Программа «Газпром нефти» против COVID-19

Подробнее
Цифровая энергетика — Журнал «Сибирская нефть» — №172 (июнь 2020)

Цифровая энергетика

На Новопортовском месторождении заработает первая в России цифровая электроподстанция

Текст:
Фото: Стоян Васев
Цифровая энергетика

Одно из приоритетных направлений стратегии развития «Газпром нефти» — цифровизация и автоматизация производственных и организационных процессов. Это в равной степени касается и добывающих, и нефтеперерабатывающих активов. В компании создаются цифровые модели отдельных установок и целых технологических процессов, внедряются элементы Индустрии 4.0, минимизируются количество ручного труда и необходимость присутствия людей непосредственно на производственных площадках. Такой подход позволяет по-новому работать с данными, повышать эффективность бизнеса, а также, что крайне важно сегодня, обеспечивать безопасность сотрудников и возможность их удаленной работы. Хороший пример — введение в эксплуатацию цифровых подстанций. В прошлом году такие подстанции начали внедрять на нефтеперерабатывающих заводах, а в этом — на одном из самых северных месторождений «Газпром нефти»

Добыча углеводородов в сложных климатических условиях, например в Арктике, — это отдельный кейс. Здесь мало просто закупить оборудование и начать бурить скважины. Каждый прибор, каждая технология должны соответствовать повышенным требованиям: выдерживать низкие температуры, обладать двойным запасом прочности. А еще здесь важно минимизировать человеческий труд, облегчить людям работу в тяжелейших условиях. Именно поэтому очень многие инновационные разработки «Газпром нефть» в первую очередь внедряет на своих заполярных активах, где потребность в постоянных улучшениях крайне высока. Один из примеров — цифровая подстанция «Север», монтаж оборудования которой закончился на Новопортовском месторождении. Подстанция не просто копирует аналогичные объекты, которых сегодня уже довольно много на Большой земле. Она полностью адаптирована к работе при низких температурах и стала первым таким проектом на Крайнем Севере.

В цифровом формате

Задачи «Севера» — получать электроэнергию от газотурбинной электростанции Новопортовского месторождения, преобразовывать ее (то есть снижать напряжение) и отправлять на самый север промысла, где в условиях автономии начался новый этап освоения арктического актива компании. Энергия нужна для новых кустовых площадок и социально-бытовых объектов, которые расположены в 26 км от основной инфраструктуры. У «Севера» два современных оптических трансформатора с классом напряжения 110/10 кВ (преобразуют напряжение со 110 кВ до 10 кВ) и мощностью 40 МВА. Для сравнения: такой мощности хватит, чтобы снабжать электроэнергией населенный пункт с 10 тысячами жителей.

Андрей Комаров
Андрей Комаров,
директор дирекции по газу и энергетике «Газпром нефти»

Сегодня инновационный подход к производственным задачам — это важнейший фактор их успешного решения. В полной мере это относится и к энергетической сфере. Создавая высокотехнологичные объекты генерации и инфраструктуры в суровых условиях Арктики, наши специалисты нарабатывают уникальный опыт. Не сомневаюсь, что эти компетенции будут востребованы при реализации новых масштабных проектов.

Отличие цифровой подстанции от своих предшественников — в умной начинке, принципе передачи данных, а также в размерах. Система автоматизации «Севера» предполагает высокий уровень самостоятельности в процессах управления, измерения показателей и защиты оборудования. По сути, «Север» не нуждается в присутствии специалистов. Управляется дистанционно с диспетчерской газотурбинной электростанции Новопортовского месторождения. За корректной работой оборудования и пожарно-охранной сигнализацией следит центральное интеллектуальное устройство «Севера». Контрольно-измерительное оборудование разделено на две взаимозаменяемые части. В случае сбоя на одной из них автоматически включается в работу ее дублер. Сократилось и количество проводов, которые обычно тянутся на подстанцию для управления и передачи данных. Теперь информация бегает по уже привычному для мегаполисов оптоволокну. Это быстрее, надежнее и дешевле.

Цифровая электрическая подстанция «Север»

Первая в Арктике цифровая подстанция обеспечит электричеством северную часть Новопортовского месторождения Цифровая электрическая подстанция «Север»

Адаптация к северу

«Северу» предстоит работать в крайне непростых погодных условиях. Территория Арктики испытывает на прочность не только человека, но и объекты, оборудование и устройства. Зима может длиться 9 месяцев, а температура падать до минус 50 градусов. Зато летом столбик градусника поднимается выше плюс 30. Добавьте сильные ветра и затяжные дожди. Поэтому здание подстанции адаптировано к работе в условиях Заполярья. В частности, при устройстве фундамента применялась технология термостабилизации грунтов, позволяющая избежать оттаивания вечной мерзлоты.

