И единая энергетическая система страны

 

Энергосистема региона состоит из электростанций, крупных повышающих (6/110, 6/220 кВ) и понижающих (110/35, 220/35 и т.д.) подстанций, системообразующих и распределительных ВЛ напряжением 35, 110, 220, 380, 500 кВ. Например, в систему «Иркутскэнерго» входят 10 электростанций: Иркутская, Братская и Усть-Илимская ГЭС, тепловые электростанции в городах Иркутске, Шелехове, Байкальске, Ангарске, Усолье-Сибирском, Черемхово, Зиме, Железногорске-Илимском. Все электростанции соединены между собой по ВЛ напряжением 110, 220, 380, 500 кВ («закольцованы») и включены на параллельную работу.

Достоинство такой системы состоит в том, что в случае остановки какой-либо электростанции на ремонт, ее нагрузку примут на себя другие электростанции. Аналогичные энергосистемы «Красноярскэнерго», «Бурятэнерго», «Читаэнерго» и другие. Всего в России более 50 энергосистем. Энергосистемы регионов соединяются между собой по ВЛ напряжением 220, 380, 500 кВ, образуя единую энергетическую систему страны (ЕЭС). Диспетчерский пункт ЕЭС находится в г. Москве. Энергосистемы находятся в разных часовых поясах, поэтому возможен обмен электроэнергией между регионами в часы максимальной загрузки энергосистемы («перетоки электроэнергии»).

В России на тепловых электростанциях (ТЭС) вырабатывается 65% от общего производства электроэнергии в стране. Суммарная мощность генераторов на ТЭС составляет 147 млн. кВт. Чтобы выработать 1 кВт∙ч электроэнергии необходимо сжечь 350 грамм угля. Для ТЭС мощностью 1 млн. кВт (ТЭЦ-10 в г. Ангарске) за 1 час необходимо жечь 350 тонн угля (7 железнодорожных вагонов по 50 т каждый), за сутки 168 вагонов. Это железнодорожный состав длиной 2 км. Годовой расход угля составит 3 млн. тонн. В России добывается 300 млн. т угля в год, из которых 50% расходуется на выработку электроэнергии. В США добывается 960 млн. т; в Китае – 1300 млн. т (1,3 млрд.).

В России установленная мощность генераторов на ГЭС составляет 44 млн. кВт. Крупнейшие ГЭС расположены в Сибири. Братская ГЭС построена в 1961 году, мощность составляет 4,5 млн. кВт, Усть-Илимская ГЭС (1974 г.) – 5 млн. кВт, Красноярская ГЭС (1980 г.) – 6 млн. кВт, Саяно-Шушенская ГЭС (1985 г.) – 6,4 млн. кВт, Зейская ГЭС (1998 г.) – 2,0 млн. кВт, Иркутская ГЭС (1958 г.) – 660 тыс. кВт, ДнепроГЭС – 560 тыс. кВт, Куйбышевская ГЭС – 2,3 млн. кВт. Атомные электростанции в России расположены в Европейской части страны: Курская АЭС – 4 млн. кВт, Нововоронежская АЭС – 1,9 млн. кВт, Смоленская АЭС – 3 млн. кВт, Калининская АЭС – 2 млн. кВт, Ленинградская АЭС – 4 млн. кВт.

В ближайшие 10 лет планируется строительство новых АЭС. Один килограмм урана заменяет один эшелон угля (50 вагонов по 50 тонн). Для АЭС мощностью 1 млн. кВт необходимо 3 кг урана в год порядка 1 тонны. Добыча урана производится в Читинской области (г. Краснокаменск), а планируется также в Якутии, Иркутской обл.

 

Условия эксплуатации электрооборудования

На открытых горных разработках

 

На открытых горных разработках электрооборудование работает в более жестких условиях, чем на обычных промышленных предприятиях, например, на машиностроительных заводах. Оно подвергается воздействию неблагоприятных внешних факторов, вызывающих преждевременный выход его из строя. Внешние факторы разделяю на две группы: климатические и механические. К климатическим факторам относятся: температура, влажность, дождь, солнечное излучение, пыль, смена температур. К механическим факторам относятся: вибрация электрооборудования, установленного на экскаваторах, буровых станках, конвейерах; толчки и удары при взрывных работах, при перемещении механизмов; растягивающие и изгибающие усилия кабелей экскаваторов и буровых станков. Климатические и механические факторы снижают надежность работы электрооборудования и приводят к преждевременным отказам.

