Обоснована необходимость повышения надежности и качества электроснабжения, исследованы основные методы повышения качества электроэнергии в системах электроснабжения предприятий. Исследованы возможные технические направления повышения надежности и качества электроснабжения промышленных потребителей электроэнергии.
Ключевые слова: качество электрической энергии, системы электроснабжения, мероприятия по повышению качества электроэнергии, повышение надежности систем электроснабжения, исследование.
The necessity is substantiated, the main methods of improving the quality of electricity in the power supply systems of enterprises are investigated. The possible technical directions of power supply to industrial consumers of electricity are investigated.
Keywords: quality of electrical energy, power supply systems, measures to improve the quality of electricity, improving the reliability of power supply systems, research.
Значение систем электроснабжения в современном обществе тяжело переоценить. Развитие производства, внедрение новых технологий в основном приводят к постоянному повышению мощностей систем, машин и агрегатов. Одновременно выдвигаются повышенные требования к их экономичности, безопасности, ремонтопригодности, экологичности.
Одними из основных недостатков в современной электроэнергетике являются:
— использование устаревшего оборудования, сетей, кабелей, оборудования ТП и вводно-распределительного оборудования;
— неправильный учет электроэнергии;
— низкое качество электроэнергии.
Рационально выполненные современные системы электроснабжения должны удовлетворять ряду требований:
— экономичность;
— надежность;
— безопасность и удобство эксплуатации;
— обеспечение требуемого качества электроэнергии.
Категория потребителей определяет выбор категории надежности системы электроснабжения. В том случае, когда среди приемников или потребителей есть хотя бы один, который относится к первой категории, то система должна быть запитана как минимум от двух источников.
По назначению сети электроснабжения делят на распределительные и питающие. Питающая линия — это линия, осуществляющая питание подстанции (П) или распределительного пункта (РП) от центра питания (ЦП) без распределения электрической энергии по ее длине.
Распределительная линия — линия, осуществляющая питание ряда трансформаторных подстанций от РП или ЦП.
В сетях напряжением до 1000 В питающими линиями называют линии, идущие от трансформаторных подстанций к распределительным щитам или пунктам, а распределительными называют линии, которые идут непосредственно от распределительных щитов или пунктов к электроприемникам.
Одной из основных задач реконструкции и технического перевооружения электрических сетей является повышение надежности электроснабжения потребителей и качества электроэнергии, что может быть достигнуто следующими способами [3, с. 97]:
— замена неизолированных проводов на СИП;
— применение технологии выполнения работ под напряжением;
— применение напряжения 0,95 кВ;
— применение вольтодобавочных трансформаторов;
— замена, модернизация, установка недостающих приборов учета.
Рассмотрим некоторые их вышеуказанных технических решений.
Воздушные линии электропередачи — это важнейшая часть системы электроснабжения. От их состояния зависит нормальная жизнь людей и работа промышленных предприятий [1, с. 131]. Расположение опор и проводов под открытым небом подвергает ВЛЭП воздействию погодных катаклизмов. Сильный ветер и гололед могут стать разрушительными и вызвать обрыв проводов, повреждения изоляторов и дополнительного оборудования, подвешенного на опорах. Для восстановления поврежденных линий электропередачи выполняются те или иные ремонтные работы.
Отключению ВЛЭП для ремонта предшествуют продолжительные согласования, которые сами по себе представляют большой объем работы. А многие потребители при отключении испытывают существенные затруднения в своей работе и терпят убытки.
Применение технологии ремонта ВЛ под напряжением повышает надежность электроснабжения потребителей, т. к. значительно снижается число плановых отключений. При этом возникает экономический эффект в предприятии электросетевых организациях за счет снижения недоотпуска электроэнергии потребителям и других факторов. Но это не единственный вид ремонта ВЛЭП. Ведь при авариях с обрывом проводов и прочими повреждениями, несовместимыми с нормальной передачей электроэнергии, прекращается ее передача. Чтобы уменьшить вероятность повреждений воздушных линий электропередачи существует система планово — предупредительного ремонта. Она включает техническое обслуживание и капитальный ремонт, как с отключением, так и без снятия напряжения.
Также известна практика применения вольтодобавочных трансформаторов, которая позволяет [2, с. 120]:
— значительно уменьшить негативное влияние обрывов нулевых проводников либо потерь контактов в нулевых цепях, скачков напряжения в области неповрежденной фазы;
— значительно повысить мощность однофазных коротких замыканий — это дает возможность повысить надежность срабатываний защиты в линиях электропередачи;
— исключить асимметричные напряжения, которые возникают из-за неравномерного распределения напряжения по фазам;
— производить монтажные работы различной сложности в ограниченные по времени сроки.
По мнению ведущих специалистов-энергетиков, доля энергоресурсов составляет порядка 30–40 % от стоимости продукции. Эта цифра является веским аргументом, чтобы руководители очень серьёзно подходили к вопросу аудита энергопотребления, а также выработке методик компенсации реактивной мощности. Процедура компенсации реактивной мощности является ключом к решению вопросов энергосбережения.
