Газотурбинная электростанция для Южно-Приобского месторождения (ОАО «Газпром нефть»)

Д.А. Деринский, А.В. Косков, А.П. Коростин, А.Ю. Сидоров – ЗАО «Искра-Энергетика»
Д.А. Капралов – ООО «Турбомашины»

Газотурбинная электростанция собственных нужд, строящаяся на Южно-Приобском месторождении ОАО «Газпром нефть», позволит полностью обеспечить потребности инфраструктуры в электроэнергии.

Первая очередь Южно-Приобской ГТЭС мощностью 48 МВт введена в эксплуатацию в ООО «Газпромнефть-Хантос» в декабре прошлого года. Строительство станции под ключ осуществляла производственно-инжиниринговая компания «Искра-Энергетика». Генеральным проектировщиком выступило ОАО «Инженерный центр энергетики Урала».
В качестве основного оборудования применены энергоблоки ЭГЭС-12С единичной мощностью 12 МВт производства ЗАО «Искра-Энергетика», спроектированные НПО «Искра».
Энергоблок ЭГЭС-12С выполнен на базе газовой турбины ГТУ-12ПГ разработки ОАО «Авиадвигатель», производства Пермского моторного завода. Изготовитель и поставщик редукторов – предприятие «Киров-Энергомаш». Турбогенераторы ТС-12 производства ОАО «Привод» поставлены ТПП «Нефтегазовые системы».
В настоящее время компания «Искра-Энергетика» ведет строительство второй очереди электростанции, ввод которой планируется в декабре текущего года. Мощность ГТЭС при этом увеличится до 96 МВт.
Станция строится в непосредственной близости от технологической площадки Приобского месторождения, расположенного в Ханты-Мансийском автономном округе. Потребителями электроэнергии на месторождении являются кустовые насосные станции (КНС) для закачки воды в пласт и внутрипромысловой перекачки нефти (ДНС), буровые установки, вспомогательные производственные объекты.
Южно-Приобское месторождение расположено в районе с суровыми климатическими условиями: максимальная температура в зимний период опускается до –55 °С, а летом поднимается до 34 °С. Снежный покров достигает 1,5 метров, земля промерзает на глубину более 2,2 м.
ГТЭС синхронизирована с электрическими сетями ОАО «Тюменьэнерго» по классу напряжения 110 кВ. Реализован штатный режим эксплуатации газотурбинной электростанции, с выдачей мощности в энергосистему. Кроме того, ГТЭС может работать на выделенную нагрузку в пределах проектной мощности.
В настоящий момент топливный газ на станцию поступает по отводу от газопровода природного газа высокого давления КС «Демьяновская» – Ханты-Мансийск (в перспективе планируется перевод станции на попутный нефтяной газ).
В состав электростанции входят:
•    ГТЭС с энергоблоками, размещаемыми в машинном зале;
•    повышающая подстанция ПС 10/110 кВ с открытым распределительным устройством 110 кВ (ОРУ-110кВ);
•    газораспределительная станция модульного исполнения (ГРС);
•    аварийная дизельная электростанция;
•    котельная (с системой водоочистки), технологические общестанционные системы, коммуникации.
Для строительства ГТЭС компания-генподрядчик предложила хорошо отработанное на предыдущих проектах решение - легкосборное здание с попарным расположением энергоблоков в цехе. Это позволяет поэтапно наращивать мощность ГТЭС, присоединяя корпуса к существующей инфраструктуре. Рациональное расположение объектов сокращает длину коммуникаций между ними и гарантирует минимальные затраты ресурсов и времени при строительстве объектов второй очереди.
В здании главного корпуса ГТЭС первой очереди размещается следующее оборудование:
•    четыре энергоблока ЭГЭС-12С, установка промывки ГТУ, грузоподъемные механизмы;
•    системы отопления, кондиционирования и вентиляции, освещения;
•    системы пожарообнаружения и пожаротушения, контроля загазованности, водоснабжения, электроснабжения;
•    производственные и бытовые помещения;
•    операторная с главным щитом управления (ГЩУ) и оборудование АСУ ТП.
Главный корпус
Главный корпус представляет собой П-образное здание, в котором два одноэтажных однопролетных машзала (18х27 м) торцами примыкают к зданию электротехнических устройств и вспомогательных помещений (пристройка 9х48 м, высота 8,2 м).
