Рекомендации по повышению надежности систем электроснабжения

Не следует беспредельно добиваться повышения надежности систем ЭСН. Так, например, усложнение системы за счет введения многократного резервирования приводит лишь к относительно небольшому снижению времени аварийного простоя, причем незначительный рост надежности обычно связан с весьма существенными затратами. Следовательно, не всегда более дорогостоящая система ЭСН обладает более высокой надежностью.

Основные пути повышения надежности можно свести к следующему. [8]

1 Рациональное резервирование:

— в цеховых сетях по высокому или низкому напряжению в ТП (рисунок 6.2);

— за счет раздельной или параллельной работы линий, трансформаторов в зависимости от условий и требований (рисунок 6.3);

— за счет выбора числа независимых ИП с учетом категории потребителей (рисунок 6.4). В случае аварии на одной из магистралей цеховые ТП переключаются на магистраль, оставшуюся в работе. При необходимости это может быть сделано с помощью АВР на секционном автоматическом выключателе (резервирование по НН).

2 Использование перегрузочной способности элементов системы ЭСН, что обеспечивает надежное питание потребителей при эксплуатации систем ЭСН промышленных предприятий. Режимы перегрузки особенно важны при повреждениях или отключениях линий, трансформаторов, секций шин, отдельных аппаратов.

3 Совершенствование технического обслуживания: оптимизация периодичности и глубины капитальных ремонтов, снижение продолжительности аварийных ремонтов.

4 Повышение качества ремонта оборудования, что увеличивает межремонтные сроки, снижает затраты труда и материальных средств. Такой ремонт должен производиться квалифицированным персоналом, хорошо знающим конструкцию оборудования, современную технологию ремонта, а также обладающим высокой профессиональной подготовкой и практическими навыками.

5 Применение, правильный выбор и компоновка современного оборудования. Выбранное оборудование должно быть устойчиво к действиям токов КЗ. Что касается компоновки, то при особенно высоких требованиях к надежности ЭСН, секции РУ располагают в разных помещениях.

Рисунок 6.2 -Фрагмент схемы ЭСН с резервированием по ВН и НН (наличие резервной перемычки, раздельное питание секций шин).

Рисунок 6.3 -Схема радиального питания (РП):

а — группы РП с резервированием от второго источника; б — одного РП от двух источников; в — обособленной

однотрансформаторной ТП по одиночной линии (по двухкабельной линии)

Рисунок 6.4 -Двойная магистральная схема с односторонним питанием при отсутствии СШ на цеховых ТП

6 Внедрение автоматизации и телемеханизации, что позволяет повысить еще и безопасность обслуживания, эффективность управления объектами ЭСН и избежать ошибочных действий персонала.

При наличии СД целесообразно в качестве пускового органа устройств АВР применять реле минимального напряжения совместно с реле минимальной частоты.

7 Повышение надежности РЗ и автоматики за счет применения микропроцессорной элементной базы, правильной эксплуатации и технического обслуживания.

Опыт эксплуатации микропроцессорных устройств РЗА за рубежом показал, что эти устройства имеют равные или лучшие показатели надежности и значительно меньшие трудозатраты на техобслуживание по сравнению с традиционными системами. При применении микропроцессорных устройств РЗА в системах ЭСН наравне с релейноконтактными устройствами особое внимание необходимо обращать на готовность этой системы по обеспечению электромагнитной совместимости.

На рисунке 6.5 показана простая схема защиты параллельных линий одностороннего питания на традиционной элементной базе, которую целесообразно использовать вместо сложной и дорогой дифференциальной защиты. Схема позволяет отключать любую из двух параллельных линий в зависимости от места КЗ.

При эксплуатации газовой защиты трансформаторов возможна ее ложная работа, которая может иметь место при попадании воздуха в бак трансформатора (например, при доливке масла, после ремонта системы охлаждения).

Во избежание ложного срабатывания земляной защиты (максимальной токовой защиты нулевой последовательности) необходимо воронку, броню и оболочку кабеля на участке от воронки до трансформатора тока (ТТ) нулевой последовательности изолировать от земли, а заземляющий провод присоединить к воронке кабеля и пропустить через отверстие магнитопровода ТТ нулевой последовательности в направлении кабеля.

