Номера

2017

2016

2015

2014

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2006

Главная / №4 (76) Июль-Август 2017 / Проекты

Как спроектировать «умную» подстанцию

По многим причинам проектирование электрических подстанций в России — процесс в известной степени зарегулированный, а потому архаичный. Ниже разберемся, что именно тормозит развитие отрасли в нашей стране и чему мы можем научиться у более продвинутых коллег из Китая.

Оборудование и программное обеспечение для проектирования электростанций по всему миру становится более интеллектуальным и многозадачным с каждым днем. Только вот нормативная база за прогрессом поспевает не везде. В России процесс внедрения инновационных решений постоянно сталкивается с «бюрократическим айсбергом»: из-за несоответствия новых подходов старым ПУЭ и другим нормам подстанционное проектирование в нашей стране застряло на уровне двадцати летней давности.

Проблема № 1. Устаревшие нормы проектирования подстанций

Российские специалисты в сфере проектирования и строительства электрических подстанций уже несколько лет обсуждают на «круглых столах» и других профессиональных площадках необходимость обновления нормативной базы. Сейчас вопросы несоответствия между качеством результата и правилами, обязательными к исполнению, а также классом ПО и электрооборудования в нашей стране актуальны как никогда прежде.

Нормативная документация, в том числе «Правила устройства электроустановок», которыми обязаны пользоваться специалисты в области электроэнергетики, были разработаны еще в Советском Союзе. Мелкие изменения в нормативы вводятся редко и неохотно. Самые новые разделы переработанных ПУЭ датируются началом нулевых: даже за это время технологии и техника шагнули далеко вперед. На арене разработки подстанций появились новые решения для программного обеспечения, новые технологии проектирования, новые конструкционные материалы и новые эксплуатационные требования к электротехническому оборудованию.

Отдельные российские сетевые операторы и энергетические компании вроде ПАО «ФСК ЕЭС» и МРСК Центра пытаются нивелировать нормативные проволочки и разрабатывают собственные технические требования для проектировщиков, инженеров и строителей. Однако внутренние стандарты организаций носят рекомендательный характер и не умаляют острую потребность в глубокой переработке общего профессионального регламента, который очевидно устарел. Более того, большинство экспертов сходятся во мнении, что в будущем нормативы отрасли нужно обновлять хотя бы раз в год и обязательно бесплатно уведомлять всех заинтересованных лиц об изменениях. Это необходимо, чтобы успевать за темпами развития электроэнергетической сферы в мире.

3D-модель подстанции Miaoshan напряжением 220 кВ в китайской провинции Хубэй

Проблема № 2. Сложность адаптации типовых проектов подстанций

В советском понимании «типовой проект» предполагал детальную проработку решения узкоспециализированными организациями, глубокую экспертизу, многоуровневые согласования и законодательное разрешение на применение. В современных условиях всю эту цепочку пройти фактически невозможно: одни только временные затраты нереалистичные. По большому счету создать типовой проект, подходящий подо все сетевые подстанции в России, сегодня нельзя: слишком много индивидуальных факторов.

Сейчас почти каждой проектной организации в России приходится перерабатывать старые типовые проекты и адаптировать их к новой технике. Это влечет за собой огромные потери времени и денег.

Одни эксперты считают, что под современное оборудование для подстанции нужно разрабатывать принципиально новые типовые проекты с установочными чертежами нового современного оборудования и ПО, и это необходимое условие для унификации и внедрения прогрессивных технологических решений. Другие специалисты полагают, что более разумно создавать индивидуальные проекты для каждого объекта на основе унифицированных проектов. Индивидуальные проекты, прикрепленные к конкретному заказчику, но доступные для повторного применения, проще и быстрее дорабатывать и адаптировать к современным реалиям.

Проблема № 3. Согласование проектной документации

В России отдельную сложность составляет согласование проекта с государственной экспертизой. За последние десятилетия ощутимо изменилась сама структура индустрии энергетики: внедряя передовые современные решения, исполнителям приходится прилагать массу усилий, чтобы убедить и заказчика, и контролирующие органы в уместности, качестве, адекватности и выгодности своих предложений.

