Обеспечение системной

Вид материала

Документы

Содержание Возникновение и существование проблемы.

Подобный материал:

• Теория и метод системной психологии, 951.46kb.
• Центр Интегральной Системной Медицины; Краткое и более подробное изложение, 3453.37kb.
• Инструкция по применению препарата «профеталь в терапии системной красной волчанки», 24kb.
• Совсем другая медицина. ( с сокращениями и дополнениями, 3527.68kb.
• Книга в доступной форме рассказывает о философии, методологии и "технологии" интегрального, 3361.01kb.
• Лекция 4 Обеспечивающие подсистемы асу. Математическое, программное, лингвистическое,, 59.3kb.
• Встатье рассматривается принцип усовершенствования оценки нематериальных активов, 95.39kb.
• Клёцкин Владислав Николаевич совершенствование стратегии системной трансформации отношений, 388.13kb.
• Встатусе одного из результатов этих исследований представляются системная концепция, 257.83kb.
• Управление экономикой и создание экономических информационных систем Изучив данную, 148.93kb.

_{Обеспечение системной} надежности электроснабжения промышленных потребителей


Валеев А.И., генеральный директор казанского

ОАО "Промжелдортранс", Марченко Г.Н. ,д.т.н., профессор КГЭУ


В донной работе сформулированы неотложные задачи повышения надежности электроснабжения промышленных потребителей, рассмот­рены проблемы, связанные с нарушением нормальной работы пред­приятий при неизбежных кратковременных нарушениях электроснаб­жения (КНЭ).

Проведен анализ надежности электроснабжения у энергоснабжающих организаций и у потребителей. На примере статистического анализа количеств инцидентов высоко- и низковольтного электро­снабжения ОАО "Казаньоргсинтез", Казанского ОАО КМП "Пром­желдортранс" при внезапном КНЭ, привели к нарушению технологи­ческих процессов в течение одного года более чем 20 раз. Из них длительными были 3-4, в остальных 17-19 случаях (85% всех наруше­ний) имели место кратковременные снижения напряжения.

Указано, что аварии являются, как правило, следствием одной при­чины: при проектировании самих предприятий и их систем электро­снабжения не были учтены воздействия КНЭ на работу потребителей и не были приняты адекватные противоаварийные меры.

Предложено требование следующего содержания: "промышлен­ные потребители должны быть оснащены системами, обеспечиваю­щими прекращение технологического процесса без риска для жизни и здоровья людей, загрязнения окружающей среды и других тяжелых последствий при всех нарушениях нормального электроснабжения, когда надежное сохранение технологического процесса невозможно, а также при других внезапных нарушениях нормальной работы. Сис­темы безаварийного прекращения технологического процесса долж­ны иметь гарантированное питание. Применение в системах электро­снабжения временных (пусковых и тому подобных) схем, при которых имеется пониженный уровень безопасности, не допускается".

Для крупных промышленных предприятий с непрерывными техноло­гическими процессами проблема устойчивости и сохранения в рабо­те электроприемников при возмущениях в электротехнических систе­мах и в системе внешнего электроснабжения крайне актуальна.

При оценке надежности электрооборудования и электроустановок системы электроснабжения (СЭС) потребителей с непрерывным тех­нологическим циклом необходимо связать надежность системы элект­роснабжения с надежностью технологического объекта и дать характеристику событий, состояний и процессов, определяющих условия функционирования и развития СЭС.

Анализ и исследование надежности системы электроснабжения должны быть тесно связаны с исследованием надежности технологи­ческих агрегатов и всего производства, функционирующих в составе технологического объекта в зависимости от свойств СЭС.

С электроснабжением современных промышленных предприятий, имеющих электроприемники первой категории и непрерывные техно­логические процессы, связана одна общая проблема. Она состоит в том, что для таких предприятий перерыв питания на несколько секунд или даже на десятые доли секунды ведет к нарушению непрерывного технологического процесса и остановке производства, что означает в лучшем случае длительный (на часы) перерыв в работе предприятия, в худшем - происходит повреждение оборудования, возникает угроза для окружающей среды и т.д. В то же время кратковременные нару­шения электроснабжения (КНЭ) в электрических сетях - короткие за­мыкания (КЗ), ликвидируемые автоматическими устройствами повтор­ного (АПВ) и резервного (АВР) включения с восстановлением питания или действием, - являются неизбежным атрибутом их работы, и защи­тить электрическую сеть так, чтобы в ней вообще не возникали КЗ, практически невозможно.

Соответственно этому представления о надежности электроснаб­жения у энергоснабжающих организаций и у потребителей различны.