Алексей Овечкин
Алексей Овечкин,
генеральный директор
«Газпромнефть-Ямала»

Применение интеллектуальной системы электрификации в условиях автономии — ключ к реализации новых проектов в Арктике и запуску удаленных месторождений. На сегодняшний день это уникальный для страны пример строительства такого объекта в условиях Крайнего Севера. Уверены, что наш опыт откроет перспективы не только для развития Новопортовского месторождения, но и для других предприятий, работающих в Заполярье.

Кроме того, новые технологии способствовали уменьшению размера самой подстанции. Этого достигли с помощью применения комплектного распределительного элегазового устройства (КРЭУ). Одна из задач подстанции — принимать и распределять электроэнергию. В подстанциях старого типа распределительные устройства находятся на открытом воздухе. Лес из таких вышек, соединенных проводами, можно увидеть в любом городе. Старые подстанции занимают довольно много места, так как каждая вышка-ячейка распределительного устройства должна быть изолирована от соседей. Изолятором в этом случае является воздух. КРЭУ — это распределительные устройства нового типа, находящиеся в герметичном корпусе. Изолятором здесь является так называемый элегаз — специальный электротехнический газ, обладающий высокими изолирующими и дугогасительными свойствами (см. врез). В итоге площадь, которую занимает КРЭУ, может составлять от 10 до 25% площади, необходимой для размещения обычного распределительного устройства открытого типа. Такая компактность делает элегазовое оборудование незаменимым для установки в труднодоступных районах или в районах с грунтами, которые сложно осваивать.

Цифровая энергетика на НПЗ

Проект «Цифровая подстанция» реализуется также и на объектах блока логистики, переработки и сбыта: Омском и Московском нефтеперерабатывающих заводах. Сложнейшая энергетическая система НПЗ включает в себя множество объектов. А ее цифровизация позволит не только увеличить безопасность и надежность оборудования, но и получить существенную экономию. Первым этапом внедрения цифровой подстанции стал перевод на цифру систем релейной защиты и управления объектами электроэнергетики НПЗ. Релейная защита отвечает за автоматическое выявление и изоляцию от энергосистемы поврежденных элементов, а ее интеллектуализация позволяет немедленно вносить корректировки в работу энергосистемы, заблаговременно предотвращая сбои. В перспективе в цифровой формат будет переведена вся энергетическая инфраструктура НПЗ «Газпром нефти».

Фото: Стоян Васев

В Российском исполнении

На Новопортовское месторождение «Север» добирался морским путем. Оборудование завезли на актив в осенне-зимнюю навигацию. Основным поставщиком выступил Чебоксарский электроаппаратный завод. КРЭУ поставил Великолукский завод электротехнического оборудования. На 95% цифровая подстанция «Север» состоит из отечественных деталей и комплектующих. Любопытно, что прототип «Севера» — подстанция «Медведковская», которая снабжает электроэнергией объекты, расположенные на территории инновационного центра «Сколково». Однако после ряда улучшений и адаптации для суровых условий Арктики «Север» превосходит своего собрата и не имеет аналогов в России. Уникальная подстанция была построена в рамках национального проекта Министерства энергетики России «Разработка и внедрение цифровых электрических подстанций и станций на вновь строящихся и реконструируемых объектах энергетики». До конца 2020 года «Север» даст электроэнергию на автономный участок промысла, а значит, откроет путь к освоению новых территорий полуострова Ямал.

Элегаз

Так называемый электрический газ — гексафторид серы — получил свое название из-за характеристик, которые делают его идеальным компонентом изоляционной среды для оборудования высокого напряжения. Элегаз не имеет запаха и цвета, не токсичен и взрывобезопасен. Высокая электрическая прочность (напряжение, которое выдерживает изоляция устройства) элегаза позволяет сокращать изоляционные расстояния, за счет чего электрическое оборудование можно уменьшить в размерах и массе. А высокие показатели гашения электрической дуги и охлаждаемость увеличивают отключающую способность и уменьшают нагрев токопроводящих частей оборудования. Электрический газ используется не только в энергетике, но и в электронной и машиностроительной промышленности как хладагент, в качестве пожаротушащего средства и даже для улучшения показателей звукоизоляции в стеклопакетах.