В каждом машзале расположено по два газотурбинных энергоблока со вспомогательным оборудованием. Воздухоочистительные устройства и система выхлопа размещены над кровлей здания и опираются на опорные конструкции, установленные на фундаменте. Система охлаждения ГТУ также располагается над крышей здания и крепится к ее силовым элементам.
В боковых стенах отделения ГТУ установлены ворота для автопроезда. Для монтажа крупноблочного оборудования в стенах здания предусмотрены монтажные проемы, обеспечивающие закатку энергоблока. В фундаменте установлены закладные элементы, и на них смонтированы рельсовые пути, обеспечивающие выкатку ГТД за пределы машзала.
Каркас главного корпуса состоит из каркасов отделений газовых турбин и отделения электротехнических устройств. Фундаменты корпуса и энергоблока представляют собой монолитные железобетонные ростверки на основании из железобетонных свай.
Для установки вспомогательного оборудования в отделении ГТУ выполнены «силовые полы», в которых предусмотрены каналы для размещения кабельной и трубной инфраструктуры. Каналы закрыты фальшполом, обеспечивающим доступ к элементам инфраструктуры в ходе эксплуатации. Межэтажные перекрытия в здании электротехнических и технологических помещений выполнены монолитными, по металлическим балкам.
Стеновые и кровельные ограждения главного корпуса изготовлены из трехслойных металлических панелей типа «сэндвич» с эффективным утеплителем. Каркас выполнен по пространственной схеме, жесткость и устойчивость здания в продольном направлении обеспечена установкой вертикальных связей по всем рядам колонн всех отделений и в поперечном направлении – в торцах здания.
Система вентиляции эффективно регулирует тепловой режим в помещениях станции. Для обеспечения безопасности персонала, а также защиты электрооборудования от грозовых и других перенапряжений металлические части электрооборудования и электроустановок заземлены.
Газотурбинные энергоблоки
В качестве генерирующего оборудования станции выбраны энергоблоки ЭГЭС-12С, выполненные на базе серийно выпускаемой установки ГТУ-12ПГ-2.
На сегодня данные энергоблоки – наиболее часто применяемые в проектах ГТЭС компанией «Искра-Энергетика».
Электротехническая часть
Распределительное устройство на 10,5 кВ (РУ-10) обеспечивает прием электрической энергии от генераторов и передачи ее на силовые повышающие трансформаторы. Секции РУ-10 состоят из высоковольтных ячеек с вакуумными выключателями и микропроцессорными устройствами релейной защиты. От шин РУ-10 осуществляется питание двух трансформаторов собственных нужд 10/0,4 кВ.
Управление выключателями производится оператором-электриком с автоматизированного рабочего места. Включение ГТЭС в параллельную работу с энергосистемой Тюменьэнерго и энергоблоков между собой осуществляется автоматически или путем точной ручной синхронизации.
Повышающая подстанция с ОРУ-110 кВ предназначена для выдачи электрической мощности в сеть. В составе подстанции первой очереди установлены два трансформатора ТД-40000/110. Трансформаторы защищены от многофазных и однофазных замыканий в обмотках и на выводах, витковых замыканий, от понижения уровня масла, а также от повреждений внутри кожуха, сопровождающихся выделением газа.
Распределительное устройство собственных нужд РУСН-0,4 служит для распределения электроэнергии напряжением 0,4 кВ от трансформаторов собственных нужд между потребителями. Управление вводными выключателями и выключателями цепей питания станционного оборудования производится оператором.
Автоматизированная система управления технологическими процессами
Программно-технологический комплекс АСУ ТП поставлен фирмой «Спутник-Комплектация» (г. Пермь).
АСУ ТП обеспечивает управление оборудованием станции на всех эксплуатационных режимах работы станции без постоянного присутствия персонала. Главный щит управления и общеподстанционный пункт управления (ОПУ) выполнен единым на все три очереди ГТЭС. Современная распределенная интегрированная система управления, созданная на основе микропроцессорной техники Siemens, обеспечивает:
•    высокие эксплуатационные показатели объектов управления, необходимый уровень безопасности и безаварийности технологического процесса;
•    достоверность информации о состоянии оборудования, минимальные затраты времени на действия персонала в режимной и оперативной обстановке;
•    снижение затрат на эксплуатацию и ремонт оборудования.
Структура АСУ ТП построена на принципах иерархичности, многофункциональности, стандартизации взаимосвязей (функциональная, программная, конструктивная) между уровнями управления.