Для энергосистемы это прежде всего надежность сохранения ее основной структуры, т.е. сохранение параллельной работы электро­станций энергосистемы при отсутствии перегрузок оборудования, недопустимых отклонений напряжения и частоты и пр. Такие наруше­ния нормальной работы энергосистемы опасны тем, что могут приве­сти к развитию аварии и нарушить электроснабжение большого чис­ла потребителей. Но КЗ в распределительной сети, ликвидируемые достаточно быстро и не нарушающие параллельной работы генера­торов энергосистемы, с позиций надежности энергосистем не пред­ставляют интереса, если только они не создают длительного переры­ва питания электроприемников первой категории.

Для потребителя существенны все те факторы, которые вызывают нарушение его нормальной работы. При этом последствия длитель­ных и кратковременных нарушений электроснабжения в большинстве случаев близки, так как в обоих случаях происходит полное наруше­ние технологического процесса, а время, расходуемое на его восста­новление, велико. Но КНЭ происходят значительно чаще, чем дли­тельные нарушения.

Длительное нарушение электроснабжения предприятия с электро­приемниками первой категории происходит, если в результате нало­жения аварии на ремонтный режим или при каком-либо другом соче­тании аварийных факторов оказываются отключенными оба источни­ка питания. Кратковременный же провал напряжения получается как при КЗ на одной из линий, питающих предприятие, так и при КЗ на "чужих" линиях в той же сети.

Проведенный статистический анализ количества инцидентов высо­ко- и низковольтного электроснабжения ОАО "Казаньоргсинтез", Казанского ОАО КМП "Промжелдортранс" при внезапном КНЭ, привели к нарушению технологических процессов в течение одного года более чем 20 раз. Из них длительными были 3-4, в остальных 17-19 случаях (85% всех нарушений) имели место кратковременные сни­жения напряжения. Причем ОАО "Промжелдортранс", имеющее электрифицированные железные дороги (ЭЖД), является одним из крупнейших потребителей электроэнергии. Нормативные документы, регламентирующие устройство и техническую эксплуатацию системы электроснабжения ЭЖД, согласованы с Правилами устройства элект­роустановок (ПУЭ). Однако система электроснабжения ЭЖД по усло­виям работы, решаемым задачам, применяемому оборудованию и устройствам существенно отличается от систем электроснабжения других потребителей.

Немаловажен также факт, что развитие ЭЖД, как и вообще желез­ных дорог, происходит в рамках иной ведомственной принадлежнос­ти, нежели развитие электроэнергетических сетей и систем общей принадлежности. По всем этим причинам используемые в электро­снабжении ЭЖД схемы, а также некоторые принципы технической эксплуатации отличаются от регламентируемых в ряде правил. В час­тности, различается логика действий релейных защит и автоматики (РЗА) системы электроснабжения ЭЖД и электрических сетей общего назначения (ЭСОН). Кроме того, отсутствует координация их дей­ствий. Такое положение вещей в отдельных случаях может приводить к аварийным ситуациям в ЭСОН.

Таким образом, для вышеупомянутых предприятий совокупность кратковременных нарушений электроснабжения (например, за год) может представлять большую опасность, чем длительные нарушения. Причины, вызывающие нарушения работы промышленных потре­бителей, многообразны.

Анализ каждой конкретной аварии позволяет установить ее конкрет­ные причины, определить последовательность нарушений в системе электроснабжения и на предприятии и выбрать конкретные противоаварийные меры. Из анализа большого числа подобных аварий на действу­ющих предприятиях следует, что аварии являются, как правило, следстви­ем одной причины: при проектировании самих предприятий и их систем электроснабжения не были учтены воздействия КНЭ на работу потреби­телей и не были приняты адекватные противоаварииные меры. Поэтому важно ответить на следующие вопросы:

1. когда и почему возникла рассматриваемая проблема?
   
2. как изменяется ее значимость при переходе к реформированию
   энергосистемы?
   
3. с чьей стороны нужно ожидать инициативы в решении проблемы?
   
4. какие способы решения этой проблемы возможны в настоящее время?
   

Мнение авторов по поставленным вопросам следующее.

Возникновение и существование проблемы. Полвека назад, когда закладывались основные требования к устройству электроустановок и электроснабжению, степень автоматизации производства была значи­тельно ниже, чем сейчас, и производство было чувствительно, главным образом, к длительным нарушениям питания. Во время аварийного режима производство прекращалось, но если питание сразу же вос­станавливалось в результате ликвидации КЗ, действия АПВ и АВР, то персонал предприятия быстро восстанавливал нормальную работу. Сам аварийный режим, таким образом, внимания к себе не привлекал, и важно было только то, чтобы питание не отключалось надолго.

Высокая чувствительность промышленных потребителей к КНЭ проявилась в основном с появлением сложных высокоавтоматизиро­ванных технологических процессов.

