ОПУ в энергетике: что это такое на подстанции, состав

Автор статьи: Владимир Ледок, технический директор по производству LK Energy Group.
Отвечает за производство щитового оборудования и блочно-модульных изделий — НКУ, панелей собственных нужд, щитов оперативного тока и общеподстанционных пунктов управления (ОПУ) для подстанций и солнечных электростанций.

ОПУ (общеподстанционный пункт управления) — это отдельное здание или помещение на территории электрической подстанции, где сосредоточены устройства управления, релейной защиты и автоматики, учёта электроэнергии, связи и щиты собственных нужд. Если распределительные установки и силовые трансформаторы — это «мышцы» подстанции, то ОПУ — её мозг и нервный центр: сюда сходятся контрольные кабели от всего силового оборудования, отсюда персонал и автоматика контролируют состояние подстанции и управляют ею.

Что такое ОПУ и зачем он нужен на подстанции

На подстанции 35–110 кВ силовое оборудование рассредоточено по территории: трансформаторы, выключатели, разъединители, трансформаторы тока и напряжения стоят на открытой распределительной установке или в отдельных ячейках. У каждого из этих аппаратов есть вторичные цепи — защита, управление, сигнализация, измерение. Управлять подстанцией «возле каждого аппарата» невозможно и опасно, поэтому все вторичные цепи собирают в одном месте — в общеподстанционном пункте управления.

ОПУ решает сразу несколько задач:

Единый центр управления: из одного помещения видно состояние всех присоединений подстанции; отсюда включают и отключают выключатели, снимают показания, квитируют сигнализацию.
Нормальные условия для аппаратуры: микропроцессорные терминалы РЗА, аппаратура связи и АСУ ТП чувствительны к температуре, влаге и пыли — в отапливаемом помещении ОПУ они работают в паспортных условиях.
Рабочее место персонала: на подстанциях с дежурным персоналом в ОПУ размещают оперативный пункт; на подстанциях без постоянного дежурства сюда приезжает оперативно-выездная бригада.
Живучесть вторичных систем: в ОПУ стоит аккумуляторная батарея со щитом постоянного тока — защиты и управление выключателями сохраняют питание даже при полной потере переменного напряжения на подстанции.

Что размещают в ОПУ: состав оборудования

Конкретный перечень определяет проект подстанции, но типовой набор для ПС 35–110 кВ выглядит так.

Панели РЗА. Шкафы релейной защиты и автоматики трансформаторов, линий и шин: защиты от коротких замыканий и перегрузок, автоматика повторного включения, автоматический ввод резерва собственных нужд. На современных объектах это микропроцессорные терминалы, на старых подстанциях до сих пор работают релейные панели с электромеханическими реле.

Панели управления и сигнализации. Ключи управления выключателями, мнемосхема подстанции, центральная сигнализация аварийных и предупредительных событий. На новых подстанциях их всё чаще заменяет автоматизированное рабочее место оператора в составе АСУ ТП.

Щит собственных нужд 0,4 кВ (ЩСН). Распределяет переменный ток на нужды самой подстанции: обогрев приводов выключателей и шкафов наружной установки, освещение, вентиляцию, питание зарядных устройств. Питается от трансформаторов собственных нужд, как правило — от двух, с резервированием.

Щит постоянного тока (ЩПТ) и аккумуляторная батарея. Источник оперативного тока — чаще всего 220 В постоянного тока. Аккумуляторная батарея с зарядно-подзарядными устройствами питает цепи защиты, управления и сигнализации и аварийное освещение. Это самая ответственная система ОПУ: без оперативного тока подстанция «слепнет» — защиты не отключат повреждение.

АСКУЭ. Шкафы коммерческого учёта электроэнергии: счётчики по присоединениям, устройство сбора и передачи данных для расчётов на рынке электроэнергии.

Связь, телемеханика, АСУ ТП. Аппаратура передачи телесигнализации, телеизмерений и телеуправления диспетчеру сети, каналы связи (оптоволокно, радио, на старых ПС — высокочастотная связь по ЛЭП), серверы и контроллеры АСУ ТП подстанции.

Вспомогательные системы. Отопление, вентиляция или кондиционирование, рабочее и аварийное освещение, охранная и пожарная сигнализация.

