Повышение надежности системы электроснабжения как фактор устойчивого обеспечения предприятий электроэнергией

Аннотация. Рассмотрены пути повышения надежности электроснабжения для обеспечения устойчивого и непрерывного снабжения предприятий электрической энергией. Рассмотрены методы и способы повышения надежности транспортирования и снабжения электрической энергией предприятий.

Ключевые слова: автоматизация, релейная защита, телемеханика

Результаты исследования. Жизнь современного человека трудно представить без использования электрической энергии. Данный вид энергии используется практически везде‚ даже  там, где необходимое применение теплового, светового, механического вида энергии, она широко применяется в коммунальной сфере и в быту. При обеспечении своевременного и достаточно качественного электроснабжения предприятий функционируют энергетические системы, которые должны обеспечивать целому ряду высоких требований, как по требованиям надежности, так и по требованиям безотказного функционирования, и, конечно же, качеству предоставляемой электрической энергии.

Все больше и больше наблюдается рост электрических нагрузок, а так же рост мощностей установок промышленных предприятий, осуществляется  электрификация, автоматизация и информатизация технологических процессов и аппаратов промышленного производства и предприятий. Поэтому, все эти процессы требуют высокой степени надежности электропотребления и, соответственно, качества электроэнергии.

Поэтому вопрос о рациональном соотношении надежности электроэнергетических объектов и качества вырабатываемой электрической энергии предъявляет к системам электроснабжения значительные требования: это, в первую очередь надежность, экономичность, высокое качество электроэнергии,   конечно же, безопасность и экологичность.

В отечественной системе электроэнергетического снабжения при существующих условиях количество случаев утраты работоспособности достигает нескольких сотен в год. А недоотпуск электроэнергии - несколько тысяч кВт-часов. В таком случае производится поиск всевозможных путей, направленных на повышение надежности и улучшение качества электрической энергии, поэтому данная задача является первостепенной, и  применяется как при проектировании электрических сетей, так и при осуществлении их эксплуатации. [2]

Обеспечивание показателей качества электроэнергии, приемлемых для потребителей и предприятий‚ в первую очередь связано с большими денежными затратами. В таком случае возникает потребность в объективном оценивании возможности системы электроснабжения обеспечивать беспрерывную работу и подачу электроэнергии при определенном уровне затрат на строительство и эксплуатацию (включая ремонт и обслуживание действующего оборудования).

Обеспечение бесперебойности (надежности) электроснабжения промышленного предприятия или же конкретного отдельного производства оценивается частотой (количеством за период) перерывов в снабжении электроэнергией, продолжительностью каждого конкретного перерыва и его влияние на экономические показатели работы предприятия.

Надежность энергосистемы является комплексным свойством и определяется, как способность выполнять функции из производства, передачи, распределения и снабжения потребителей электрической энергией в необходимом количестве и нормируемого качества путем взаимодействия генерирующих установок, электрических сетей и электроустановок потребителей.

Особенно это важно для потребителей, которые относятся к І категории по надежности электроснабжения, в процессе эксплуатации которых возможны разные нарушения нормального режима - спады напряжения, перегрузки, короткие замыкания, которые могут привести к повреждению и даже разрушению электрической аппаратуры и токопроводов.

Повышение надежности системы релейной защиты (РЗА) является эффективным мероприятием повышение надежности электропотребителей I категории: предотвращение аварийных последствий, какие вызваны отказами в ее функционировании. Как исключение к устройствам РЗА относятся некоторые устройства, предназначенные не для выявления и выключения поврежденного электрооборудование, а для выявления ненормальных режимов работы электрооборудование (например, защита от перегрузки трансформатора). Кроме того, в некоторых случаях, которые не требуют быстрого автоматического отключения поврежденного оборудования, устройства РЗ могут действовать не на выключение, а на сигнал (например, защита от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью). [1]

Большинство фирм производителей оборудования РЗА прекращают выпуск электромеханических реле и устройств и переходят на цифровую элементную базу. Переход на новую элементную базу не приводит к изменению принципов релейной защиты и электроавтоматика, а только расширяет ее функциональные возможности, упрощает эксплуатацию и снижает ее стоимость.