Рисунок 6.5 -Защита параллельных линий одностороннего питания в системах промышленного ЭСН: МТЗ— максимальная токовая защита; ЗМН — защита минимального напряжения; ТО — токовая отсечка без выдержки времени; t1 = 0; t2 = 0,5 с; t 3 = 1,0 с: t 4 = 1,5 с; в исходном положении В5 включен

При применении интегральной и цифровой защит необходимо строго выполнять указания по их эксплуатации. Так, например, если не применять специальных мер (экранирование и пр.), то возникающие по разным причинам помехи могут вызвать ложное срабатывание защиты.

8 Выбор наиболее целесообразного времени вывода оборудования в ремонт, а именно совмещение ППР электрооборудования с ППР технологического оборудования, заблаговременный перевод ЭСН на временное питание от резервных источников и др. Например, плановый ремонт одного из двух трансформаторов двухтрансформаторной ТП целесообразнее проводить в период работы со сниженной нагрузкой потребителя.

9 Уменьшение числа трансформаций, где это возможно, и в первую очередь трансформаций 10/6 кВ, что повышает также экономичность системы ЭСН за счет уменьшения потерь электроэнергии.

10 Применение самозапуска ответственных двигателей (АД и СД). Самозапуск необходим для обеспечения устойчивости технологических процессов непрерывных производств при КЗ, отключениях выключателя в цепи питания узла нагрузки и т.д. Самозапуск возникает после кратковременного перерыва и автоматического восстановления ЭСН. Двигатели, участвующие в самозапуске, при кратковременных перерывах ЭСН от сети не отключаются.

11 Обеспечение пожарной безопасности электро-технических сооружений (подстанций, кабельных туннелей и др.), внедрение устройств телесигнализации и локализации пожаров.

12 Использование гарантированных ИП (дизель-генераторов, аккумуляторных батарей и т.п.).

13 Внедрение ремонтов под напряжением.

14 Снижение насыщения сетей автоматической коммутационной аппаратурой, так как сами аппараты могут быть источником аварий.

15 Компенсация реактивной мощности (КРМ). За счет КРМ по НН можно разгрузить цеховой трансформатор ТП и при росте нагрузки загрузить его дополнительно активной мощностью.

16 Повышение статической и динамической устойчивости системы ЭСН. Наиболее приемлемым средством достижения этой цели является уменьшение времени действия устройств РЗА.

17 Повышение качества электроэнергии. Снижения несимметрии напряжений можно достичь, как показывает опыт эксплуатации систем ЭСН, в основном двумя путями:

— рациональным пофазным распределением однофазных нагрузок;

— применением симметрирующих устройств.

Для снижения несинусоидальности напряжений (уменьшения высших гармоник) применяют следующие средства:

— раздельное питание приемников с нелинейной ВАХ и общепромышленных приемников, которое осуществляют от разных секций шин подстанций;

— увеличение числа фаз выпрямления; так, при переходе от 6-фазной схемы к 12-фазной схеме выпрямления несинусоидальность напряжений сети уменьшается примерно в 1,4 раза;

— фильтры высших гармоник, которые одновременно являются и источниками реактивной мощности, т.е. могут использоваться для КРМ.

18 Совершенствование конструкций и материалов, из которых изготовляют электрооборудование для систем ЭСН.

19 Повышение качества и уровня эксплуатации электрооборудования (правильное применение смазочных материалов, своевременная чистка светильников, правильная замена изношенных деталей и др.).

Список сокращений

АВР – автоматический ввод резерва

АД – асинхронный двигатель

АПВ – автоматическое повторное включение

АТС – автотрансформатор связи

ВЛ – воздушные линии

ГПП – главная понижающая подстанция

ИП – источник питания

КЗ – короткое замыкание

КЛ – кабельные линии

КРМ – компенсация реактивной мощности

ЛЭП – линия электропередачи

НТД – нормативно-техническая документация

ОРУ – открытое (наружное) распределительное устройство

ПКЭ – показатель качества электроэнергии

РЗ – релейная защита

РУ – распределительное устройство

РЭ – расчетный элемент

СВ – случайная величина

СД – синхронный двигатель

СН – собственные нужды

СШ – сборные шины

ТТ – трансформатор тока

ТН – трансформатор напряжения

ТП – трансформаторная подстанция

ЭПН – эксплуатационный показатель надежности

ЭС — электростанция

ЭСН – электроснабжение

ЭЭС – электроэнергетическая система