Цифровая модернизация среднего напряжения в Германии ускоряется: оборудование с SF6 сталкивается с давлением замены

Репортаж от Wedoany，22 сентября Томас Дюрр, руководитель направления стандартов и нормативного регулирования Siemens Smart Infrastructure, опубликовал статью на Enlit, в которой отметил, что европейские распределительные сети среднего напряжения вступают в период концентрированной модернизации, и вторичные подстанции становятся ключевым звеном этого процесса. В Германии в настоящее время насчитывается около 600 000 таких подстанций, однако доля цифровизированных составляет менее 10%; в то же время срок службы оборудования вторичных подстанций среднего напряжения обычно достигает 40 лет, и значительная часть существующего оборудования всё ещё нуждается в модернизации с помощью датчиков, дистанционного управления и новых коммутационных аппаратов.

В настоящее время приоритет модернизации сосредоточен прежде всего на наблюдаемости распределительной сети. По мере роста распределённых возобновляемых источников энергии, электромобилей и просьюмеров в распределительной сети начинают возникать двунаправленные потоки мощности, и традиционные вторичные подстанции уже не могут продолжать работать изолированно. Siemens предлагает, чтобы новые и модернизируемые подстанции оснащались интеллектуальными датчиками тока, напряжения и других параметров, а также собирали такие параметры, как активная мощность, реактивная мощность, полная мощность, коэффициент мощности и частота, с помощью удалённых терминальных устройств, после чего данные передаются в систему управления электросетью для мониторинга режима работы и последующего управления.

Что касается цифрового оборудования, то маломощные трансформаторы тока и напряжения в соответствии со стандартом IEC 61869 всё чаще применяются в системах среднего напряжения. Такое оборудование может непосредственно интегрироваться в кабельные вводы газоизолированного распределительного устройства среднего напряжения и в сочетании с температурными датчиками обеспечивать непрерывный мониторинг состояния кабельных соединений, сокращая установку дополнительных датчиков и последующее обслуживание. В статье также отмечается, что измерение тока и напряжения, индикация направленных коротких замыканий и замыканий на землю, а также функции дистанционного оповещения о неисправностях и управления постепенно превращаются из дополнительных опций прошлого в стандартные возможности вторичных подстанций нового поколения.

Распределительное оборудование среднего напряжения в Европе также сталкивается с графиком замены SF6. После принятия в ЕС в 2024 году нового регламента по фторсодержащим парниковым газам с 1 января 2026 года для нового оборудования с номинальным напряжением не более 24 кВ начинают применяться более строгие ограничения; к 2030 году сфера применения расширится до 52 кВ. Потенциал глобального потепления традиционного газа SF6 примерно в 24 300 раз превышает аналогичный показатель углекислого газа, поэтому в дальнейшем распределительное оборудование среднего напряжения будет всё больше переходить на бесфторовые изоляционные решения с GWP ниже 1. Siemens в настоящее время уже использует изоляционную среду Clean Air, состоящую из компонентов естественного воздуха, для замены традиционных фторсодержащих газов.

Миниатюризация оборудования также становится важным ограничением для проектов модернизации. Городские вторичные подстанции обычно не располагают дополнительной площадью, а системам нового поколения необходимо одновременно добавлять функции датчиков, связи, дистанционного управления и мониторинга. Siemens считает, что газоизолированное распределительное устройство при одинаковых технических параметрах занимает меньшую площадь, что позволяет завершить модернизацию без расширения площади существующего здания подстанции. В дальнейшем цифровые подстанции будут дополнительно оснащаться электрическими панелями управления, стандартизированной предварительной разводкой, унифицированными интерфейсами, системой контроля напряжения VDIS, а также онлайн-мониторингом ключевых параметров электросети.

На эксплуатационном уровне облачные платформы и аналитика на основе ИИ будут постепенно подключаться к системе данных вторичных подстанций. За счёт централизованной обработки данных о состоянии оборудования и режимах работы электросети можно будет заблаговременно выявлять пиковые нагрузки, планировать техническое обслуживание и формировать инвестиционные планы. Siemens также предлагает, чтобы в будущем распределительное оборудование среднего напряжения нуждалось в дальнейшей стандартизации, включая унификацию вспомогательного напряжения и напряжения цепей управления, сокращение различий между моделями оборудования, стандартизацию интерфейсов и упрощение типовых испытаний, что позволит сократить сроки поставки цифровых подстанций.