fd02aed

порче сырья, браку продукции и требуют больших средств и времени на возобновление производственного процесса, а также вызывают нарушение нормальной работы связанных с ним производств.

Третья степень последствий – нормальная. В этом случае отказы потребителей вызывают экономические потери намного меньшего масштаба, чем при второй степени последствий.

Четвертая степень – незначительная, когда отказы питания потребителей незначительно увеличивают производственные потери. Последствия последних можно перекрыть без особых затрат труда и средств. При этом имеются в виду также отказы, происходящие в период простоя оборудования.

Последствия от прекращения функционирования объектов, относящиеся к первой степени, проявляются по истечении некоторого (критического) времени с момента отказа tкр и в дальнейшем от длительности простоя объектов не зависят (линия 1 на рис. 8.1).

Ущерб

3

4

t

tкр

Рис. 8.1.

Зависимость ущерба для различных степеней последствий от времени нарушения электроснабжения

Для последствий второй и третьей степени также характерно наличие критического времени, а затем величина ущерба в общем случае растет с увеличением продолжительности простоя оборудования (линии 2 и 3). Для последствий четвертой степени величина ущерба характеризуется линией 4.

401

8.3.Технологические ущербы

иих влияние на требование надежности

Надежность работы технологических установок зависит не только от надежности их электроснабжения. Технология производственных процессов обычно предусматривает создание технологических резервов. Виды технологического резервирования различны. Ранее п. 3.3.2 рассмотрено структурное резервирование. Можно выделить также и следующие разновидности:

•резервирование по мощности;

•временное резервирование;

•информационное резервирование.

Резервирование по мощности обеспечивается установкой оборудования, мощность которого превышает требуемую в нормальном режиме работы. В аварийном режиме это оборудование работает с повышенной нагрузкой. В случае временного резерва технологический процесс продолжается некоторое время после отказа. Например, при сооружении инкубаторных помещений электрообогрев проектируется таким образом, чтобы избежать резкого падения температуры при прекращении электроснабжения. К этому виду резерва можно отнести также бункеры-накопители, расположенные вдоль цепочки технологических установок (ТУ) (рис. 8.2).

Бункер Бункер

Рис. 8.2. Технологическая цепочка с бункерами-накопителями

Информационное резервирование предусматривает использова-

ние избыточной информации. Ее простейшим примером является многократная передача одного и того же сообщения по каналу связи. Другим примером являются коды, применяемые в управляющих ЭВМ для обнаружения и исправления ошибок, возникающих сбоев и отказов аппаратуры.

При наличии технологического резерва требования к надежности электроснабжения можно снизить.

402

Выбор рационального способа и места резервирования (СЭС– ЭП–ТУ) решается в каждом конкретном случае на основе техникоэкономических расчетов.

Потребители в соответствии с требованиями, предъявляемыми к системам их электроснабжения, можно разделить на четыре группы.

Первая группа – потребители электроэнергии, требующие бесперебойного электроснабжения, не допускающие отклонений по качеству электроэнергии и ограничении по мощности.

Вторая группа – потребители, имеющие технологическое резервирование и допускающие кратковременные и нечастые перерывы в электроснабжении и ограничения по мощности.

Третья группа – потребители, не имеющие технологического резерва, допускающие перерывы в электропитании на время ввода резерва вручную и кратковременные ограничения по мощности.

Четвертая группа – потребители, не предъявляющие особых требований к качеству электроэнергии и частоте перерывов, для них возможен перерыв в электроснабжении на время ремонта.

Критерии отнесения потребителей к той или иной группе по надежности приведены в табл. 8.1.

Всоответствии со степенью последствий отказов потребителей

итребованиями, которые они предъявляют к надежности электро-

снабжения, могут быть сформулированы классы потребителей по надежности (табл. 8.2).

В производственных процессах с первой степенью последствий от нарушения электроснабжения обычно участвуют потребители с различными требованиями к надежности.

Потребители первой группы надежности, нуждающиеся в непрерывном электроснабжении с неизменными параметрами электроэнергии, должны иметь первую или вторую группу надежности. Мощность таких потребителей составляет небольшую часть мощности всего производства. К потребителям первой группы относятся, например, электроприемники, снабжающие электроэнергией главные коммутационные, контрольно-измерительные и автоматические устройства, которые при авариях должны обеспечивать безопасную установку производственного процесса.

Среди потребителей третьей группы надежности есть потребители, имеющие важное функциональное значение в производствен-

403

ном процессе, но по разным причинам не имеющие технологического резерва. Такие установки относятся к классам надежности 31

и 32.

