Василий Иванович Сташко, Игорь Владимирович Белицын - Надежность систем электроснабжения промышленных предприятий

Современная система электроснабжения промышленного предприятия должна удовлетворять следующим основным требованиям:

– экономичности;

– надежности;

– безопасности;

– удобства эксплуатации;

– обеспечения надлежащего качества электроэнергии (уровней напряжения, стабильности частоты и т. п.);

– необходимой гибкости, обеспечивающей возможность расширения при развитии предприятия.

Важные дополнительные требования к системам электроснабжения предъявляют:

– электроприемники с резкопеременной циклически повторяющейся ударной нагрузкой;

– электроприемники непрерывного производства, требующие бесперебойности питания при всех режимах системы электроснабжения.

Специальные требования к системам электроснабжения и электрооборудованию предъявляют электроустановки, расположенные в зонах с загрязненной средой и в районах Крайнего Севера.

При реконструкции и проектировании системы электроснабжения учитывают многочисленные факторы, к числу которых относятся:

– потребляемая мощность;

– категория надежности питания отдельных электроприемников;

– графики нагрузок крупных потребителей;

– характер нагрузок;

– размещение электрических нагрузок на генеральном плане предприятия;

– число и мощность подстанций и других пунктов потребления электроэнергии;

– напряжение потребителей;

– число, расположение, мощность, напряжение и другие параметры источников питания;

– требования энергетической системы;

– учет совместного питания с другими потребителями;

– требования аварийного и послеаварийного режимов;

степень загрязненности среды;

требования ограничения токов КЗ;

– условия выполнения простой и надежной релейной защиты, автоматики и телемеханики и др.

Определяющими факторами, тесно связанными между собой, являются: характеристика источников питания, а также мощность и категорийность потребителей электроэнергии. При построении рациональной системы электроснабжения учитывают общую энергетику рассматриваемого района, перспективный план его электрификации.

При этом главные понижающие подстанции (ГПП) на крупных предприятиях могут в некоторых случаях выполнять функции районных подстанций. Целесообразно с точки зрения экономии строить единую энергетическую сеть района, включая тяговые сети.

При реконструкции действующих и проектировании новых систем электроснабжения различных промышленных предприятий района стремятся к максимальной унификации схемных и конструкторских решений электрической части, электрооборудования и канализации электроэнергии. Подсобные устройства такие как трансформаторно-масляное хозяйство, электроремонтное хозяйство, диспетчерская связь и другие, а также крупное резервное электрооборудование выполняют общими для всех этих предприятий.

При реконструкции действующих и проектировании новых систем электроснабжения целесообразно проводить принцип «децентрализации» трансформирования и коммутации электроэнергии, благодаря чему:

– источники высшего напряжения (ВН) максимально приближаются к электроустановкам потребителей;

– сводятся к минимуму сетевые звенья и ступени промежуточной трансформации и коммутации;

– уменьшаются потери электроэнергии;

– повышается в целом надежность электроснабжения.

Практика эксплуатации, а также опыт, накопленный при реконструкции и проектировании систем электроснабжения, позволили на основе обобщения этих данных выработать критерии в виде нормативных требований обеспечения надежности электроснабжения электроприемников, которые сформулированы в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ).

Согласно ПУЭ все электроприемники (таблица 1)подразделяют на три категории с выделением в I категории особой группы электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы для жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.

К электроприемникам I категории относятся те, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный материальный ущерб, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение особо важных элементов коммунального хозяйства.

К электроприемникам II категории относятся те, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности городских и сельских жителей.

К электроприемникам III категории относятся все остальные, не попадающие под определение I и II категорий.

Таблица 1

Виды потребителей и их категория надежности

Для электроприемников I категории перерыв электроснабжения может быть допущен лишь на время автоматического ввода резерва (АВР), т. е. на доли секунды; для особых непрерывных производств предусматривается технологическое резервирование или специальные устройства безаварийного останова технологического процесса, действующие при нарушении электроснабжения. Для электроприемников II категории допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады (десятки минут, единицы часов).

Для электроприемников III категории допустимы перерывы до 1 сут. Частота перерывов в явном виде ни для одной категории приемников не нормируется. Реальные узлы нагрузки систем электроснабжения содержат от единиц до десятков тысяч электроприемников, поэтому имеет место множество решений по обеспечению норм ПУЭ.

Выбор схем питания и распределения электроэнергии, напряжения и конфигурации питающих и распределительных сетей до и выше 1 кВ, числа, мощности, месторасположения и типа подстанций решается комплексно с выполнением в необходимых случаях технико-экономического сравнения вариантов по приведенным затратам. При этом учитывается очень важное условие, а именно: обязательная координация уровней надежности составных звеньев системы электроснабжения таким образом, чтобы надежность повышалась при переходе от потребителей электроэнергии к источникам питания по мере увеличения мощности соответствующих звеньев системы.