2 Нарушения нормального режима электроснаб­жения

Для ритмичной работы промышленного предприятия по выполнению плана выпуска продукции с требуемыми экономическими показателями система электроснабжения должна обеспечивать потребителей необходимым количеством электроэнергии заданного качества. При этом преобразование и распределение электрической энергии между цехами, установками и отдельными электроприем­никами должны производиться по схеме, отвечающей минимуму затрат.

Нормальным считается такой режим электроснабжения, при котором потребители обеспечиваются электроэнергией заданного качества и количества в соответствии с графиком потребления, и по схеме, предусмотренной для нормальных условий длительной работы.

При эксплуатации, реконструкции и проектировании систем электроснабжения промышленных предприятий необходимо учитывать следующие возможные нарушения нормального режима электроснабжения:

кратковременные и длительные отклонения напряжения от номинального;

внезапные кратковременные (продолжительностью до нескольких секунд) перерывы электроснабжения или глубокие посадки напряжения, вызванные переходными процессами в энергосистеме;

внеплановые перерывы электроснабжения с предварительным предупреждением;

внезапные длительные (до нескольких часов) перерывы электроснабжения;

ограничения электроснабжения по мощности или электроэнергии;

ограничения по мощности или электроэнергии с предварительным предупреждением, приводящие к необходимости консервации предприятия.

Во время работы системы электроснабжения возникают кратковременные переходные процессы, вызванные изменениями перетоков мощности, аварийными режимами, действиями средств противоаварийной автоматики. Эти процессы, несмотря на кратковременность, могут отразиться на режиме работы \ потребителей электроэнергии, особенно промышленных предприятий с непре­рывным технологическим процессом. Основными причинами перерывов электроснабжения являются аварии в энергосистеме или в собственной системе электроснабжения потребителя.

Причинами перерывов электроснабжения могут быть также дефицит мощности или электроэнергии в энергосистеме или ограничения пропускной способности элементов системы электроснабжения.

Исчезновение напряжения на питающей подстанции может вызвать необходимость отключения (автоматического или ручного) последующих элементов системы электроснабжения технологических агрегатов. Поэтому продолжительность перерыва электроснабжения потребителя t₀, как указывалось выше, складывается из времени, необходимого для восстановления напряжения на питающей подстанции t₁ и времени, необходимого на восстановление системы электроснабжения от питающей подстанции до пункта питания электроприемников рассматриваемой технологической установки t2 т.е.

tо ⁼ t1+t2

Продолжительность t₂, определяется сложностью системы электроснабжения, типом и характеристиками электроприемников технологических установок, автоматизацией управления и т.п. Одним из средств снижения t₂ является устранение промежуточных трансформаций, применение глубоких вводов, самозапуск агрегатов технологических установок и др. Каждому типу электроприемников и технологических установок свойственно свое допустимое время перерыва t_0don.

При предварительном предупреждении о перерыве электроснабжения потребитель может провести необходимые мероприятия для прекращения технологического процесса с минимальными потерями, избежать порчи материалов, повреждения оборудования и др.

Например. При электролизе алюминия перед длительным отключением электроэнергии во избежание застывания электролита и алюминия из ванны выливают весь электролит и часть металла, а аноды опускают до соприкосновения с оставшимся металлом. Это обеспечивает минимальные потери в технологическом процессе.

Дальнейшие потери потребителя определяются характеристиками технологического процесса и длительностью перерыва электроснабжения. После восстановления электроснабжения технологический процесс возобновляется.

Потери потребителей при перерывах электроснабжения с предварительным предупреждением определяются потерями, вызванными необходимостью останова и последующего пуска технологических установок, простоем персонала, а также недовыработкой продукции за время простоя.