Таблица 8.1 Критерии отнесения потребителей к группам надежности

404

8.4. Нормативная документация по надежности в электроэнергетике

Требования, предъявляемые к надежности электроснабжения потребителей и работе оборудования, отражены в директивных

инормативных документах, регламентирующих порядок проектирования, сооружения и эксплуатации электроустановок.

Основным директивным инструментом, по которому принимаются технологические решения при проектировании, сооружении

иэксплуатации электроэнергетических установок, обязательные для производственных организаций независимо от их ведомствен-

ного подчинения, являются «Правила устройства электроустано-

вок» (ПУЭ).

ПУЭ определяют общие требования к системе электроснабжения, а также требования электроприемников к надежности электроснабжения. Последние разделяются на три категории.

ЭП первой категории – это электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб для хозяйства страны, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического оборудования, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

Вэтой категории выделяется особая группа ЭП, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего оборудования.

ЭП второй категории – это электроприемники, перерыв

вэлектроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и транспорта, нарушению нормальной деятельности большого количества людей.

ЭП третьей категории – это электроприемники, не входящие

впервую или вторую категорию.

Ксоответствующей категории относятся как отдельные ЭП, так и их группы или комплексы. Требования к надежности определяются применительно к вводному устройству ЭП или потребителю

вцелом. Однако в целях более экономного расходования средств следует учитывать, что требования к надежности ЭП высшей категории недопустимо распространять на другие ЭП.

405

Правила устройства электроустановок дают общие, принципиальные рекомендации по надежности электроснабжения потребителей. Эти требования детализируются, уточняются, конкретизируются в ведомственных нормативных документах.

Ввод в действие резервных источников электроснабжения наиболее ответственных потребителей должен осуществляться автоматически. При неавтоматическом вводе резервного источника питание должно быть обеспечено не позднее чем через 30 мин после отключения основного источника электропитания.

Ко второй категории относятся сельскохозяйственные потребители, перерыв в электроснабжении которых свыше 3,5 ч приводит к нарушению производственного процесса, снижению выпуска сельскохозяйственной продукции или ее частичной порче. При плановых отключениях этих потребителей длительность одного перерыва электроснабжения во всех случаях не должна превышать 3,5 ч. В течение суток допускаются повторные плановые отключения через 2 ч.

Проектирование городских систем электроснабжения выполняется в соответствии с Инструкцией по проектированию городских и поселковых электросетей.

Системы электроснабжения промышленных предприятий проектируются в соответствии с Инструкцией по проектированию электроснабжения промышленных предприятий, где отражены требования к надежности электроснабжения применительно к промышленным предприятиям.

Вобщем случае следует помнить, что для правильного разделения по категориям надежности необходимо знать технологию производства, экономические последствия от нарушения электроснабжения, возможность СЭС и самого потребителя.

Внормативных документах по эксплуатации объектов электроэнергетики изложены основные организационные и технические требования, обеспечивающие требуемый уровень надежности в сочетании с высоким качеством поставляемой электроэнергии, экономичностью работы СЭС, с безусловным выполнением правил техники безопасности и защиты окружающей среды.

Основным документом, определяющим порядок обслуживания СЭС, являются «Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей» (ПТЭ). На основе ПТЭ составляются отраслевые директивные руководства и инструктивные материалы:

406

•противоаварийные и эксплуатационные циркуляры;

•типовые инструкции по эксплуатации;

•руководящие указания, нормы и правила.

ВПТЭ включены разделы по организации эксплуатации, опе- ративно-диспетчерскому управлению, требованиям к обслуживанию энергетических объектов.

ПТЭ определяют требования к нормальным и послеаварийным режимам работы электроустановок с позиций экономичности и надежности их работы. Приводятся состав, объем и сроки осмотров, проверок оборудования, текущих, средних и капитальных ремонтов.

Вразделе «Организация оперативно-диспетчерского управле-

ния» указаны его структура, ответственность диспетчерских служб на разных иерархических уровнях; правила ведения экономичных режимов и создания надежной схемы электрических соединений; обеспечение качества электроэнергии; порядок вывода оборудования их работы и ввода его в эксплуатацию, последовательность ликвидации аварий, организация переключений в электрических установках.

8.5.Критерии надежности систем электроснабжения

Ксистемам электроснабжения предъявляются многочисленные требования, основными из которых являются надежность работы, экономичность, гибкость. Надежность – категория экономическая

ипоэтому только с помощью экономических методов можно гарантировать оптимальный уровень надежности электроснабжения.