Максимальный эффект от повышения надежности электроснабжения может быть получен при комплексном использовании разных мероприятий и средств. Целесообразно, рядом с использованием РЗА использования новейших систем автоматического включения резерва (АВР), а также ряд организационно-технических мероприятий: повышение требований до квалификации эксплуатационного персонала, планирования ремонтов и профилактических работ, совершенствование поиска повреждений с использованием специального оборудования.

Для увеличения надежности параметров системы электроснабжения, разработан комплекс организационно-технических мер следующего характера:

- рационально резервировать, за счет выбора независимых источников питания с учетом категорий потребителей‚ имеется в виду, что при параллельной работе трансформаторных установок коэффициент их загрузки не должен быть больше 0,7; использовать локальные источники питания, например, дизельные генераторы‚ в случае отключения основного источника электроэнергии;

- применять современные средства автоматизации и телемеханики, внедрение которых направленно на повышение безопасности обслуживания и предотвращению ошибок эксплуатации обслуживающего персонала; внедрять современные микропроцессорные средства, обеспечивающие высокую чувствительность систем релейной защиты и автоматизации. Производить замену устаревших систем автоматизации на современные технические средства, которые позволяют экономить не только время обслуживающего персонала, но и уменьшают количество аварийных ситуаций.

Внедряя микропроцессорные устройства за рубежом сделали вывод, что данные устройства имеют более высокие технико-экономические показатели в сравнении с традиционными системами и нуждаются в намного меньших затратах времени на их техническое обслуживание.

Возникает необходимость уменьшения числа трансформаций электрической энергии, при возможности, вследствие чего, осуществляется повышение экономичности систем в связи с уменьшением потерь электроэнергии. [3]

Обеспечивать надежную пожарную безопасность электротехнических установок и объектов‚ обеспечивать своевременность проведения профилактики  по нахождению и устранению неполадок, которые могут послужить причиной возникновения пожара.

Снижать насыщение электрических сетей коммутационной аппаратурой, потому что сами аппараты зачастую являются причиной аварийной ситуации;  по степени возможности пытаться сократить число коммутационных аппаратов и коммутационную технику использовать только по назначению. [2]

Добиваться оптимальной компенсации реактивной мощности в сети. Это достигается за счет компенсации реактивной мощности; выработка реактивной мощности на низкой стороне не только снижает потери энергии в линиях электропередач, но и сопровождается повышением качества электрической энергии в сети.

Снижение времени действия средств релейной защиты и автоматики, повышать динамические и статические характеристики устойчивости электроэнергетической системы, потому что устойчивость электроэнергетической сети зависит не только от безопасности электроэнергетической системы, но и такие характеристики сети‚ как ущерб от недоотпуска энергии, устранение последствий КЗ в системе электроснабжения.

Повышать  качество электрической энергии. Снижать асимметрию напряжения возможно путем рационально распределения однофазной нагрузки и применения симметрирующих средств электротехники и автоматики.

Для уменьшения несинусоидальности напряжений (уменьшения высших гармоник) используют следующие средства:

- отдельное питание для потребителей с нелинейной вольтамперной характеристикой;

- увеличение числа фаз выпрямления; так, при переходе от 6-фазной схемы к 12 фазной схеме выпрямления несинусоидальность напряжений сети уменьшается примерно в 1,4 раза;

- фильтры высших гармоник, которые в то же время являются и источниками реактивной мощности, т.е. могут использоваться для компенсации реактивной мощности.

Совершенствовать  конструкцию и материалы, из которых изготовливают электрооборудование для систем электроснабжения.

Применять перегрузочные способности элементов системы электроснабжения, которая обеспечивает надежное питание потребителей. Режимы перегрузки важны при повреждениях или отключениях линий, трансформаторов, секций, шин, отдельных аппаратов.