Дождь и снег вызывают повышенную влажность изоляции, снижают ее сопротивление и создают повышенную опасность поражения электрическим током. Весной и осенью при смене температур в течение суток с переходом через ноль происходит выпадение влаги на контактах, примерзание якорей электромеханических реле. Повышенная влажность вызывает коррозию и окисление контактов, что ухудшает проводимость контактных соединений.

Под солнечными лучами ускоряется процесс распада электроизоляционных материалов (резина, поливинилхлорид), растрескивание лакокрасочных покрытий. Пыль, образующаяся при взрывных работах, бурении, погрузке угля и породы оседает на поверхности токоведущих частей. Слой пыли становится электропроводным и по нему происходит поверхностный пробой изоляции.

Резиновые кабели, питающие экскаваторы, драги, буровые станки, подвергаются растяжению, изгибу, кручению, истиранию, солнечной радиации. Низкие отрицательные температуры (-40ºС и ниже) и изгибы вызывают появление микротрещин в резиновой изоляции и преждевременный выход кабеля из строя.

При низких температурах (-30ºС и ниже) трансформаторное масло в масляных выключателях настолько густеет, что приводит к их отказу. При повышенной влажности трансформаторное масло поглощает влагу, его диэлектрическая прочность снижается и необходима более частая его замена.

Чтобы электрооборудование работало надежно, заводы изготавливают его с учетом воздействия климатических факторов, а работники электромеханической службы предприятий должны это знать и правильно принимать в исполнении, соответствующем климату предприятия. Это устанавливается по буквам в обозначении изделия (табл. 1.4). Например, для холодного климата (-50ºС), для экскаваторных кабелей типа КГЭ применяется более морозоустойчивая резина, чем для умеренного климата (-40ºС).

 

Таблица 1.4

Исполнение изделий по климатическим условиям

Исполнение	Климат
У ХЛ УХЛ ТВ ТС Т О	для умеренного климата для холодного климата (температура ниже -45ºС) для умеренного и холодного климата для влажного тропического климата для сухого тропического климата для сухого и влажного тропического климата общеклиматическое исполнение

Приняв электрооборудование по климатическим условиям далее необходимо установить место размещения этого оборудования. Установлено 5 категорий электрических изделий по месту размещения (табл. 1.5).

Таблица 1.5

Исполнение изделий по месту размещения. ГОСТ 15543-70

Категория	Место установки
	На открытом воздухе Под навесом, в металлических помещениях Закрытые неотапливаемые помещения Закрытые отапливаемые вентилируемые помещения Неотапливаемые помещения с повышенной влажностью, в том числе в подземных выработках

 

Изделия, предназначенные для работы на открытом воздухе, относятся к 1-й категории. Изделия, предназначенные для работы под навесом или в металлических помещениях, относятся ко 2-й категории и т.д. Например, блочные комплектные распределительные устройства (БКРУ) имеют полное буквенное обозначение БКРУ-6 УХЛ-1. Видно, что данное распредустройство предназначено для работы в умеренном и холодном климате и для работы на открытом воздухе (категория 1).

Степени защиты, обеспечиваемые оболочками

 

Для защиты персонала от прикосновения к токоведущим частям, от попадания посторонних предметов и воды внутрь электрооборудования его помещают в различные оболочки. Степень защиты электрооборудования от прикосновения, попадания посторонних предметов и воды обозначается кодом IP (International Protection) по международной системе обозначений и двумя цифрами, например IP 21. Первая цифра характеризует степень защиты персонала от соприкосновения с находящимися под напряжением частями, расположенными внутри оболочки, а также степень защиты электрооборудования от попадания внутрь твердых тел и пыли. Вторая цифра характеризует степень защиты электрооборудования от попадания воды, табл. 1.6, 1.7.