Для того чтобы система удовлетворяла предъявляемым к ней требованиям, она должна обладать определенными потребительскими, эксплуатационными, конструктивными и экономическими качествами. К потребительским качествам относится и способность системы к обеспечению надежного питания потребителей. Для сравнения различных схем по надежности необходимо установить критерии, характеризующие надежность работы схем подстанций. Перерывы в нормальной работе подстанций вызываются повреждениями оборудования, ошибками персонала и т. д. Но при одинаковых этих факторах число и длительность аварийных перерывов

407

электроснабжения могут быть различными. Одинаковые повреждения приводят в одной схеме к перерыву электроснабжения, в другой – нет; длительность перерыва при одной схеме определяется временем работы автоматики, при другой – временем производства переключений оперативным персоналом, при третьей – временем ава- рийно-восстановительных работ. При разных схемах изменяется и длительность простоев потребителей из-за плановых ремонтов оборудования подстанций: при одной схеме ремонт выключателей связан с отключением потребителя, при другой – нет. Необходимо отметить, что при применении разных схем, а также при одинаковых схемах ущерб при перерывах электроснабжения может быть различным.

Ущерб зависит от потребителя, его технологических особенностей, наличия резервирования и не может служить критерием надежности для схем, т. к. схема не оказывает на него никакого влияния.

Обычно пользуются понятием удельного ущерба – величиной ущерба, отнесенной к единице выпускаемой продукции. В таком случае возможно сопоставление решений для объектов с различным объемом производства.

Решая задачи надежности для СЭС, ущерб следует относить к значениям параметров энергосистемы. Поэтому в настоящее время наиболее распространены следующие виды удельного ущерба, отнесенные:

•к единице выпускаемой продукции, руб. /ед. продукции;

•к одному часу перерыва в электроснабжении, руб/ч;

•к одному кВт установленной мощности, руб/кВт;

•к одному кВт·ч недоотпущенной электроэнергии, руб/(кВт·ч). Ответственность энергосистем за нарушения энергоснабжения

потребителей устанавливается «Правилами пользования электриче-

ской и тепловой энергией». Таким образом, энергосистема штрафуется за недопоставку электрической энергии потребителям.

Основным документом, определяющим ответственность эксплуатационного персонала за нарушения электроснабжения, явля-

ется «Инструкция по расследованию и учету аварий», применение которой способствует повышению надежности работы оборудования и электроснабжения потребителей.

408

В табл. 8.3 приведены данные удельных ущербов ряда потребителей. Оценка ущерба у бытовых потребителей имеет особенности, заключающиеся в том, что устанавливается денежный эквивалент единицы свободного времени человека. Ущерб от перерыва электроснабжения, в течение которого человек лишен возможности использовать самостоятельно свободное время, определяется как часть потерянного свободного времени.

Таблица 8.3

Удельные ущербы потребителей от недопоставки электроэнергии

В энергосистемах имеется большое количество распределительных подстанций 110, 35 кВ, имеющих не более двух питающих линий и предназначенных только для электроснабжения потребителей. По данным трех крупных энергосистем, число таких подстанций составляет 50…70% на 110 кВ и 80% на 35 кВ от всего числа подстанций соответствующего напряжения. Для таких подстанций могут быть установлены единые критерии надежности.

С точки зрения потребителей надежность электроснабжения определяется длительностью и частотой перерывов подачи энергии. Для отдельного потребителя, питающегося по радиальной линии, плановые ремонты так же, как и аварийные, связаны с перерывами электроснабжения, и поэтому длительность плановых ремонтов,

409

связанных с необходимостью отключения потребителей, служит одним из показателей надежности. Для потребителей, у которых ущерб меняется в зависимости от длительности простоя, необходим показатель вероятности того, что время восстановления питания превысит заданное время.

Таким образом, для распределительных подстанций энергосистем могут быть установлены следующие 4 критерия:

1)среднее число аварийных перерывов электроснабжения потребителей за определенный промежуток времени n;

2)средняя длительность восстановления питания τср;

3)длительность плановых ремонтов, связанных с отключением потребителей τпл;

4)вероятность того, что время восстановления питания превысит заданное время t.

Поскольку и другие подстанции предназначены для снабжения потребителей, критерии для всех подстанций будут содержать эти и дополнительные показатели, соответствующие требованиям, предъявляемым к ним.

Расчет критериев надежности для распределительных подстанций производится для точки 1 границы обслуживания подстанции энергосистемой (рис. 8.3). Для оценки эффективности резервирования потребителей от разных секций подстанций необходим расчет критериев для случая полного погашения подстанции – точки 2 на рис. 8.3. Расчет критериев может быть проведен аналитическим путем или методом моделирования на ЭВМ.

Расчеты критериев для точки 1 дадут возможность сообщить потребителям

410