Нормы проектирования систем электроснабжения, применявшиеся без существенных изменений последние десятилетия, отражали то пер­воначальное положение, когда длительные нарушения электроснабже­ния существенны, а кратковременные - нет. Нужно обратить внимание на требования ПУЭ относительно числа "независимых источников пи­тания" (п. 1.2.10, 1.2.18-20). Определение "независимого источника питания" было составлено тогда, когда на КНЭ можно было не обра­щать внимания. Это определение имеет смысл только в отношении послеаварийных состояний системы электроснабжения. К самим ава­рийным режимам понятие "независимых источников питания" не может иметь отношения, так как в п. 1.2.10 сказано, что "независимым источ­ником питания" называется "источник питания, на котором сохраняется напряжение в послеаварийном режиме в регламентированных преде­лах и исчезновении его на других источниках питания".

Кратковременные нарушения электроснабжения в ПУЭ рассмат­риваются как допустимые. В самом деле в п. 1.2.19 ПУЭ указано: "Электроприемники I категории в нормальных режимах должны обес­печиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервиру­ющих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нару­шении электроснабжения от одного из источника питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания". Нужно помнить, что в ПУЭ регламентируются требования не только к оборудованию энергосистем, для которых КНЭ, как упомянуто рань­ше, не являются серьезной проблемой, но и к системам внутреннего электроснабжения, к выбору электроприемников и средств их защи­ты, где проблема КНЭ является серьезной.

В других нормативных документах, определяющих содержание и объем проектных работ, тоже нет прямых указаний на необходимость рассматривания влияния КНЭ на работу потребителя и разработки соответствующих противоаварийных мер.

За последние десятилетия было решено много различных конкрет­ных задач по заказам действующих предприятий, принадлежащих к различным отраслям промышленности и страдающих от КНЭ, но не удалось даже приблизиться к устранению причин, из-за которых пред­приятия вводятся в эксплуатацию без средств защиты от КНЭ.

Особенности рассматриваемой проблемы при рыночной экономи­ке и переход к рыночным отношениям радикально меняет ситуацию. Заинтересованность предприятий в снижении непроизводительных затрат становится очевидной. Возрастает актуальность выбора эф­фективных противоаварийных мер для действующих предприятий.

Особенно заметно увеличение интереса крупных промышленных потребителей к собственным электростанциям (газотурбинным, газопоршневым, дизельным и т.д.). Здесь немалую роль играет стремле­ние потребителей снизить свою зависимость от внешних КНЭ. Поэтому имеется тенденция использовать собственную электростанцию в режи­ме автономного электроснабжения. (Правда, такой режим с точки зре­ния надежности электроснабжения потребителя во многих случаях не выгоден. Если связь с энергосистемой имеет достаточную пропускную способность, то в большинстве случаев оптимально электроснабжение от собственной электростанции с сохранением этой связи.)

Для энергосистемы появление в глубине распределительных сетей малых электростанций может существенно осложнить эксплуатацию сетей. Более вероятными становятся асинхронные режимы, в то время как быстродействующая автоматика ликвидации асинхронных режи­мов в таких сетях отсутствует. Возрастают токи КЗ, может оказаться недостаточной отключающая способность выключателей, может по­требоваться пересмотр токовых защит. Могут оказаться неприемле­мыми несинхронные АПВ.

Еще одна особенность рассматриваемой проблемы в настоящее время - это неизбежное обострение конфликтов между промышлен­ными потребителями и энергоснабжающими организациями. Преце­денты судебных разбирательств были еще в доперестроечные време­на, но сейчас вероятность подобных исков со стороны потребителей больше, чем прежде.

Стремление потребителей "списать" все свои ущербы, связанные с КНЭ, на энергосистему понять нетрудно. Но решить, какие факторы являются прямыми следствиями КНЭ, которые предприятие не могло предотвратить, а какие обусловлены тем, что на предприятии не были приняты возможные (и рентабельные) противоаварийные меры, мож­но только в результате детального анализа. В условиях развития рыночных отношений должны быть разработаны методы и правила по разграничению ответственности за нарушения электроснабжения между субъектами как оптового, так и розничного рынков электричес­кой энергии, механизмы контроля выполнения нормативов надежнос­ти и рассмотрения претензионных вопросов.

С рассматриваемой проблемой непосредственно связаны энерго­системы, промышленность и соответствующие проектные организа­ции. Совершенно очевидно, что инициативу в постановке проблемы и принятии необходимых мер должны проявить те организации, кото­рые больше всего заинтересованы в надежном электроснабжении, умеют учитывать перспективы, и обладают достаточной "энергией". Имеются в виду, прежде всего, крупные промышленные компании.

Всего существует две группы противоаварийных мер:

• снижение числа и интенсивности возмущения, возникающих в
  системе электроснабжения;
  
• снижение чувствительности потребителя КНЭ.
  

