Пожаловаться

Раздел 1. Общие правила

Глава 1.2. Электроснабжение и электрические сети

Категории электроприемников и обеспечение надежности электроснабжения

1.2.17. Категории электроприемников по надежности электроснабжения определяются в процессе проектирования системы электроснабжения на основании нормативной документации, а также технологической части проекта.

1.2.18. В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на следующие три категории.

Электроприемники первой категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.

Из состава электроприемников первой категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.

Электроприемники второй категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприемники третьей категории - все остальные электроприемники, не подпадающие под определения первой и второй категорий.

1.2.19. Электроприемники первой категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.

Для электроснабжения особой группы электроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.

В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников первой категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), предназначенные для этих целей агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т.п.

Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить непрерывность технологического процесса или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения.

Электроснабжение электроприемников первой категории с особо сложным непрерывным технологическим процессом, требующим длительного времени на восстановление нормального режима, при наличии технико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, определяемые особенностями технологического процесса.

1.2.20. Электроприемники второй категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.

Многих интересует вопрос, почему для одних потребителей электрической энергии подтягиваются отдельные линии электроснабжения, создаются схемы автоматического ввода резерва, а остальные могут находиться без электроснабжения в течении суток, а иногда и более. Применение какой-либо схемы питания зависит от категории надежности снабжения потребителя, либо группы потребителей. Они делятся на три группы – первую, вторую и третью.

Первая категория надежности электроснабжения

Данная группа не допускает перерыва в электроснабжении. Перерыв подачи электрической энергии к объекту может привести к очень тяжелым последствиям, таким как:

• Опасность для жизни и здоровья людей;
• Массовый брак продукции;
• Дорогостоящее оборудование может выйти из строя;
• Сложные технологического процесса нарушаются;
• Нарушение нормального функционирования объектов коммунального хозяйства;

Наиболее существенный вес данной категории в промышленности, где остановка работы, например таких устройств, как вентилятор главного проветривания шахты приводит к остановке шахты и эвакуации всех людей из нее, что является срывом технологического процесса ставящим под угрозу жизнь и здоровье людей, а также приводят к массовому недоотпуску продукции и угрозе взрыва в шахте.

Наибольшая составляющая потребителей первой категории электроснабжения приходит на химическую и металлургическую промышленности, в остальных отраслях удельный вес данной нагрузки гораздо ниже.

На металлургических комбинатах, которые имеют не полный цикл производства металла (только коксохимические цеха или доменные и пр.), количество электроприемников 1-й категории может составлять порядка 70-80%, а с полным циклом 25-40%. На заводах производящих синтетический каучук приблизительно 70-80% полной нагрузки предприятия.

Из электроприемников 1-й категории можно выделить особую группу потребителей, бесперебойная подача электрической энергии к которым необходима для безаварийного останова производства, чтобы не допустить чрезвычайных происшествий (угрозы жизни и здоровью людей, повреждения дорогостоящего оборудования, пожаров, взрывов и других).

При проектировании электроснабжения потребителей данной группы необходимо тщательно исследовать специфику производства и технологию работы проектируемого объекта. Без необходимости не нужно завышать мощность для данной группы. Рассмотреть и сопоставить все возможные варианты. Также необходимо в обязательном порядке предусмотреть резервное питание для приемников данной группы.

Примерами таких электроприемников могут быть:

Шахтные подъемные машины, обеспечивающие подъем людей из шахты при возникновении аварийных ситуаций

При остановленном технологическом процессе насосы охлаждения доменных печей:

Также к ним относят потребителей, перерыв в снабжении которых приводит к загрязнению окружающей среды опасными для жизни и здоровья людей веществами. В бытовом примере это системы канализации:

Вторая категория надежности электроснабжения

При перерыве питания потребителей данной группы может произойти:

• Массовые простои рабочих и техники;
• Массовый недоотпуск продукции предприятия;
• К остановке электротранспорта;

Для таких приемников тоже предусматривают резервное питание, но в отличии от электроприемников 1-й категории, могут допускаться перерывы в электроснабжении для ручного ввода резервного питания или для выезда ремонтной бригады для переключений в ручном режиме на подстанции, где нет постоянного дежурного персонала. Если автоматический ввод резерва (АВР) не несет за собой больших финансовых затрат, он может применяться и для потребителей 2-й категории.

Эта группа является самой многочисленной для всех отраслей промышленности. Она не однородна. В данной группе может присутствовать нагрузки которые ближе по своим технологическим требованиям к электроприемникам 1-ой категории, а некоторые ближе к 3-й категории. К вопросам бесперебойности питания данной категории нужно подходить особо внимательно и не применять резервирование постоянно, как это требует первая категория электроснабжения.

Эти обстоятельства получили свое отражение в ПУЭ, которые при определенных обстоятельствах допускают не создавать специального резервирования для потребителей 2-й категории. Уровень надежности питания определяют в основном с помощью технико-экономических расчетов исходя из минимальных затрат вызываемых при остановке производства.

Третья категория надежности электроснабжения

В данную группу вошли все остальные электроприемники, которые не попали ни в первую, ни во вторую категории. Для бытовых потребителей – это жилые кварталы, дома. Для промышленности – цеха, где нет серийного производства изделий или вспомогательные цеха. Данная группа допускает перерыв в электроснабжении на время необходимое для произведение ремонта (замены) электрооборудования, но не должно превышать больше 1 суток. При проектировании электроснабжения данных устройств необходимо учесть способы прокладки кабелей, резервирование трансформатора (при замене трансформатора), чтобы выполнение ремонта прошли в сроки указанные в ПУЭ.