Хотя при остановах с предварительным предупреждением удается, как правило, избежать повреждения оборудования, возникающего при внезапном перерыве электроснабжения, для некоторых производств с непрерывным технологическим процессом остановы снижают срок службы технологического оборудования. Как показывает опыт эксплуатации, целесообразно останов с предварительным предупреждением совмещать с проведением плановых ремон­тов технологического и энергетического оборудования.

Внезапные перерывы электроснабжения могут привести к повреждению оборудования, браку продукции, порче сырья, а в ряде случаев и к крупным авариям. Потери потребителя во многом зависят от совпадения перерыва электроснабжения с тем или иным этапом технологического процесса. Иногда повреждение или сокращение срока службы оборудования возникает только при определенной длительности перерыва электроснабжения.

Основными причинами возникновения ограничения по мощности и электроэнергии являются крупные аварии в энергосистеме, приводящие к нарушению баланса активной мощности.

Кроме этих причин, могут иметь место также ошибки в прогнозировании спроса мощности (особенно в часы максимума энергосистемы) и электроэнергии, а также стихийные явления.

При заблаговременном предупреждении энергосистемой потребители могут принять меры, позволяющие сохранить в работе все электроприемники или их часть, но при сниженном электропотреблении. На предприятиях разработаны графики перевода электроприемников в режим ограниченного потребления, а также определены электроприемники и очередность их отключений.

Продолжительность восстановления технологического процесса после длительного перерыва электроснабжения зависит от следующих факторов:

особенностей технологического процесса;

времени перерыва электроснабжения;

совпадения перерыва электроснабжения с тем или иным этапом технологического процесса;

автоматизации производства;

квалификации обслуживающего персонала и т.п.

К нарушению нормального режима относят также питание потребителей по

резервным элементам системы электроснабжения, если при этом возникают дополнительные потери электроэнергии в сети.

Нарушение нормального режима электроснабжения может вызвать у потребителя разладку технологического процесса, брак продукции, выход из строя и сокращение срока службы оборудования, увеличение удельных затрат электроэнергии, сырья, материалов на выработку продукции, простой обслуживающего персонала.

В некоторых случаях внезапный перерыв электроснабжения может вызвать крупные аварии на промышленных предприятиях. Ущерб, вызванный указанными последствиями, называется прямым ущербом.

Нарушение нормального электроснабжения может привести к снижению или прекращению выработки продукции предприятием.

Ущерб, связанный с недовыработкой продукции, называют дополнительным ущербом.

Ущерб энергосистемы, вызванный нарушением нормального режима, определяется в основном следующими факторами:

дополнительными потерями электроэнергии в передающих и распределительных сетях, возникающими из-за перераспределения потоков электроэнергии или перегрузки части сети;

возросшим расходом топлива на электростанциях энергосистемы, если нарушение нормального режима привело к перераспределению выработки электроэнергии на электростанциях;

недоиспользованием основных и оборотных средств, если нарушение электроснабжения привело к недовыработке электроэнергии в ^ энергосистеме.

Надежность системы электроснабжения снижается вследствие возникновения нарушений нормального режима электроснабжения, к которым относятся так называемые отказы.

В аварийном и послеаварийном состояниях система электроснабжения находится на более низком уровне функционирования по сравнению с нормальным. При этом параметры ее режимов, к основным из которых относятся частота переменного тока, напряжение в узлах, потоки мощности в элементах, могут выходить за пределы, допустимые по нормам, что обуславливает отказ, отключение этих элементов или части системы, т.е. переход на еще более низкий уровень функционирования, в результате которого возможен полный отказ системы.

Чтобы избежать этого, вводят ограничения по режимам (в аварийных и послеаварийных состояниях), т.е. мероприятия, предотвращающие развитие аварии (каскадные отключения). К ним относятся: перераспределение нагрузки источников питания, форсирование регулирующих и компенсирующих устройств, включение ненагруженных или малозагруженных резервных элементов, ком­мутационные изменения в схеме и др. Если эти мероприятия не обеспечивают ввод режима в допустимые нормами пределы, то часть потребителей отключается.