучих электростанций

Существующий вариант автономной автоматизированной электростанции на плавучей платформе требует значительных капитальных затрат в береговую инфраструктуру.
 

Разрабатываемые варианты автономных автоматизированных электростанций на плавучей платформе должны обходиться без таких затрат, позволять подключаться к существующим электрическим сетям с разными параметрами электроэнергии, а также иметь возможность мобильно перемещаться в другие районы при изменении потребностей и появлении новых задач.

Одновременно учитываются современные экологические требования по выбросам в атмосферу в прибрежных и судоходных районах. Глобальные международные ограничения по содержанию серы в топливе (не более 0,5 %) будут введены в период с 2020 по 2025 годы и приведут к востребованности новых технических решений в морской электроэнергетике.
 

ПЭБ "Академик Ломоносов" подошел к Певеку / "Концерн Росэнергоатом"

Разработка и строительство морских платформ энергоснабжения подразумевает создание автономных и в большой степени автоматизированных электроэнергетических систем (ЭЭС) с генерирующим электрооборудованием напряжением уровня 10,5 кВ. Отечественный и мировой опыт будет учтен ЦКБ "Айсберг" при разработке вариантов плавучих тепловых электростанций (ПТЭС) на СПГ для экспорта электроэнергии на берег.
 

ПЭБ "Академик Ломоносов" подошел к Певеку / "Концерн Росэнергоатом"

При разработке ПТЭС отдельно будут рассмотрены уровни рабочего напряжения передачи электроэнергии на берег в местах возможных подключений. В соответствии с нормативными документами могут рассматриваться напряжения уровня 10 – 35 кВ вблизи берегового приемника и 110 кВ при удалении. Также будут учтены варианты надводной и подводной передачи электроэнергии по кабельным линиям (КЛ) и возможности подключении к береговой сети с частотой 50 и 60 Гц.

В качестве примера подобной автономной электростанции и передачи на берег электроэнергии напряжением 10 кВ частотой 50 Гц по надводной КЛ можно рассмотреть ЭЭС плавучего энергоблока (ПЭБ) проекта 20870 "Академик Ломоносов" атомной теплоэлектростанции электрической мощностью 70 МВт, созданной на Балтийском заводе по проекту ЦКБ "Айсберг".

Для щитов напряжением 10,5 кВ производства компании "Новая ЭРА" на ПЭБе "Академик Ломоносов" были изготовлены главные распределительные устройства (ГРУ) из ячеек КРУ одностороннего обслуживания с расположением выключателей на выкатных элементах (ВЭ) среднего расположенения – типа К 313 НЭ, К 314 НЭ. В ячейках применены микропроцессорные устройства релейных защит и автоматики, элегазовые выключатели (по настоянию заказчика, на сегодняшний период целесообразно использовать вакуумные) с подключением кабелей снизу. Передача электроэнергии от главных распределительных устройств выполнена через щиты специального исполнения, к которым подключаются кабели передачи электроэнергии на береговой приемный щит. Кабели передачи электроэнергии на берег выбраны на рабочее напряжение 10 кВ и проложены по кабельному мосту, конструкция которого учитывает суточные изменения уровня моря в месте стоянки.
 

ПЭБ "Академик Ломоносов" / РОСАТОМ

Вертикальные перемещения ПТЭС от приливов могут достигать 5 м и более, а горизонтальные cмещения под действием волн и ветра – до 10 м. Это особенно важно при подводной прокладке кабельных линий на берег в связи с механическими нагрузками на электрический высоковольтный кабель.

Кроме традиционных (обязательных) электрических защит силового электрооборудования и кабельных линий, используемых на электрических станциях соответствующего уровня напряжений, для плавучих ЭС необходимы средства предупредительной диагностики. Одно из явлений, сопровождающих воздействие электрического поля промышленной частоты напряжением 6, 10 кВ и более, – внутренняя поляризация изоляционных материалов, сопровождаемая появлением частичных разрядов внутри изоляции. Длительные локальные внутренние механические перенапряжения могут приводить к микроразрушениям внутри изоляции, не обнаруживаемым традиционными способами контроля активной составляющей сопротивления изоляции. Применяемые на сегодняшний день методы диагностики основаны на контроле суммарного эффекта частичных разрядов и контроля локальных перегревов в элементах токопередачи. Емкостные характеристики электрооборудования и кабелей приводят к протеканию емкостных токов утечки, контролируемых на промышленной частоте средствами микропроцессорных защит. Но эффективных защит от локального перегрева и действия гармонических искажений токов и напряжений нет, используются расчетные методы оценки, что не гарантирует точных реакций средств защит и диагностики. Наиболее эффективным является непрерывное наблюдение за трендом нарастания частичных разрядов и температурный контроль с использованием распределенных оптоволоконных датчиков. Эти два метода позволяют вести мониторинг состояния изоляции во всех кабельных линиях под рабочим напряжением и в наиболее проблемных участках – концевых и проходных кабельных муфтах.
 

ПЭБ "Академик Ломоносов" / РОСАТОМ

Диагностические методы, используемые как рекомендуемые в наземных сетях для прибрежных плавучих ЭС с ограниченными возможностями периодического обслуживания и ремонтов, переходят в разряд необходимых и обеспечивающих длительные периоды безаварийной эксплуатации в условиях непрерывного воздействия моря. Аналогичные технические решения и рекомендации были разработаны компанией "Новая ЭРА" для подключения к берегу кабельных линий от плавучего энергоблока проекта 20870 при подключении к береговой подстанции напряжением 10 кВ, для диагностики высоковольтного электрооборудования судов при питании от береговых источников напряжением 6 (10) кВ, а также для непрерывной диагностики корабельных ЭЭС напряжением 6 и 10 кВ.

Прогнозирование возможных отказов по фактическим параметрам кабельных линий и главных распределительных устройств позволит обеспечить безаварийную эксплуатацию плавучих тепловых электростанций в любой точке мира.