Пластик вместо масла

Выдача мощности Братской ГЭС осуществляется с двух распределительных устройств разных классов напряжения – ОРУ-220 кВ и ОРУ-500 кВ. Каждое по-своему связано с трансформаторами, которые объединены в блоки с гидроагрегатами. Если говорить про первые восемь машин станции, то от них к распределительному устройству 500 кВ идут воздушные линии электропередачи. А десять трансформаторов, выдающих мощность от гидроагрегатов с девятого по восемнадцатый включительно, соединяются с ОРУ-220 кВ кабелями. 

Маслонаполненные кабельные линии проходят по галереям, проложенным в бетонном теле плотины, далее по наклонному участку в скале рядом с основанием плотины, после которого галерея поворачивает и идет вдоль ОРУ-220 кВ. Они заключены в стальные трубы, заполненные маслом под давлением 10,5–12 кгс/см2 (или 1–1,2 МПа – для тех, кому ближе Международная система единиц). Специалист без труда расшифрует аббревиатуру типа кабеля МВДТ-220/550, который при этом используется: маслонаполненный, высокого давления, предназначенный для эксплуатации в трубопроводах. Первое число означает напряжение в киловольтах, второе – сечение многожильного медного токопровода в квадратных миллиметрах. Длина каждой из кабельных линий составляет около километра. «В таком техническом решении нет ничего необычного, – отмечает заместитель главного инженера Братской ГЭС Алексей Боярский. – В те времена так проектировали и строили, что является оптимальным с точки зрения ведения режима работы энергосистемы в целом». 

Например, схожая схема была применена на Жигулевской ГЭС, которая в начале 1960-х называлась Волжской ГЭС им. Ленина (входит в «РусГидро»). Для Братской ГЭС, первый агрегат которой заработал на шесть лет позже, точно так же использовалась современная технология, передовая в той же мере, что и другие новаторские идеи, воплощенные при возведении станции и на начальном этапе ее эксплуатации.

Однако маслонаполненный кабель обладает существенными недостатками. Ключевой из них – довольно высокий риск пожара в случае разрушения, который приходится учитывать при его эксплуатации. Отсюда следует и угроза для окружающей среды в случае аварии. Помимо этого свойства изоляции с течением времени ухудшаются. «Речь о состоянии масла в целом. То есть наличие загрязнений, содержание влаги, концентрация растворенных газов (водорода, метана, оксидов углерода, этана и т.д.) снижают диэлектрические свойства кабельного масла. Основное – это повышение содержания газов в масле. Также необходимо отметить, что во время эксплуатации наблюдаются случаи локального перетирания бумажной изоляции жил», - говорит Боярский. 

Еще один немаловажный недостаток связан с особенностью конструкции кабеля МВДТ. Дело в том, что на всей своей длине кабель проложен в сварном трубопроводе, который должен быть постоянно заполнен маслом. Такая конструкция не предусматривает возможность доступа для осмотра и контроля состояния изоляции жил кабеля. К тому же кабели подобной конструкции, а следовательно, и комплектующие к ним, не производятся уже несколько десятилетий. Все остатки материалов, которые имелись на рынке, за эти годы ушли на ремонт оставшихся в эксплуатации кабельных линий. В такой ситуации любое, даже незначительное, повреждение практически невозможно устранить оперативно.

Если в 1960-х альтернатив не существовало, то сегодня они не просто разработаны и внедрены в производство, но и активно применяются. В мировой энергетике накоплен, в частности, большой положительный опыт эксплуатации кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. Материал появился на рынке в 1970-х. Он представляет собой, как и следует из названия, модифицированный полиэтилен, молекулы которого принудительно «сцеплены» между собой. Поначалу его использовали для производства водопроводных труб, затем начали применять в электроэнергетике. 

Изоляция из сшитого полиэтилена обладает немалыми преимуществами по сравнению с бумажной или масляной. В первую очередь это безопасность для окружающей среды, более низкая стоимость монтажа и меньшие затраты времени на него. Плюс большая пропускная способность за счет более высокой допустимой температуры длительной работы и термическая стойкость при токах короткого замыкания, что дает меньшую удельную повреждаемость. «Но самое главное – мы уходим от использования масла, которое является пожароопасным», – подчеркивает Боярский.

Позитивный опыт, накопленный в мировой гидроэнергетике, это подтверждает. Положительные примеры можно найти и в России. Например, кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена смонтировали при модернизации линий 220 кВ на уже упомянутой Жигулевской ГЭС. По той же технологии выполнены кабельные участки на открытом распределительном устройстве 500 кВ Саяно-Шушенской ГЭС. А проект комплексной модернизации ОРУ-500 кВ Волжской ГЭС предполагает отказ от воздушных линий-«пятисоток» в пользу кабельных с изоляцией из сшитого полиэтилена. 

Братская ГЭС в этом отношении станет пионером Иркутской энергосистемы. Техническое перевооружение кабельных линий 220 кВ на ней начали в 2016 году. В монтаже задействованы две подрядные организации – БМУ ГЭМ и «ГЭС-ремонт», на долю которого приходится основной объем работ. Уже заменены те из них, которые соединяют ОРУ и блоки «генератор – трансформатор» №№9, 10, 13 и 14. На каждой из них пришлось демонтировать 15,5 тонны кабеля и около 82 тонн металлоконструкций, включая маслонаполненный трубопровод.

О колоссальном объеме производимых монтажных работ можно судить по технологии их проведения. К примеру, для замены одной линии требуется вывод в ремонт блока на срок около пяти месяцев, так как кабель является единственной его связью с энергосистемой. Затем сливают масло из трубопровода и разбирают концевые и соединительные муфты (так как в них кабель зафиксирован). Потом кабельные жилы в бумажной изоляции вытягивают из трубы для последующей их переработки. Далее выполняется демонтаж трубопровода и поддерживающих конструкций, а параллельно начинается монтаж на этом месте кронштейнов под новую кабельную линию.

Когда трасса готова, устанавливают ролики, по которым затем протягивают новый кабель, разматывая его с барабана, который устанавливается на ОРУ. Для протяжки используется специальная лебедка, которая обеспечивает равномерную протяжку кабеля, защищая его от повреждений. После протяжки новые кабели укладываются в треугольник на новых поддерживающих конструкциях и закрепляются. Большая строительная длина новых линий позволила избежать устройства соединительных муфт на Братской ГЭС. Для сравнения: на старой КЛ их было две-три штуки на каждой. Далее выполняется монтаж концевых муфт. Одна из них, соединяющая КЛ с трансформатором 220 кВ, размещается в приставном коробе, заполненном маслом, а вторая (со стороны распределительного устройства) открытая. После окончания всех строительно-монтажных работ производится испытание как самой линии, так и наружной оболочки экрана кабеля, которая предотвращает увлажнение его изоляции.

В настоящее время идут работы на линиях от одиннадцатой и двенадцатой машин, до конца года их завершат на шестнадцатой. В плане на 2019 год стоят работы еще на трех оставшихся блоках. И тогда проект завершиться.

Первоисточник.