Каскад Вуоксинских ГЭС (далее КВГЭС) расположен в Выборгском районе Ленинградской области на реке Вуокса – наиболее мощной реке Карельского перешейка.
В состав КВГРЭС входят Лесогорская ГЭС (четыре гидрогенератора) с установленной мощностью 118 МВт и Светогорская ГЭС (четыре гидрогенератора) с установленной мощностью 122 МВт.
КВГЭС является базовым источником энергоснабжения Карельского перешейка, осуществляющего выработку электроэнергии для передачи в энергосистему России и покрытия графика нагрузки региона. Кроме этого, КВГЭС по специальному графику может передавать до 120 МВт электрической мощности в энергосистему Финляндии. Поэтому существует режим работы КВГЭС, при котором одна часть генераторов работает в энергосистему России, другая часть работает в энергосистему Финляндии.
Заказчиком (ПАО «ТГК-1») сформулированы основные недостатки существующего процесса перевода генераторов:
- длительность переключений в электрических цепях КВГЭС для работы в энергосистему Финляндии, выполняемых оперативным персоналом, составляет 24 часа,
- для синхронизации с энергосистемой Финляндии необходим перевод генераторов в режим холостого хода, суммарная длительность работы в котором, в соответствии с техническими условиями завода-изготовителя, имеет серьезные ограничения.
Создание системы автоматического перевода (САП) части генераторов КВГЭС для работы на экспорт энергии и обратно в энергосистему России предназначено для решения следующих задач:
- существенно сократить время переключений,
- выполнить перевод генераторов из одной энергосистемы в другую с исключением режима холостого хода,
- осуществить переключения персоналом одной смены,
- минимизировать возможные ошибки оперативного персонала при переключениях в первичных и вторичных электрических цепях обеих ГЭС,
- увеличить межремонтный период работы оборудования ГЭС,
- повысить надежность работы ГЭС за счет оптимизации режимов работы гидрогенераторов и энергосистемы в процессе их переключений для работы в Финляндию и обратно,
- повысить экономический эффект от работы на экспорт.
Для повышения надежности Светогорской ГЭС предусмотрена установка современного оборудования вместо устаревшего:
- микропроцессорные защиты линий электропередач и генераторов,
- шкафы управления выключателями и разъединителями,
- устройства противоаварийной автоматики (АЛАР, АОПО),
- трансформаторы тока и напряжения, а также их фундаменты с учетом выполненных геологических изысканий.
С учетом замены устаревшего оборудования и отсутствия на КВГЭС АСУ ТП ЭТО, основным техническим решением для реализации автоматического перевода части генераторов обеих ГЭС на работу в энергосистему Финляндии и обратно, принята концепция автоматической синхронизации энергосистем с предварительным выполнением оперативных переключений по подготовке схемы первичного оборудования и переключений во вторичных цепях оперативным персоналом станции. Предусмотрен перевод генераторов из одной энергосистемы в другую без останова с исключением их работы региона на холостом ходу, при этом синхронизация осуществляется способом улавливания синхронизма.
Для выполнения перевода генераторов в энергосистему Финляндии и обратно на каждой ГЭС предусмотрена установка шкафа САП, в котором реализованы логические программы перевода любого одного или двух генераторов Светогорской ГЭС и одного, двух или трех выбранных генераторов Лесогорской ГЭС. Максимальное количество генераторов КВГЭС, одновременно работающих в Финляндию, может составлять пять. В программах САП, а их более 40, предусмотрены все возможные сочетания генераторов обеих ГЭС, участвующих в переводе. Для выполнения этих программ в САП поступает вся необходимая информация о текущем состоянии управляемого оборудования, формируются и выдаются команды управления с проверкой условий их выполнения на каждом шаге. Принятые решения позволяют осуществить перевод генераторов каждой ГЭС независимо или одновременно.
Вся информация о текущих режимах работы электрической схемы ГЭС, выборе переключаемых генераторов, переключениях в оперативных цепях, состоянии коммутирующего оборудования, работе основного оборудования передается на операторскую станцию центрального пульта управления каждой ГЭС.
Проект предполагается внедрить в две очереди в 2022-2023 годах.