Оборудование в ОПУ	Назначение
Панели РЗА	Защита трансформаторов, линий и шин от коротких замыканий и анормальных режимов; противоаварийная автоматика
Панели управления и сигнализации / АРМ оператора	Оперативные переключения, контроль состояния присоединений, аварийная и предупредительная сигнализация
Щит собственных нужд 0,4 кВ (ЩСН)	Питание переменным током обогрева приводов, освещения, вентиляции, зарядных устройств
Щит постоянного тока (ЩПТ) + аккумуляторная батарея	Оперативный ток 220 В для цепей защиты, управления и аварийного освещения — независимо от наличия переменного напряжения
Шкафы АСКУЭ	Коммерческий учёт электроэнергии, передача данных для расчётов на рынке
Аппаратура связи и телемеханики, АСУ ТП	Передача телесигнализации, телеизмерений и телеуправления диспетчеру; автоматизированное управление подстанцией
Системы жизнеобеспечения	Отопление, вентиляция, освещение, охранно-пожарная сигнализация помещения

Конструктив: капитальное здание или блочно-модульный ОПУ

Исторически ОПУ — это капитальное здание из кирпича или железобетона, которое возводят на площадке подстанции. Такой вариант применяют до сих пор, но у него длинный строительный цикл с «мокрыми» процессами, а монтаж и наладка оборудования начинаются только после завершения строительства.

Современная альтернатива — блочно-модульный ОПУ: здание из металлического каркаса с сэндвич-панелями, которое состоит из одного или нескольких транспортабельных модулей. Главное преимущество — заводская готовность: панели РЗА, щиты собственных нужд и оперативного тока монтируют, обвязывают межшкафными соединениями и проверяют ещё на производстве. На объекте остаётся установить модули на подготовленный фундамент, состыковать их и подключить внешние кабели через кабельные каналы или двойной пол. Это заметно сокращает строительный цикл на площадке и переносит основной объём контроля качества в заводские условия.

Где применяют ОПУ

Общеподстанционный пункт управления — атрибут подстанций, где объём вторичных цепей уже не помещается в сами распределительные шкафы:

Подстанции 35 кВ и 110 кВ: сетевые и потребительские ПС промышленных предприятий — классическая сфера применения ОПУ, как отдельного здания или помещения в совмещённом здании с ЗРУ.
Подстанции выдачи мощности электростанций: на крупных солнечных и ветровых электростанциях ОПУ строят при повышающей подстанции 35/110 кВ; здесь же размещают АСУ ТП станции, через которую диспетчер управляет выдачей мощности.
Реконструкция действующих подстанций: при замене устаревших панелей РЗА и щитов часто обновляют весь ОПУ; блочно-модульное исполнение позволяет поставить новый пункт управления рядом с действующим и переключить присоединения поэтапно.

Изготовление ОПУ под проект

ОПУ — изделие проектное: состав панелей, схема собственных нужд, тип оперативного тока, компоновка помещений и даже количество модулей зависят от конкретной подстанции. Рабочий порядок такой: проект или опросный лист → компоновка здания и однолинейные схемы щитов → изготовление панелей и блочно-модульного здания → заводская сборка, обвязка и проверка → доставка и монтаж на фундамент заказчика. Мы изготавливаем общеподстанционные пункты управления (ОПУ) на собственном производстве в Одессе — вместе со щитами собственных нужд, щитами оперативного тока и прочей начинкой по проекту заказчика.

Частые вопросы

Чем ОПУ отличается от ЗРУ?

ЗРУ (закрытое распределительное устройство) — это помещение с силовыми ячейками КСО или КРУ, через которые проходит первичный ток: здесь коммутируют и распределяют саму электроэнергию. ОПУ работает со вторичными цепями — защитой, управлением, учётом, связью. На многих подстанциях их совмещают в одном здании: часть помещений — ЗРУ с ячейками, часть — ОПУ с панелями РЗА и щитами.

На каждой ли подстанции есть ОПУ?

Нет. На небольших подстанциях 6–10/0,4 кВ и КТП отдельный пункт управления не нужен — защита, управление и учёт помещаются в самих распределительных шкафах. ОПУ появляется там, где объём вторичных систем велик: как правило, на подстанциях 35 кВ и выше и на подстанциях выдачи мощности электростанций.

Какой оперативный ток используют в ОПУ?

Самое распространённое решение для ПС 35–110 кВ — постоянный оперативный ток 220 В от аккумуляторной батареи с зарядно-подзарядными устройствами: цепи защиты и управления выключателями остаются в работе даже при полной потере переменного напряжения на подстанции. На более простых объектах применяют также выпрямленный или переменный оперативный ток — тип определяет проект.

LK Energy Group изготавливает общеподстанционные пункты управления в блочно-модульном исполнении и щитовое оборудование для них — панели собственных нужд, щиты оперативного тока, шкафы учёта — на собственном производстве в Одессе. Детали — на странице общеподстанционные пункты управления (ОПУ); под ваш проект посчитаем по опросному листу — свяжитесь с нами.

ОПУ: общеподстанционный пункт управления — что это и состав