К числу аварий МВ относят: выгорание ячеек КРУ с повреждением всего находящегося в ячейке оборудования, включая и сам МВ, повреждение кабельных разделок и коммутируемого выключателями оборудования (электродвигатели, являющиеся приводами технологических механизмов, насосов, силовые трансформаторы 6/0,4 кВ), стоимость которого на порядки выше стоимости выключателя. Еще одним аргументом в пользу целесообразности модернизации служит тот факт, что МВ уже много лет как сняты с производства, в результате возник дефицит запасных частей для их ремонта. Замена масляных выключателей на вакуумные позволяет использовать демонтированные МВ в качестве запасных частей для ремонта остающихся.
Модернизация подстанций происходит как в полном, так и в частичном объеме. В первом случае осуществляется полная замена ячеек на современные конструктивы с применением вакуумных элегазовых выключателей, аналогичных по габаритам и присоединительным размерам, для сохранения существующей строительной части и расположения кабельных каналов. В 2003 году по такой схеме прошла модернизация КРУ-6 кВ на ПС-39 (АНОФ-2), где смонтировали новые ячейки КСО-289 с вакуумными выключателями «Эволис» и блоками релейной защиты на микропроцессорной основе «Sepam 1000+».
Второй вариант предусматривает замену только основных элементов ячеек (коммутационных аппаратов, релейной защиты). Наиболее ответственным и в то же время самым уязвимым компонентом подстанции является высоковольтный выключатель, поэтому все внимание эксплуатирующей службы направлено на поддержание его в работоспособном состоянии. Все остальные элементы, такие как металлоконструкция существующих ячеек, шины, изоляторы, находятся в удовлетворительном состоянии и допускают дальнейшую их эксплуатацию в течении не менее 25 лет, что соответствует расчетному сроку эксплуатации встраиваемых выключателей. В связи с таким подходом родилась на свет так называемая технология «ретрофита» (замена коммутационного оборудования в условиях действующей подстанции). Модернизация по этому варианту обходится в несколько раз дешевле, чем реконструкция с полной заменой ячеек. Примером может служить замена масляных выключателей на вакуумные «Эволис» и блоками релейной защиты на микропроцессорной основе «Sepam 1000+» на технологическом оборудовании дробильного отделения первой очереди АНОФ-2 (подстанции № 4,5,6).
Для модернизации подстанций низкого напряжения применимы те же подходы. При полной замене электротехнической части низковольтной подстанции используются модульные конструкции распределительных щитов типа CUBIK и коммутационное оборудование ведущих мировых производителей. Щиты этого типа предназначены для распределения электрической энергии, управления и защиты.
Частичная замена электротехнической части низковольтной подстанции ведется также по технологии ретрофита. В основном замене подлежат выключатели типа АВМ (АВМ10, АВМ15, АВМ20) производства АО «Контактор», снятые с производства в 1986 году, ими еще в советские времена было укомплектовано большинство КТП 6/0,4 кВ предприятия.
В условиях действующего предприятия основной проблемой при выполнении электротехнических операций является ограниченность времени отключения подстанции по технологическим причинам при работе с ошиновкой. Применяя типовые отработанные решения и используя современный инструмент для обработки шин (резка, гибка, пробивка отверстий), удалось максимально сократить время проведения монтажных работ. Как пример – выполнение ретрофита в ТП-2 ККД на АНОФ-2 в течение одной рабочей недели.
5. Внедрение блочных подстанций наружной установки 35/6 кВ
Серьезные проблемы возникли у предприятия с электроснабжением карьеров Восточного рудника. При строительстве и первые годы эксплуатации оно осуществлялось по традиционной схеме – через карьерную подстанцию 35/6 кВ и бортовые кабельные эстакады с несколькими стационарными РП-6 кВ. Недостатками данной схемы являлись: сравнительно небольшая распределительная мощность, значительные токи замыкания на землю (с вытекающей отсюда необходимостью компенсации), низкая надежность, повреждаемость при взрывных работах. Положение усугублялось тем, что Коашвинский карьер сильно обводнен, при достижении высоты подъема 200 м мощность водоотливных установок возросла до 15 МВт. Обеспечение подобных токоприемников по существующей схеме стало затруднительным и сопровождалось большими потерями.
Был подготовлен проект строительства новой подстанции 150/35/6 кВ на границе отработки карьера и еще одной капитальной подстанции 35/6 кВ на южном борту карьера. Однако, вскоре наступили кризисные 90-е годы, время было упущено, а горные работы подошли вплотную к кабельным эстакадам восточного борта. Тогда и было принято решение по принципиально новому варианту электроснабжения карьера – бортовыми линиями 35 кВ (отпайки линий ЛК-30,31) с коротким (10-15 лет) сроком службы и установкой блочных подстанций (ПС-378,379) 35/6 кВ. Распределение нагрузок по трем гальванически развязанным узлам питания сняло проблему предельных токов замыкания на землю и позволило перейти к режиму эффективно заземленной нейтрали.
В январе 2004 года на Восточном руднике введена в эксплуатацию узловая подстанция ПС-416. Ее характерной чертой является возможность быстрого монтажа и длительной безаварийной эксплуатации в тяжелых климатических условиях. Подстанция оснащена централизованной системой управления, что позволяет эксплуатировать ее в необслуживаемом режиме и коммутационными аппаратами Siemens и Schneider.
Подстанция – контейнерного типа, она состоит из трех модулей, транспортируемых отдельно и соединяемых между собой отдельно на месте установки подстанции. Распределительное устройство – пристенного исполнения, встроенное в контейнер, состоит из 16 ячеек. Ячейки оснащены вакуумным выключателем в выдвижном исполнении, измерительными трансформаторами тока, заземлителем, емкостными изоляторами с указателем напряжения, разрядниками, измерительными трансформаторами напряжения, трансформаторами собственных нужд.
Одним из узких мест электроснабжения Восточного рудника являлось питание четырех карьерных подстанций (ПС-353,354,378,379) от двух тупиковых линий 35 кВ, повреждение которых приводило к остановке работы карьеров рудника. Введение в эксплуатацию узловой модульной подстанции ПС-416 позволило повысить надежность электроснабжения рудника, так как теперь эти карьерные подстанции запитаны по своим линиям 35кВ от ПС-416, которая в свою очередь имеет питание по четырем линиям 35 кВ – ЛК-30,31,80,81.
На данной подстанции впервые среди предприятий Кольского полуострова был применен кабель 35 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена Nexansи кабельной арматуры фирмы «Райхем». Кабель выпускается с медной или алюминиевой круглой уплотненной жилой сечением до 500 мм2 изоляцией из пироксидно-сшитого полиэтилена, экранами из полупроводящего материала и из медных проволок, поверх которых спирально наложена медная лента. Применение данного кабеля дает ряд преимуществ: значительно упрощается конструкция ОРУ-35 кВ, уменьшается площадь его открытой части, монтаж возможен при температуре -15 градусов, пропускная способность достигает 1000 А, значительно сокращается время на аврийно-восстановительные работы.
Перспективным для Восточного рудника в связи с расширением горных работ в направлении ПС-354 является внедрение передвижной подстанции 35/6 кВ с трансформатором 4 МВ·А, которую можно было бы устанавливать и подключать к линии 35 кВ в удобном месте.