Классификация приемников по категориям надежности электроснабжения

Бесперебойность энергоснабжения – это отсутствие недоотпуска энергии и мощности потребителю. Выполнение этого требования гарантирует потребителю получение необходимого количества электрической энергии и мощности. В системе должно быть достаточно мощностей станций, сети должны передавать необходимую энергию, должен быть соответствующий запас топлива. Бесперебойность засвистит от всего комплекса возможностей объектов системы. При развитии системы и при ее эксплуатации определяются такие параметры системы, которые обеспечивают бесперебойность электроснабжения.

Надежность – это гарантия бесперебойности.

С точки зрения обеспечения надежного и бесперебойного питания приемники электроэнергии делятся на три категории (ПУЭ 1.2.17-1.2.20):

Электроприемники 1 категории – это ЭП, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.

Это такие электропотребители, как крупные металлургические заводы, химические предприятия с непрерывным циклом производства, животноводческие фермы, больницы, водоснабжение, канализация. Вопрос о надежности электроснабжения потребителей связан с числом независимых источников питания, схемой электроснабжения и категорией потребителей. Приемники 1-й категории должны иметь не менее двух независимых источников питания с АВР не более 1 с. (двухтрансформаторная подстанция; энергосистема и заводская ТЭЦ), электроснабжение по одноцепным линиям.

Два и более источника питания называются независимыми в том случае, если нарушение режима или повреждение одного из них не влечет выход из работы другого.

Из состава электроприемников 1 категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.

Это, например циркуляционные насосы в ядерных реакторах, системы управления на нефтехимических предприятиях. Для особой группы должен быть предусмотрен третий независимый ИП (дизель-генератор, аккумуляторная батарея). Если не удается резервами добиться абсолютной безаварийности, применяют технологическое резервирование, устройства безаварийного останова производства.

Электроприемники 2 категории – электроприемники, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной жизнедеятельности значительного числа городских и сельских жителей.

В ЭП 2 категории электроснабжение может быть прервано от 3 ч. до суток и должно быть по двум независимым вводам, но резерв может включаться вручную. Это, например заводы машиностроения, дома с электроплитами. Приемники 2-й категории могут иметь один-два независимых источника питания (решается конкретно в зависимости от значения, которое имеет данное промышленное предприятие в хозяйстве страны и местных условий). Питание электроприемников данной категории допускается по одной ВЛ, либо по одной КЛ с двумя и более кабелями, либо через один трансформатор, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта в ней или замены повредившегося трансформатора из централизованного резерва за время не более 1 суток.

Электроприемники 3 категории – это ЭП не попавшие под определение 1 и 2 категории. Например, приемники вспомогательных цехов, не определяющих технологический процесс основного производства.

Электроснабжение ЭП 3 категории может выполняться от одного источника питания если ремонт или замена поврежденного оборудования не превышают 1 суток. Но если по местным условиям можно обеспечить питание без существенных затрат и от второго источника, то применяется резервирование питания и для этой категории приемников.

Надежность электроснабжения обеспечивается созданием соответствующей схемы (схемная надежность), применением соответствующих агрегатов, коммутационных аппаратов, трансформаторов (аппаратная надежность). Она достигается при проектировании оборудования и правильной его эксплуатации. Также надежность связана с режимами (режимная надежность), которая требует выбора обоснованных решений по использованию оборудования, станций и системы, обеспечению устойчивости систем и др.

Надежность и бесперебойность связаны с затратами. Чем выше эти требования, тем большие средства необходимо вложить в соответствующую технику.

Самое значительное снижение надежности наступает в результате системных аварий, которые могут быть очень тяжелыми. Однако вероятность таких аварий низкая, и экономически неоправданно обеспечивать сверхвысокий уровень надежности в этих редких случаях. Лучше допустить перерыв в электроснабжении. Важно, чтобы потребитель знал, какой уровень надежности ему гарантирован. Если потребитель требует индивидуально высокий уровень надежности, то за это надо платить.

Имеются два принципиальных подхода к оценке надежности систем электроснабжения. Первый опирается на нормативные документы (ПУЭ, ГОСТ), в которых все электроприемники разделятся на три категории. Реализация этого подхода при формировании СЭС формально не представляет затруднений. Однако к узлам сети, как правило, подключаются потребители, относящиеся к различным категориям. При этом, если ориентироваться на наименее ответственных потребителей (выбирать наиболее простую и дешевую схему), то не будут обеспечены требуемым уровнем надежности наиболее ответственные потребители. Если же при выборе схемы ориентироваться на них, то это может привести к неоправданному усложнению и удорожанию схемы СЭС. Также следует учесть что требования ПУЭ были сформулированы применительно к централизованной экономике, исходя из глобальных народнохозяйственных интересов. Разумеется, в рыночных экономических условиях эти требования должны быть сохранены применительно, по крайней мере, к случаям перерыва электроснабжения, которые приводят к опасности для жизни людей, взрывам пожарам и, возможно, к другим неблагоприятным последствиям.

Второй подход предполагает экономическую (количественную) оценку от недоотпуска электроэнергии – экономический ущерб из-за недоотпуска электроэнергии. Его рекомендуют использовать прежде всего в тех случаях, когда сравниваемые варианты схем СЭС существенно отличаются по надежности электроснабжения, а также для оценки мероприятий, направленных на повышение надежности. Недостаток такого подхода заключается в неоднозначности (неточности) численных значений удельных ущербов от недоотпуска электроэнергии потребителям.

В рыночных условиях на первый план выдвигаются экономические интересы отдельных организаций: электроснабжающей (поставщика электроэнергии) и потребляющей электроэнергию. Применительно к электроснабжающей организации экономический ущерб будет проявляться из-за недополучения прибыли по причине недоотпуска электроэнергии вследствие перерывов электроснабжения, штрафных санкций потребителей за недоотпуск электроэнергии, дополнительных затрат на проведение аварийного ремонта повредившихся элементов сети и др. Также в промышленно развитых странах с рыночной экономикой считается приемлемой оценка экономического ущерба от перерывов электроснабжения, нанесенного обществу.

Обычно в энергосистеме выбирается целесообразный уровень надежности в зависимости от требований потребителя. Они определяются при расчетной аварии, для которой устанавливаются нормативы надежности, например по устойчивости энергосистем. Считается, что электроэнергетические элементы и система должны обеспечивать уровень надежности на 0,9 – 0,99 за время работы. Для потребителей особой группы 1 категории уровень надежности составляет 0,999. Но хорошо известно, что и при таком расчетном уровне возможны аварии (Чернобыльская АЭС). Техника никогда не может быть абсолютно надежной. При определении уровня надежности гарантируется безопасность оборудования, особенно дорогостоящего.

Конечно, бывают случаи, когда в энергетической системе происходят сверхтяжелые аварии и тогда все гарантии надежности нарушаются. Но защищать потребителей полностью от таких аварий экономически нецелесообразно. Хотя после таких тяжелых аварий определенные меры повышения надежности должны предприниматься.

Для обеспечения надежности имеются резервы: при передачи энергии по ЛЭП, при выборе трансформаторной мощности, коммутационных аппаратов, мощностей станций. В ЭЭС всегда имеется аварийный резерв мощности. Содержание резерва требует определенных затрат как при создании системы, так и при ее эксплуатации. Очевидно, что затраты зависят от категорийности потребителей по надежности и соответственно должны учитываться в тарифе на электроэнергию.

Для нормальной работы промышленного предприятия, кроме надежности питания важным является поддержание стабильности напряжения и частоты.