Верхний уровень главного щита управления находится в здании главного корпуса и представляет собой два автоматизированных рабочих места (АРМ) - оператора-технолога и оператора-электрика. АРМ оператора-электрика совмещено с ОПУ и АРМ инженера АСУ ТП. Рабочие места представляют собой двухмониторные рабочие станции. Для второй очереди предусмотрено дополнительное АРМ.
АРМ оператора-технолога предназначено для управления энергоблоками и технологическим оборудованием (по одному рабочему месту для каждой очереди), АРМ оператора-электрика - электротехническим оборудованием, а также для синхронизации и распределения активной и реактивной мощности между энергоблоками. С АРМ инженера АСУ ТП осуществляется расширенная диагностика и настройка системы.
Средний уровень АСУ ТП станции выполнен на базе резервированного контроллера Siemens S7-400H с дублированием канала связи контроллеров с распределенными устройствами связи с объектом. Аппаратно- программные средства обеспечивают автоматическое управление группами технологически связанного оборудования. Для обмена информацией внутри АСУ ТП и с внешними системами используются стандартные протоколы и каналы обмена информацией.
Нижний уровень включает датчики, вторичные измерительные преобразователи, коммутационную аппаратуру, электроприводы регулирующих и запорных органов, вращающихся механизмов и т.д.
Технологические системы
Системы пожаротушения, контроля загазованности. Все блоки электростанции оборудованы элементами системы автоматического пожарообнаружения и пожаротушения. На каждую очередь станции установлен центральный пожарный контроллер с каналом передачи данных в АСУ ТП. В местах возможной утечки или скопления топливного газа применены газоанализаторы. При предельно допустимой концентрации газа они обеспечивают своевременную выдачу сигнала в центральный пожарный контроллер либо АСУ ТП.
Газораспределительная станция (ГРС) обеспечивает редуцирование газа из магистрали высокого давления (5,5…7,0 МПа) до давления 2,8…3,2 МПа для работы энергоблоков и 0,5 МПа – для котельной.
На ГРС также осуществляется очистка газа от механических примесей и конденсата. Система очистки обеспечивает тонкость фильтрации до 80 мкм. Узел подогрева газа содержит два блока – высокого и низкого давления. В каждом блоке предусмотрено резервирование теплообменных секций по схеме 1+1 или 2+1.
Система теплоснабжения обеспечивает тепловой энергией здания главного корпуса КПП и маслохозяйства, а также теплоспутниковый обогрев трубопроводов газо- и водоснабжения. Выработка тепловой энергии осуществляется в котельной, теплоносителем является вода с параметрами 95/70 °С.
В состав котельной входят два водогрейных котла мощностью по 1,6 МВт и один котел мощностью 1,25 МВт. Основным рабочим топливом является природный или попутный нефтяной газ с давлением на входе 0,5 МПа и температурой 10…70 °С. Котельная обеспечивает 100 %-е резервирование в случае выхода из строя одного из котлов.
В качестве резервного топлива может использоваться товарная нефть по ГОСТ Р 51858-2002. Для хранения запаса аварийного топлива установлена отдельная емкость с подогревом, обеспечивающая работу котельной в течение трех суток.
Дизельная электростанция мощностью 400 кВт предназначена для аварийного электроснабжения и для запуска электростанции в случае повреждений на ПС 10/110 (или в сетях Тюменьэнерго). При возникновении аварийной ситуации она должна обеспечивать электроэнергией жизненно важные системы ГТЭС. ДЭС-0,4 должна также обеспечивать запуск и работу систем собственных нужд одного энергоблока ЭГЭС-12 при аварии (отключении) других источников электроэнергии напряжением 0,4 кВ.
Заключение
В торжественном пуске первой очереди ГТЭС, состоявшемся 14 декабря 2009 года, принял участие Председатель правления ОАО «Газпром нефть» Александр Дюков. Он отметил: «Компания придает большое значение строительству генерирующих мощностей, которые позволяют существенно снижать расходы на энергоснабжение производственных объектов, а значит уменьшать себестоимость добычи нефти. Приобское месторождение - ключевой актив «Газпром нефти», занимающий почти 18% в структуре добычи компании. Строительство Южно-Приобской электростанции на месторождении позволит существенно улучшить производственные показатели компании. Завершение строительства станции в условиях кризиса и запуск такого сложного и высокотехнологичного производства, каким является электростанция, считаю значимым достижением «Газпром нефти». Турбины и Дизели