Таблица 1.6

Степень защиты от внешних твердых предметов. ГОСТ 14254-96

Цифра	Защита
	Нет защиты
	Защищено от внешних твердых предметов диаметром больше или равным 50 мм
	Защищено от внешних твердых предметов диаметром больше или равным 12,5 мм
Окончание табл. 1.6
	Защищено от внешних твердых предметов диаметром больше или равным 2,5 мм
	Защищено от внешних предметов диаметром больше или равным 1,0 мм
	Пылезащищено
	Пыленепроницаемое

 

Таблица 1.7

Степень защиты от проникновения воды ГОСТ 14254-96

 

Цифра	Защита
	Нет защиты
	Защищено от вертикально падающих капель воды
	Защищено от вертикально падающих капель воды, когда оболочка отклонена на угол до 15^о
	Защищено от воды, падающей в виде дождя
	Защищено от сплошного обрызгивания
	Защищено от водяных струй
	Защищено от сильных водяных струй
	Защищено от воздействия при временном (непродолжительном) погружении в воду
	Защищено от воздействия при длительном погружении в воду

 

1.9. ИТР и рабочие энергослужбы разреза

 

Эксплуатацию электрооборудования на разрезе должен осуществлять подготовленный электротехнический персонал: электромонтеры, электрослесари, наладчики релейных защит, дежурные электроподстанций. Кроме профессиональной подготовки по специальности они должны иметь подготовку по электробезопасности и иметь удостоверение. Механики крупных экскаваторов, электромеханики участков (специальность ГМ), горные мастера, начальники участков также должны быть обучены и иметь группу по электробезопасности («допуск к электроустановкам»).

Данное учебное пособие позволяет подготовиться и сдать экзамен на группу по электробезопасности. Согласно ПТЭЭП [24] руководитель предприятия приказом назначает ответственного за электрохозяйство предприятия. Им является главный энергетик. Ответственный за электрохозяйство предприятия назначает ответственных за электрохозяйство отдельных участков.

Обязанности ответственного за электрохозяйство предприятия:

1. Ремонт и техническое обслуживание действующего электрооборудования.

2. Выдача нарядов и распоряжений на производство работ.

3. Проектирование и строительство новых электросетей и подстанций.

4. Составление принципиальных электрических схем и внесение корректировок по мере их изменения.

5. Обучение и ежегодный прием экзаменов у обслуживающего персонала.

6. Составление заявок на электрооборудование и кабельную продукцию.

7. Учет и расчет платы за электроэнергию.

8. Работа с инспектором Ростехнадзора.

 

1.10. Контрольные вопросы к главе 1

 

1. Нарисуйте схему передачи электроэнергии от электростанции до потребителя (разреза). Назовите назначение элементов этой схемы.

2. Какие ВЛ являются системообразующими, распределительными? Уровни их напряжений.

3. Повышающие подстанции на электростанциях. Понижающие подстанции районные (РПП), главные предприятий (ГПП). Расшифруйте 10/110, 110/35, 35/6, 6/0,4 кВ.

4. Что относится к внешнему и что к внутреннему электроснабжению? Кто их обслуживает?

5. Внешнее и внутреннее электроснабжение (на примере схемы передачи электроэнергии).

6. Что такое открытое и закрытое распредустройство (ОРУ, ЗРУ), фидер, приключательный пункт?

7. Что является электрохозяйством предприятия? Обязанности главного энергетика.

8. Что такое «принципиальная схема электроснабжения»? Условные обозначения. Нарисуйте принципиальную схему электроснабжения от электростанции до потребителя.

9. Что такое «энергосистема», из чего она состоит? Электростанции Иркутскэнерго. Единая энергосистема страны.

10. На какие категории по надежности электроснабжения разделяются электроприемники. Приведите примеры электроприемников 1, 2 и 3 категории.

11. Неблагоприятные факторы для электрооборудования.

12. Охарактеризуйте исполнение оборудования по климатическим условиям: У, ХЛ, Т, О.

13. Охарактеризуйте исполнение электрооборудования по месту размещения: категории 1, 2, 3, 4, 5.

14. Охарактеризуйте степень защиты электрооборудования от попадания посторонних предметов и воды (например, IP 21).

15. Электроприемники и потребители электроэнергии.

16. Условия эксплуатации электрооборудования на разрезе.