ПРОБЛЕМЫ НАДЁЖНОСТИ СХЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ

На сегодняшний день «в электроэнергетике нашей страны отчетливо просматривается четкая тенденция снижения показателей надежности электроснабжения» [1], а также рост цен на электрическую энергию. Всё это непосредственно связано со значительным старением электрогенерирующих предприятий, электрических сетей и, соответственно, ростом числа отключений из-за аварий на линии.

Схемы электроснабжения компрессорных станций разрабатываются с учетом особенностей потребителей электроэнергии, а также с учетом конкретных особенностей размещения рассматриваемых объектов и условий их эксплуа­тации.

Надежности схем электроснабжения компрессорных станций основывается на вероятностно-статистической природе ее поведения. В последние годы с увеличением аварий ситуаций, «разрабатываются методы оценки вероятности и путем их каскадного развития, обусловленных отказами автоматики и коммутационной аппаратуры, возникновение недопустимых режимов работы элементов» [5]. Так как отказ элемента при обширной зоне действия на другие элементы вызывает необходимость работы автоматических коммутационных аппаратов, которые тоже могут отказать. Возникает задача составления расчетных схем по надежности электроснабжения.

Необходимо отметить, что любое повреждение в электриче­ских сетях — это случайное событие, поэтому невозможно точно предусмотреть, когда и где возникает то или иное нарушение в системе электроснабжения. Анализ опыта эксплуатации в какой-то мере позволяет сузить грани­цы неопределенности, выявить места и периоды с повышенными потоками отказов. Техническая и организационная структура систем электроснабжения не является неизменной, а периодиче­ски меняется в связи с изменением структуры общественного производства. Частые нарушения работоспособности электроустановок, осуществляющих передачу и распределение электроэнергии, при определенных условиях, могут привести к серьезным нарушениям режима работы компрессорной станции.

Любой внезапный перерыв в системе электроснабжения компрессорной станции, как правило, связан с определенным ущербом, размеры которого зави­сят от ряда случайных факторов: продолжительности перерыва электроснабжения, температуры окружающей среды, фазы технологического процесса и т. п.

Внезапные перерывы в системе электроснабжения относятся к наибо­лее тяжелым и распространенным видам нарушений, так как в связи с осо­бенностями процесса выработки и передачи электроэнергии ее нельзя запас­ти в необходимых для технологических процессов количествах.

Нарушение работоспособного состояния электрооборудования или системы электроснабжения называют отказом (нарушение изоляции токоведущих частей, приводящие к КЗ и последующему автоматическому отключению этого элемента защитой; обрыв проводников, опасный перегрев и др.). После отказа элементов системы электроснабжения могут потребоваться их наладка, ремонт, осмотр, замена защитных устройств на другие меры восстановления работоспособного состояния [3].

К отказу приводит и нарушение рабочего режима какого-либо эле­мента системы в момент выполнения им заданной функции.

В результате потери одного или нескольких элементов, вводом резерва обеспечивается выполнение системой своих основных функций, отказа сис­темы не происходит. Если же при потере элемента происходят ограничение или изменение основных параметров системы и сбой в технологии потреби­телей, фиксируется отказ системы.

Система является неустойчивой, если при повреждении какого-либо элемента «она не в состоянии быстро восстановить нормальное электроснабжение потребителей электро­энергии» [4].

Основными показателями надежности таких восстанавливаемых элементов являются:

1.  средняя наработка между отказами T0

2.  среднее время восстановления работоспособного состояния TВ;

3.  параметр потока отказов за заданный промежуток времени t

; (1)

где: n — общее число элементов;

m — число отказавших элементов за время t.

Считают, что в системах электроснабжения, где оборудование характеризуется большим сроком службы (20 лет и более) ω(t) ≈ ω = const.

Таблица 1.

Усредненные значения ω и TВ элементов систем электроснабжения компрессорных станций

В таблице 1 приведены усредненные параметры потока отказов ω и время восстановления работоспособного состояния ТВ некоторых элементов систем электроснабжения компрессорных станций, находящихся в эксплуатации 10 и более лет. Из таблицы 1 видно, что параметры потока отказов ω элементов системы электроснабжения компрессорных станций значительно высоки ввиду технического износа эксплуатируемого оборудования. Данный фактор является одним из основных факторов влияющих на надёжность схем электроснабжения.

Относительно малые значения параметров потока отказов элементов системы электроснабжения приводят к тому, что применение уже двух взаимно резервирующих элементов или цепей настолько существенно повышает надежность системы, что кратность резервирования n > 2 встречается очень редко.

Все устройства электроснабжения компрессорных станций, включая и высоковольтный электропривод компрессоров, «должны быть устойчивы в эксплуатации и защищены от нарушения режима их нормальной работы» [2] или других повреждений и коротких замыканий в электросети, вызывающих большие механические и тепловые воздействия на электрические аппараты и машины.

По Правилам Устройства Электроустановок элек­троснабжение для всех компрессорных станций должно соответствовать 1-ой категории надёжности. Электропитание потребителей I категории должно быть выполнено от двух независимых взаимно резервирующих источников, а для потребителей особой группы I категории необходимо дополнительное питание от третьего независимого источника, что обеспечивает еще более высокую надежность электроснабжения.

Список литературы:
1.    Биллинтон Р., Аллан Р. Оценка надежности электроэнергетических систем: Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1988. — 288 с.
2.    Гук Ю.Б. Анализ надёжности электроэнергетических установок. Д.: Энергоатомиздат, 1988. — 224 с.
3.    Мильман О.О., Федоров В.А., Смирнов В.М., Манушевич М.В. Проблемы электроэнергетики и энергосбережения. Обнинск, 16 апр., 1999: Сб. избранных докладов. Обнинск: Изд-во ГНЦ РФ «ФЭИ». 2000, С. 30—38.
4.    Розанов М.Н. Надежность электроэнергетических систем. М.: Энергия, 1974—176 с.
5.    Фокин Ю.А., Туфанов В.А. Оценка надежности систем электроснабжения, М.: Энергоиздат, 1981, — 221 с.