Итак, интерконнекторы. Об них постоянно упоминают украинцы и любители потрындеть в энергочатах, когда речь заходит об энергосвязях Украины и Европы. Что же это такой за зверь?
А в данном конкретном случае, собственно, никакого зверя-то и нет. Дело в том, что энергосистемы Украины и Европы с 16 марта 2022 года работают синхронно (чем украинцы очень сильно гордятся, а вот причастные европейцы уже, наверное, не очень). Соответственно, они подключены друг к другу напрямую, безо всяких там вставок постоянного тока.
То есть вся интерконнекторность заключается в передаче данных по перетоку (напряжения и силы тока (т.е. мощности) на обеих подстанциях) куда надо для дальнейшего оформления в деньги. Можно, конечно, было бы воткнуть прямо на границе какой-нибудь переключательный пункт для съёма совсем уж точной информации и возможности отключения в случае чего, но до такого, по крайней мере здесь, дело не дошло.
Таким образом, под термином «интерконнектор» в случае параллельной синхронной работы энергосистем скрывается банальная линия электропередачи, банально подключенная к двум банальным подстанциям по разные стороны границы. Совсем другая картина открывается в случае параллельной несинхронной работы.
Как было написано в первой части, для несинхронного присоединения энергосистем используются вставки (ВПТ) или передачи (ППТ) постоянного тока.
Принципиально они ничем не отличают, только длиной. В ВПТ собственно проводник, по которому протекает постоянный ток, имеет длину максимум несколько метров, поэтому это обычная ошиновка. В ППТ речь идёт о километрах (вплоть до сотен, а в случае воздушных линий – и тысяч), поэтому там имеется полноценная кабельная (или воздушная) линия.
Ещё одно отличие ВПТ от ППТ – это количество преобразовательных (на которых переменный ток преобразуется в постоянный или наоборот) подстанций (ППС). Стоп, а что у нас на этих подстанциях вообще находится?
Преобразовательная подстанция, помимо обычного набора традиционной подстанции – распредустройств, силовых трансформаторов, ОПУ и т.д., имеет в своём составе ещё устройства для преобразования постоянного тока в переменный – преобразователи, в основе которых лежит тот или иной выпрямитель электрического тока.
Соответственно, в случае ВПТ оба преобразователя находятся на одной подстанции, а в случае ППТ – на двух разных.
ВПТ имеет несколько серьёзных плюсов:
1) разделяет связанные энергосистеме по частоте (постоянный ток не имеет частоты);
2) передаёт только активную (полезную) мощность;
3) регулировка этой мощности настолько хороша, что при соответствующих условиях (приток и отток необходимой мощности) может обеспечить крайне стабильный переток мощности – например, работа ВПТ на транзите Азербайджан – Грузия – Турция.
У ППТ имеется ещё один солидный плюс – увеличенная (по сравнению с передачами переменного тока) пропускная способность. Это обуславливается несколькими причинами, из которых наибольшее значение имеет отсутствие реактивной мощности.
Дело в том, что у линий переменного тока есть некий паразит, начисто отсутствующий в линиях постоянного тока – реактивная мощность. В приемлемых количествах реактивная мощность совсем не паразит, а вполне себе полезная штука, но проблема в том, что в силу конструктивных особенностей, ЛЭП сами её генерируют (соответственно, чем длиннее линия – тем больше она производит этой самой мощности). Особенно хорошо это дело получается у линий сверхвысокого напряжения, и вообще отлично – у кабельных линий сверхвысокого напряжения. Так как реактивная мощность – это всё равно мощность, выражающаяся в некоторой силе тока, предельное значение которой для проводника ограничено, то при больших протяжённостях кабельных линий она просто забивает собой передаваемую активную (полезную) мощность. Поэтому кабельные линии сверхвысокого напряжения сильно ограничены по длине, как правило, они не более нескольких десятков километров.
Но, судя потому что ВПТ, прямо скажем, распространены не сильно широко (например, на стыке континентальной европейской энергосистемы UCTE и постсоветской (это 2300 км по прямой) находятся целых две сухопутных подстанции с ВПТ – Алитус (Литва) и Черноморская (Грузия), кроме них имеется ещё одна именно вставка – между постсоветской и североевропейской (конкретнее – финской), ППС 400/330/110 кВ Выборгская), имеются и значительные минусы. Во-первых, это техническая сложность.
Во-вторых (первое следствие из во-первых) – это весьма недешёвое удовольствие. В-третьих (второе следствие) – серьёзное проседание надёжности передачи по подобной линии, чисто по причине куда большего числа элементов. В-четвёртых, за счёт отсутствия прямой связи между энергосистемами, необходимо обеспечивать дополнительные каналы связи (например, банальная ВЧ-связь через ВПТ, естественно, работать не будет), что увеличивает время прохождения сигналов между энергосистемами, т.е. их реакцию на возможное воздействие. В-пятых, чисто техническая засада – ВПТ, как и любой потребитель постоянного тока (та же тяговая подстанция) сильно ухудшает качество электроэнергии примыкающих энергосистем.
Выпрямители сильно искажают форму электрического сигнала (в идеале – синусоиды), насыщая систему высшими гармониками, которые негативно влияют на её работу.
Таким образом, ВПТ применяют только при достаточном обосновании. ППС 400/330 кВ Алитус построили чисто для связи прибалтийской (литовской её части) энергосистемы с континентальной европейской (конкретно польской) в условиях невозможного на тот момент отсоединения Прибалтики от ЕЭС России и с учётом перспективного синхронного подключения. ППС 500/400 кВ Черноморская – для обеспечения транзита Азербайджан – Турция, в условиях нежелания закавказских стран отключаться от ЕЭС России. А ППС 400/330/110 кВ Выборгская строилась для выдачи электроэнергии в нейтральную на тот момент (1980 год) Финляндию.
А вот ППТ применяются широко, и тут дело в том, что им как раз просто нет альтернативы. Всё дело в описанном выше ограничении по применения сверхвысоковольтных кабельных линий переменного тока.
А как же Крымский энергомост? И ведь это не единственный пример подводных кабелей в России (Кронштадт, Валаам). Наши кабельные линии как раз ещё укладываются в диапазон эффективности – они либо короткие (Крымский энергомост (4хКЛ 220 кВ) – около 15 км), Кронштадт (35 и 110 кВ) – ещё меньше), либо небольшого напряжения (тот же Кронштадт или Валаам, 35 кВ (50 км)).
Для подводных кабельных линий характерны весьма солидные протяжённости (например, КЛ 500 кВ Норвегия – Великобритания имеет длину около 600 км), поэтому они в большинстве своём выполняются именно на постоянном токе. Например, в Европе имеется всего несколько высоковольтных подводных кабельных линий переменного тока, и все соответствуют заявленным ограничениям: либо короткие – через Гибралтар, Эрезунд, Мессинский пролив, либо небольшого вольтажа – на Борнхольм, между Балеарскими островами, между греческими островами. И куда больше ППТ – через Северное, Балтийское, Средиземное моря.
Если коротко подытожить – то синхронность/несинхронность подключения разных энергосистем друг другу можно определить по виду подстанций по разным концам трансграничных ЛЭП. Если ПС выглядят как обычно, то данные энергосистемы могут быть подключены только синхронно. Если же хотя бы на одной из них имеется что-то здоровое и непонятное, то скорее всего, это окажется преобразователь – соответственно, энергосистемы подключаются несинхронно. Картинка для закрепления темы и прелюдия к следующей части.
Продолжение следует…
Часть первая. Энергосистема. Синхронная и несинхронная работа
Часть третья. Примеры объединений энергосистем и их борьба между собой