А.Я. Штраус, Н.А. Сингаевский, А.Е. Церковный – ДОАО «Электрогаз» (ОАО «Газпром»)
П.В. Яцынин, В.В. Леухин – ЭлектрогазПроект (филиал ДОАО «Электрогаз»)

Блочно-комплектное устройство типа БКЭС-ЭГ разработки ДОАО «Электрогаз» ОАО «Газпром» предназначено для электроснабжения линейных потребителей магистральных газопроводов и газораспределительных станций, а также других потребителей Газпрома. БКЭС-ЭГ могут применяться и в других отраслях промышленности при соответствии их характеристик техническим требованиям потребителей.

Основная трудность в организации надежного электроснабжения технологических потребителей магистральных газопроводов (оборудования электрохимической защиты – ЭХЗ, устройств телемеханики и связи, КИПиА) обусловлена тем, что они распределены вдоль трасс газопроводов, которые часто проходят в районах, удаленных от энергетических систем [1]. Такая специфика размещения потребителей нашла отражение в их обобщенном названии – линейные потребители магистральных газопроводов (МГ). Как правило, каждый линейный потребитель имеет небольшую установленную мощность, так что при их объединении в группы суммарная мощность не превышает 15...30 кВт.
Проведенные в ОАО «Газпром» исследования [2] показали, что в современных условиях организация централизованного электроснабжения линейных потребителей МГ экономически нецелесообразна. Это связано с увеличением затрат на строительство вдольтрассовых воздушных линий электропередачи напряжением 10 кВ и на подготовку ТУ на присоединение к сетям региональных энергосистем, а также с ростом цен на электроэнергию. Более предпочтителен вариант смешанного электроснабжения, когда в качестве основного источника питания используется собственная энергоустановка, а воздушная линия (ВЛ) обеспечивает ее резервирование. При этом она может подключаться к региональной энергосистеме или электростанции собственных нужд компрессорных станций (КС) и других объектов Газпрома – в зависимости от результатов технико-экономического анализа.
В соответствии с планом мероприятий по разработке и внедрению автономных источников электроснабжения линейных потребителей МГ, принятым Газпромом в 2006 г., в ДОАО «Электрогаз» разработан и внедрен опытно-промышленный образец блочно-комплектного устройства электроснабжения на базе микротурбинных установок Capstone С30 [2].
Газотурбинная установка Capstone С30 состоит из турбины, компрессора и генератора переменного тока, роторы которых находятся на общем валу с воздушными подшипниками. Частота вращения составляет до 96000 об/мин. Воздушные подшипники не требуют смазки и периодического обслуживания. Генератор охлаждается потоком воздуха, поступающим на вход компрессора, и поэтому не нуждается в создании специальной системы охлаждения.
Установка имеет низкий уровень вибрации и шума – 58 дБ на расстоянии 10 м. Камера сгорания – с низким уровнем эмиссии NOx < 9 ppm.
Вырабатываемый генератором ток высокой частоты (до 1600 Гц) выпрямляется, а затем инвертируется в трехфазный ток частотой 50 Гц и напряжением 380 В.
Блочно-комплектное устройство типа БКЭС-ЭГ предназначено для электроснабжения линейных потребителей МГ и газораспределительных станций (ГРС), а также других потребителей ОАО «Газпром». БКЭС-ЭГ могут применяться и в других отраслях промышленности при соответствии их характеристик техническим требованиям потребителей.
В головном образце БКЭС-ЭГ электроснабжение потребителей предусмотрено по трем вводам. Основной ввод – от ВЛ-10 кВ через комплектную трансформаторную подстанцию (КТП) с трансформатором мощностью 40 кВА, резервные вводы – от микротурбинной установки (МТУ) Capstone С30 мощностью 30 кВт и от ВЛ-0,4 кВ.
Блочно-комплектному устройству электроснабжения соответствует условное обозначение БКЭС-ЭГ-02-40/30-3-УХЛ1, где отражены: номер модификации (02), мощность основного и резервного источников питания (40/30), а также наличие трех технологических помещений, климатическое исполнение и категория размещения (УХЛ1). Резервный ввод от воздушной линии ВЛ-0,4 кВ, выполненный по требованию заказчика с учетом специфики объекта электроснабжения, является дополнительным, поэтому его наличие в условном обозначении БКЭС-ЭГ не предусмотрено. Перевод электроснабжения с основного источника питания на резервный и обратно обеспечивается устройством АВР.
Первый этап приемочных испытаний головного образца устройства электроснабжения БКЭС-ЭГ, который проводился в марте 2007 г. на заводском испытательном стенде ДОАО «Электрогаз», показал, что изделие в целом соответствует техническому заданию и проекту технических условий. Микротурбинная установка Capstone С30 устойчиво работала в широком диапазоне нагрузок и обеспечивала качество электроэнергии по напряжению и частоте на шинах 0,4 кВ, соответствующее требованиям [3].
На втором этапе приемочных (эксплуатационных) испытаний головного образца БКЭС-ЭГ по требованию заказчика в качестве основного источника питания была определена МТУ, а в качестве резервного – ВЛ-0,4 кВ. При этом ввод от ВЛ-10 кВ не использовался. Испытания проводились на объекте эксплуатации – пункте измерения расхода газа ЛПУ МГ «Изобильное» (Кавказтрансгаз).
Основными задачами проведения второго этапа испытаний были определены:
•    оценка соответствия конструкции БКЭС-ЭГ требованиям ТЗ, проекту ТУ и технической документации в части его транспортировки, хранения, удобства монтажа и эксплуатации;
