Основные требования, предъявляемые к системам электроснабжения

Современная система ЭСН промышленного предприятия должна удовлетворять 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 ЭСН предъявляют:

— электроприемники с резкопеременной циклически повторяющейся ударной нагрузкой;

— электроприемники непрерывного производства, требующие бесперебойности питания при всех режимах системы ЭСН.

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

При реконструкции и проектировании системы ЭСН 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 (ИП);

— 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 РЗ, автоматики и телемеханики и др.

Определяющими факторами, тесно связанными между собой, являются: характеристика ИП, а также мощность и категорийность потребителей электроэнергии. При построении рациональной системы ЭСН 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 ЭСН 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 предприятий.

Как показал опыт эксплуатации [8], при реконструкции действующих и проектировании новых систем ЭСН целесообразно проводить принцип «децентрализации» трансформирования и коммутации электроэнергии, благодаря чему:

— источники высшего напряжения максимально приближаются к электроустановкам потребителей;

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

— уменьшаются потери электроэнергии;

— повышается в целом надежность ЭСН.

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

Согласно правилам устройства электроустановок все электроприемники 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 ЭСН 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 ЭСН 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.

Для электроприемников I категории перерыв ЭСН может быть допущен лишь на время АВР, т.е. на доли секунды. Для особых непрерывных производств предусматривается технологическое резервирование или специальные устройства безаварийного останова технологического процесса, действующие при нарушении ЭСН.

Для электроприемников II категории допустимы перерывы ЭСН 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 суток. Частота перерывов в явном виде ни для одной категории приемников не нормируется. Реальные узлы нагрузки систем ЭСН содержат от единиц до десятков тысяч электроприемников, поэтому имеет место множество решений по обеспечению норм правил устройства электроустановок.

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: обязательная координация уровней надежности составных звеньев системы ЭСН таким образом, чтобы надежность повышалась при переходе от потребителей электроэнергии к ИП по мере увеличения мощности соответствующих звеньев системы.

Однако надежное питание электроприемников I и основных нагрузок II категории обеспечивают независимо от их места в системе ЭСН и мощности.

В целом система ЭСН выполняется таким образом, чтобы в условиях послеаварийного режима, после соответствующих переключений и пересоединений она была способна обеспечить питание нагрузки предприятия (с частичным ограничением) с учетом использования всех дополнительных источников и возможностей резервирования (перемычек, связей на вторичном напряжении, аварийных источников и т.п.). При этом возможны кратковременные перерывы питания электроприемников II категории на время переключений и пересоединений и перерывы питания электроприемников III категории на время до I суток.

Для наиболее экономичного резервирования в системах ЭСН учитывают перегрузочную способность электрооборудования, резервирования технологической части, возможность проведения плановых ремонтов и ревизий электрооборудования в период планово-предупредительных ремонтов технологического оборудования. Кроме того, при аварии предусматривается автоматическая или ручная разгрузка от неответственных потребителей с выделением питания нагрузок III категории для возможности их отключения по аварийному, заранее имеющемуся на предприятии, графику.

При технико-экономических сравнениях возможных вариантов ЭСН руководствуются директивными документами, в которых даются принципиальные указания для выбора экономически целесообразных технических решений в области энергетики.