Для правильной оценки преимуществ СИП, нужно иметь представление о других способах передачи электроэнергии на расстояние. В обычных системах провода не изолируются — электроэнергия передается по оголенным проводам. Делается это в целях экономии на оплетке. Несмотря на необходимость устанавливать линейные изоляторы из фарфора, такой способ передачи электричества считается достаточно экономичным. При этом 50-герцевая частота едва излучается в пространство, а значительные помехи в таких электросетях редки.
Фазные провода чаще всего располагаются в верхней части пролетов над тросом молниезащиты (относится к линиям мощностью свыше 35 кВт), а под проводниками может находиться нейтраль. Подвески бывают с вертикальной поддержкой (по одной единице на каждую опору) или натяжные (парные со шлейфом между ними). Вертикальные опоры могут быть промежуточными, а натяжные — анкерными. В случае обрыва линии поддерживающие подвески пружинящим движением слегка отодвигаются в сторону, в результате чего опоры предохраняются от падения. Анкерная же поддержка в случае падения столбов предотвращает передачу деформации по сети, а потому к таким опорам предъявляются особые требования по прочности. Для придания большей мощности опора оснащается ригелями. Без анкерной поддержки не обойтись на поворотах ЛЭП под углом более 10 градусов.
Наиболее популярные материалы при создании высоковольтных ЛЭП — алюминий и медь. Причем сечение алюминиевых деталей берется с запасом, чтобы обеспечить достаточную прочность. Чтобы добиться достойной механической прочности высоковольтных линий, сердечники производятся из высокопрочной стали. Нормативы по использованию металлов описаны в ГОСТ 839.
Недостаток алюминия — причина образования коррозии, которая может достигать 0,8 мкм ежегодно. Чтобы предотвратить разрушение металла, применяются следующие меры:
— используется специальная смазка для заполнения межпроволочного пространства в АСКС;
— для проводов АСКП и АКП применяется термостойкая смазка;
— для проводов АСК стальной сердечник изолируется двумя слоями полиэтилентерефталанта.
В случае с самонесущими изолированными проводами дела обстоят иначе. Все жилы объединены в единое целое и покрыты полимерным изоляционным материалом. Нейтраль обычно располагается в средней части провода. В сравнении с такой конструкцией оголенные провода отличаются несколькими существенными недостатками:
— шаговое напряжение приводит к гибели птиц. Вольтаж настолько высокий, что теоретически возможна ситуация, когда причиной рокового случая станет даже разность между точками, расположенными на дистанции в несколько сантиметров.;
— если нейтраль обрывается, выявить причину неисправности бывает очень сложно. При этом подобные случаи сами по себе несут опасность, так как оборудования начинает функционировать некорректно. К примеру, меняется направление транспортировки электричества в течение определенных долей частотного периода;
— при монтаже ЛЭП с оголенной проводкой не обойтись без очищения местности от деревьев. С учетом протяженности линий электропередачи масштабы вырубки могут быть довольно значительными. Просеки необходимы при прокладке линий с оголенными проводами, так как в противном случае в сырую погоду электрический разряд достигнет земли через стволы и ветки деревьев, что неминуемо убьет находящиеся внизу живые организмы. К тому же деревья могут стать причиной обрывания нейтрального провода;
— в результате порывов ветра часто происходят перехлесты линий. Даже кратковременные перехлесты приводят к коротким замыканиям. Если же дуга образовалась в жаркое время года, искры могут привести к пожару.
Чтобы избежать указанных проблем, устанавливаются линейные изоляторы, а провода фаз и нейтраль отодвигаются друг от друга на максимально возможные дистанции. В результате возникает потребность в применении ригелей в конструкции фундамента, которые позволяют расширить площадь опоры. Все эти меры делают конструкцию громоздкой и неудобной.
Компенсация реактивной мощности является важным фактором, который позволяет решать вопросы энергосбережения на любом предприятии.
Применение конденсаторных установок с целью организации КРМ является наиболее предпочтительным. Работа конденсаторных установок сопровождается малыми потерями, они просты в наладке и эксплуатации, имеется возможность подключения их к любой точки СЭС [4, с. 73].
Опираясь на компетентные мнения специалистов в сфере энергетики, следует отметить, что стоимость энергоресурсов занимает примерно 30 % от общей стоимости поставляемой продукции. Эти данные — очень веский аргумент, который подталкивает руководителей предприятий к серьёзным мерам в области организации аудита энергоресурсов. На крупных предприятиях вырабатываются специализированные методики повышения качества электрической энергии, что свидетельствует об актуальности и в высшей степени важности исследуемой тематики.
Литература:
1. Балдин, М. Н. Основное оборудование электрических сетей / М. Н. Балдин — М.: ЭНАС, 2018. — 208 c.
2. Караев Р. И., Электрические сети и энергосистемы / Р. И. Караев — М.: Наука, 2018. — 326 с.
3. Конюхова, Е. А. Электроснабжение / Е. А. Конюхова — М.: Наука, 2019.– 510 c.
4. Файбисовича, Д. Л. Справочник по проектированию электрических сетей / Д. Л. Файбисовича — М.: ЭНАС, 2015. — 320 с.