•    определение соответствия требованиям промышленной безопасности;
•    проверка надежности работы оборудования в условиях эксплуатации;
•    контроль стабильности основных характеристик оборудования;
•    определение степени удобства эксплуатации оборудования и его ремонтопригодности;
•    получение данных для нормирования топливно-энергетических затрат при электроснабжении потребителей БКЭС-ЭГ от Capstone С30.
Второй этап испытаний был начат в августе 2007 г. и завершился в мае текущего года. После его окончания головной образец БКЭС-ЭГ переведен в режим опытно-промышленной эксплуатации. При проведении испытаний к системе электроснабжения БКЭС-ЭГ были подключены потребители. Нагрузка микротурбинной установки в процессе испытаний изменялась в диапазоне от 2 до 8 кВт.
В процессе второго этапа испытаний обнаружился ряд неисправностей МТУ, которые были связаны с несоответствием уровня калорийности топливного газа настройкам системы автоматического управления, а также с нарушениями контактных соединений в ее разъемах. Эти неисправности устранялись силами поставщика МТУ – фирмы «БПЦ-Энергетические системы», с привлечением специалистов ДОАО «Электрогаз» и дежурного персонала объекта.
Замечания и предложения межведомственных комиссий по результатам испытаний БКЭС-ЭГ, а также требования со стороны заказчиков будут учтены при дальнейшем совершенствовании конструкции. Доработка будет осуществляться в следующих направлениях:
•    уменьшение массогабаритных показателей и переход к модульному исполнению для облегчения транспортировки БКЭС-ЭГ в труднодоступные районы;
•    повышение уровня автоматизации и вандалоустойчивости БКЭС-ЭГ для обеспечения возможности их применения на удаленных объектах эксплуатации без обслуживающего персонала;
•    разработка БКЭС-ЭГ с вводами от внешних линий электропередачи 6 (10) кВ и с установкой в них реклоузеров (по предложениям проектных институтов ОАО «Газпром»);
•    применение современных материалов, комплектующего оборудования и технологий.
В настоящее время в ДОАО «Электрогаз» разработана проектно-конструкторская документация на БКЭС-ЭГ модульного исполнения, которое состоит из двух модулей, сопрягаемых после их доставки на объект.
В первом модуле размещены две микротурбинные установки Capstone С30, система газоснабжения, воздушные клапаны забора и выброса воздуха. Второй модуль разделен на три технологических помещения, в которых, соответственно, находятся: КТП, оборудование катодной защиты и устройства телемеханики и связи.
БКЭС-ЭГ оборудовано системой пожаротушения и охранно-пожарной сигнализацией. В его состав входит источник бесперебойного питания (ИБП) мощностью 25 кВт, предназначенный для электроснабжения потребителей первой категории (например, устройств телемеханики и связи). Продолжительность автономной работы ИБП – 1 час.
Система газоснабжения МТУ в зависимости от места установки БКЭС-ЭГ – магистральный газопровод или ГРС – изготавливается в двух вариантах: с регулятором давления газа и без регулятора. В первом случае она рассчитана на входное давление газа 0,5...1,2 МПа, во втором – на рабочее давление газа на входе 0,38...0,42 МПа; при этом газ на МТУ подается через редуцирующий пункт, который в комплект поставки не входит, а поставляется по спецификации проектного института, выполнившего проект привязки БКЭС-ЭГ.
Блок-бокс и все навесное оборудование БКЭС-ЭГ имеют антивандальное исполнение. Светильники и сигнализаторы встраиваются в стены блок-бокса. Забор наружного воздуха для турбин и выброс нагревшегося воздуха из помещения МТУ осуществляется через воздухозаборные отверстия, оборудованные утепленными клапанами с электроприводом. Для исключения попадания пыли внутрь на воздухозаборные отверстия устанавливаются фильтрующие элементы на основе стекловолоконной бумаги, которые имеют минимальное сопротивление воздушному потоку.
В ДОАО «Электрогаз» также разработано БКЭС-ЭГ, в котором электроснабжение потребителей может осуществляться от ВЛ-10 (6) кВ по двум вводам – основному и резервному. Для его перевозки может использоваться автомобильный транспорт. При этом шкафы высоковольтных вводов выполняются съемными и перевозятся в собственной упаковке отдельным местом.
По результатам проведенных испытаний головного образца БКЭС-ЭГ-02-40/30-3-УХЛ1 можно сделать следующие выводы:
•    применение блочно-комплектных устройств электроснабжения с использованием МТУ в качестве основного источника питания позволяет надежно обеспечить электроэнергией линейных потребителей МГ, в том числе потребителей первой категории;
•    расход газа при электроснабжении потребителей БКЭС-ЭГ от МТУ Capstone С30 хорошо согласуется с КПД микротурбинной установки (28%), указанным в технической документации;
•    внедрение в производство перспективных вариантов БКЭС-ЭГ позволит решить задачу электроснабжения линейных потребителей МГ практически в любой местности.

Использованная литература

1.    Меньшов Б.Г., Ершов М.С., Яризов А.Д. Электротехнические установки и комплексы газовой промышленности/Учеб. для вузов. – М.: Недра, 2000.
2.    Перспективы применения автономных источников для электроснабжения линейных потребителей. Материалы заседания секции «Энергетика» НТС ОАО «Газпром» (С.-Петербург, 13-15 февраля 2007 г.). М.: ИРЦ Газпром, 2007.
3.    ГОСТ13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения. – Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 2002.