Часто бюрократический барьер взять не удается, да и сами заказчики с большой опаской относятся к идеям, не отраженным в регламенте. Кроме того, существующие типовые проекты не масштабируются для разработки и выпуска требуемой проектной документации.

В своей работе госэксперты опираются на Постановление Правительства РФ №87 от 16.02.2008, которое определяет требования к объему, составу, содержанию и оформлению проектной документации. На деле этот документ скорее заточен под проектную документацию промышленных предприятий — для проверки проектной документации подстанций он подходит в меньшей степени. Решать формальные вопросы соответствия большинство проектных организаций в России стараются еще до замечаний от экспертов. Некоторые предприятия создают собственную базу чертежей на основе принятых типовых серий и чертежей заводов-изготовителей. Все это сложно в реализации и нередко ресурсы тратятся впустую.

Проблему несоответствия между современным уровнем развития технологий и нынешними типовыми проектами, и нормативной базой может и должно решить государство.

Нынешние российские нормативы и правила в большинстве случаев не позволяют использовать инновации в проектировании подстанций, поэтому общий регламент и требования к проектной документации, по мнению экспертов-практиков, нужно пересмотреть и переработать комплексно.

Поскольку в энергетике Российской Федерации сейчас сосуществует множество раздробленных собственников, единые нормативные документы могут быть разработаны, согласованы и отражены в официальных документах исключительно на федеральном уровне. У некоторых производителей оборудования и ПО есть свои разработки проектных решений. Их опыт стоит учесть при создании новых типовых проектов и общей технической политики, которая повысит эффективность, надежность и безопасность проектирования и техники передачи электроэнергии в России.

Моделирование реальности китайской подстанции через приложение ContextCapture

Помимо этого, особого внимания требует задача повышения осведомленности отечественных проектировщиков и производителей ПО и оборудования об инновациях в технологической, технической и нормативной сферах. В этой связи интересно рассмотреть проект китайской подстанции Hubei Electric Engineering: этот кейс дает прекрасный пример интеллектуального новаторского проектирования электрических подстанций в мире.

Опыт проектирования в Китае

Китайская компания Hubei Electric Engineering сэкономила 2 миллиона юаней при строительстве подстанции Miaoshan напряжением 220 кВ в провинции Хубэй. Впечатляющего сокращения стоимости проекта удалось добиться благодаря инновационным решениям Bentley Systems для трехмерного проектирования.

Трансформаторная подстанция внутренней установки обошлась дочерней компании POWERCHINA Limited (НЕЕС) в 172 миллиона юаней. Планируется, что к 2030 году она обеспечит напряжение в 400 000 киловольт — это значит, что у жителей Уханя появится надежный и экологически безопасный источник электроэнергии.

Объем проектных работ включал в себя:

  • создание единой информационной 3D-модели;
  • проектирование трехэтажного технического здания;
  • три набора трансформаторов мощностью 240 мегавольт-ампер с отходящими линиями 220, 110 и 10 кВ.

Главная задача, которая стояла перед Hubei Electric Engineering Corporation на момент начала проекта, — эффективная работа в условиях ограничений города Ухань в зоне Восточного озера в китайской провинции Хубэй. Чтобы реализовать этот проект, нужно было наладить процесс междисциплинарного проектирования. Только таким образом можно было избежать конфликтов в компактном здании, которое состоит из двух надземных этажей, одного этажа под землей и коридора с подземными кабелями различного напряжения.

Решение задачи компания НЕЕС доверила инструментам Bentley Systems для многопрофильного цифрового 3D-проектирования. Это программное обеспечение позволяет выполнять проектирование электрической, общегражданской и строительной систем, а также систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Результат налицо: технология трехмерного проектирования от Bentley Systems значительно улучшила качество и точность выполнения проекта.