В первой группе - такие способы, как устранение причин повышен­ной повреждаемости линий, реконструкция упрощенных подстанций оснащенных отделителями и короткозамыкателями, ускорение дей­ствия релейных защит при КНЭ и др.

Во второй группе все средства, повышающие устойчивость электро­двигателей при снижениях напряжения, включая строительство собственных электростанций у крупных промышленных потребителей. Здесь нема­лую роль играет стремление потребителей снизить свою зависимость от внешних КНЭ. Поэтому имеется тенденция использовать собственную электростанцию в режиме автономного электроснабжения, обеспечива­ющем их самозапуск и автоматический повторный пуск.

Выбор противоаварийных средств решающим образом зависит от характера производства, состава электроприемников, допустимых длительностей перерывов питания и др. В большинстве случаев меры, отнесенные здесь ко второй группе, более эффективны и менее зат­ратные.

В условиях рыночной экономики ситуация принципиально достаточ­но проста. Потребитель экономически должен быть заинтересован в противоаварийных мерах. Проектирование и реализация этих мер требует затраты некоторых средств (во многих случаях небольших, так как самая дорогостоящая мера - собственная электростанция -необходима далеко не всегда). Следовательно, нужно:

• при проектировании промышленных предприятий и их систем электроснабжения учитывать последствия КНЭ;
  
• выбирать такие противоаварийные меры и на таких объектах (энергосистема - внутренняя электрическая сеть - электрооборудова­ние), чтобы получить их максимальную рентабельность.
  

В рассматриваемой проблеме таким требованием является оснаще­ние каждого из опасных производств системой безаварийного прекра­щения технологического процесса (имеющей, разумеется, гарантиро­ванное питание), которая должна действовать тогда, когда сохранить надежно технологический процесс невозможно. Ввести такое требова­ние важно потому, что в России встречаются производства, не осна­щенные такими системами или имеющие эти системы, но без источника гарантированного питания (о случаях нарушений экологической безо­пасности имеются неоднократные сообщения в СМИ).

На Западе системы безаварийного прекращения технологическо­го процесса абсолютно обязательны. Более того, поскольку там по ряду причин КНЭ возникают реже, чем у нас, на эти системы возло­жена роль главного противоаварийного средства. Там считается це­лесообразным останавливать производство даже при весьма крат­ковременных нарушениях питания во избежание малейшего риска аварии (повреждения оборудования). В России такой подход обнару­живается на производствах, сданных под ключ инофирмами. Но в России копирование западного способа защиты от последствий КНЭ не приемлемо. При наших электрических сетях, имеющих большую протяженность, и значительном числе КНЭ, которое радикально не изменится, пока не будут обновлены распределительные сети, нельзя вводить в действие систему безаварийного прекращения технологи­ческого процесса при тех КНЭ, когда специальными мерами можно надежно предотвратить нарушение технологического процесса.

Следует, по-видимому, предложить "Общий технический регламент":

"О мерах по предотвращению опасных последствий нарушений электроснабжения промышленных предприятий с непрерывными тех­нологическими процессами, нештатное прекращение которых может привести к пожару, взрыву, загрязнению окружающей среды".

Его основным требованием должно быть следующее: "Указанные производства должны быть оснащены системами, обеспечивающими прекращение технологического процесса без риска для жизни и здо­ровья людей, загрязнения окружающей среды и других тяжелых по­следствий при всех нарушениях нормального электроснабжения, ког­да надежное сохранение технологического процесса невозможно, а также при других внезапных нарушениях нормальной работы. Систе­мы безаварийного прекращения технологического процесса должны иметь гарантированное питание. Применение в системах электро­снабжения временных (пусковых и тому подобных) схем, при которых имеется пониженный уровень безопасности, не допускается".

Введение в действие такого требования должно снять самую ост­рую часть рассматриваемой проблемы.

Отметим, что наличие таких требований (стандартов) поможет решению еще одной задачи: технически грамотному разрешению конфликтов между потребителями и энергоснабжающими организа­циями по поводу последствий КНЭ.

Заключение.

Представленные соображения являются частью широкого круга задач, обусловленных необходимостью обеспечить надежность и ка­чество электроснабжения (сюда относятся, в частности, задачи, свя­занные с частотой, несимметрией и несинусоидальностью напряже­ний и т.д.). Приведенные соображения рассматриваются как аргумен­ты, свидетельствующие о необходимости частичной перестройки в системе проектирования электроснабжения промышленных предпри­ятий. Предложения по такой перестройке нуждаются в обсуждении и, наверное, в корректировках. Но в одном авторы убеждены: рассмат­риваемую проблему решить не только необходимо, но и возможно, если обе стороны - потребители и энергоснабжающие организации - не займут непримиримых позиций.