В итоге Hubei Electric Engineering сэкономила:

  • 50 рабочих дней в процессе проектирования;
  • 50 тысяч юаней расходов в ходе реализации проекта;
  • 2 миллиона юаней затрат на исправление ошибок проектирования: избежать переделок удалось как минимум в 10 случаях;
  • 15 рабочих дней в процессе строительства: так как модели были преобразованы в трехмерные PDF-файлы, разным участникам проекта было удобно обмениваться информацией без лишних проволочек.

Благодаря инновационным решениям Bentley Substation, AECOsim Building Designer, Bentley Raceway and Cable Management, ProStructures и ProjectWise компания НЕЕС разработала детальную 3D-модель здания, оборудования и десятков кабелей высокого напряжения, которые обеспечивают надежную работу подстанции Miaoshan.

Основные достоинства выбранного решения для проектирования китайской подстанции:

  • использование принципа реляци-онности (схема – 3D-модель – чертеж – отчеты): изменили данные в одном месте — информация автоматически меняется во всех зависимых;
  • взаимодействие на единой платформе Microstation, что позволяет реализовать комплексную работу смежных специальностей;
  • единая база данных с возможностью гибкой настройки шаблонов и форм под стандарты пользователя.

Решения компании Bentley Systems широко используются для поддержки инфраструктуры в течение всего ее жизненного цикла, т.е. при проектировании, строительстве и эксплуатации. Объекты электроэнергетики, в частности, подстанции, представляют собой целый комплекс инженерно-технических сооружений, для реализации которых необходимо организовать взаимодействие между такими дисциплинами, как архитектура, металлоконструкции, коммуникации и электрика. Технология Bentley Systems позволяет выполнить весь этот комплекс работ на единой платформе с интеллектуальной передачей данных.

Чтобы смоделировать реальность с окружающими подстанцию зданиями, Hubei Electric Engineering использовала ContextCapture. Это программное обеспечение позволило выбрать оптимальное расположение станции и снизить негативное воздействие на окружающую среду.

Платформа для совместной работы ProjectWise позволила проектной команде работать в единой среде данных, сократить число междисциплинарных конфликтов и, как следствие, повысить эффективность проекта.

В ближайшие несколько лет подстанция Miaoshan оптимизирует энергосистемы высокотехнологичной зоны, а значит, станет стабильным источником электроэнергии для более чем 400 тысяч жителей Уханя.

Перспективы развития

Среди бесспорных преимуществ использования САПР в проектировании подстанций стоит выделить возможности автоматического формирования отчетной документации по заданным нормативам. Это особенно важно в бюрократических реалиях нашей страны. Используя автоматизированные инструменты Bentley, пользователи по всему миру экономят 40% времени на подготовке отчетности.

Еще одно инновационное преимущество платформы — создание проектной документации и 3D-модели объекта путем конфигурирования типовых решений.

После непродолжительной адаптации пользователи достигают еще более значительной экономии времени в разработке. Этому есть яркие примеры и на отечественном рынке. В частности, российский проектный институт ТюменНИИгипрогаз уже имеет опыт электротехнического проектирования, которым делится на своих вебинарах.

Заключение

Очевидно, нормы проектирования электрических подстанций в России нуждаются в глубоком обновлении и переработке. И у проектных организаций есть конкретные предложения по оптимизации процесса проектирования подстанций, включая изменение подхода к разработке типовых проектов, междисциплинарному сотрудничеству, выпуску технической документации и ее согласованию на государственном уровне. Из опыта зарубежных коллег — в частности, из кейса проектирования подстанции в китайской провинции Хубэй — тоже есть что позаимствовать. Например, новаторский подход к выбору современных инструментов проектирования, которые позволяют комплексно работать над трехмерной моделью объекта на базе единой платформы, автоматически создавать проектную документацию в нужном формате, избегать финансовых и экологических рисков и экономить время и бюджет.

Евгений УЛАНОВ,
инженер по приложениям
Bentley Systems