Можно сделать вывод, что при проектировании системы электроснабжения как промышленного предприятия так и бытовых потребителей необходимо учитывать влияние различных факторов, которые будут влиять на категорию надежности. Также провести анализ ответственности и назначения электроприемников, их роль в технологическом (бытовом) процессе, допустимое время перерыва питания.

Согласно ПУЭ все потребители электрической энергии условно разделяют на три категории (группы), в зависимости от их важности. В данном случае идет речь о том, насколько надежным должно быть энергоснабжение потребителя с учетом всех возможных факторов. Приведем характеристики каждой из категорий электроснабжения потребителей и соответствующие требования относительно надежности их питания.

К первой категории электроснабжения относятся наиболее важные потребители, перерыв в электроснабжении которых может привести к несчастным случаям, крупным авариям, нанесению большого материального ущерба по причине выхода из строя целых комплексов оборудования, взаимосвязанных систем. К таким потребителям относятся:

горнодобывающая, химическая промышленность и др. опасные производства;

важные объекты здравоохранения (реанимационные отделения, крупные диспансеры, родильные отделения и пр.) и других государственных учреждений;

котельные, насосные станции первой категории, перерыв в электроснабжении которых приводит к выходу из строя городских систем жизнеобеспечения;

тяговые подстанции городского электрифицированного транспорта;

установки связи, диспетчерские пункты городских систем, серверные помещения;

лифты, устройства пожарной сигнализации, противопожарные устройства, охранная сигнализация крупных зданий с большим количеством находящихся в них людей.

Потребители данной категории должны питаться от двух независимых источников питания - двух линий электропередач, питающихся от отдельных силовых трансформаторов. Наиболее опасные потребители могут иметь третий независимый источник питания для большей надежности. Перерыв в электроснабжении потребителей первой категории разрешается только лишь на время автоматического включения резервного источника питания.

В зависимости от мощности потребителя, в качестве резервного источника электроснабжения может выступать линия электрической сети, аккумуляторная батарея либо дизельный генератор.

ПУЭ определяет независимый источник питания как источник, на котором сохраняется напряжение в послеаварийном режиме в регламентированных пределах при исчезновении его на другом источнике питания. К числу независимых источников питания относятся две секции или системы шин одной или двух электротстанций или подстанций при одновременном соблюдении следующих двух условий:

каждая из секций или систем шин в свою очередь имеет питание от независимого источника питания,

секции (системы) шин не связаны между собой или имеют связь, автоматически отключающуюся при нарушении нормальной роботы одной из секций (систем) шин.

Ко второй категории снабжения относятся потребители, при отключении питания которых, останавливается работа важных городских систем, на производстве возникает массовый брак продукции, есть риск выхода из строя крупных взаимосвязанных систем, циклов производства.

Помимо предприятий, ко второй категории электроснабжения относятся:

детские заведения;

медицинские учреждения и аптечные пункты;

городские учреждения, учебные заведения, крупные торговые центры, спортивные сооружения, в которых может быть большое скопление людей;

все котельные и насосные станции, кроме тех, которые относятся к первой категории.

Вторая категория электроснабжения предусматривает питание потребителей от двух независимых источников. При этом допускается перерыв в электроснабжении на время, в течение которого обслуживающий электротехнический персонал прибудет на объект и выполнит необходимые оперативные переключения.

Третья категория электроснабжения потребителей включает в себя всех оставшихся потребителей, которые не вошли в первые две категории. Обычно это небольшие населенные пункты, городские учреждения, системы, перерыв в электроснабжении которых не влечет за собой последствий. Также к данной категории относят многоквартирные жилые дома, частный сектор, дачные и гаражные кооперативы.

Потребители третьей категории получают питание от одного источника питания. Перерыв в электроснабжении потребителей данной категории, как правило, не более суток - на время выполнения аварийно-восстановительных работ.

При разделении потребителей на категории учитывается множество факторов, оцениваются возможные риски, выбираются наиболее надежные и оптимальные варианты.

Максимальное допустимое число часов отключения в год и сроки восстановления энергоснабжения

Вопросы электрообеспечения, включая надежность электроснабжения, определяются в договоре потребителя с субъектом электроэнергетики. В договоре устанавливают допустимое число часов отключения в год и сроки восстановления электроснабжения (это фактически допустимая продолжительность перерыва питания ).

Для I и II категорий надежности допустимое число часов отключения в год и сроки восстановления энергоснабжения определяются сторонами в зависимости от конкретных параметров схемы электроснабжения, наличия резервных источников питания и особенностей технологического процесса потребителя, но не могут быть более соответствующих величин, предусмотренных для III категории надежности, для которой допустимое число часов отключения в год составляет 72 ч (но не более 24 ч подряд, включая срок восстановления энергоснабжения).

Что дает разделение потребителей на категории

Разделение потребителей на категории в первую очередь позволяет правильно спроектировать тот или иной участок электросети, связать его с объединенной энергосистемой. Основная цель - построить максимально эффективную сеть, которая с одной стороны должна осуществлять в полной мере потребности в электроснабжение всех потребителей, удовлетворять требованиям по надежности электроснабжения, а с другой стороны быть максимально упрощенной с целью оптимизации средств на обслуживание и ремонт сетей.

В процессе эксплуатации электрических сетей разделение потребителей на категории электроснабжения позволяет сохранить стабильность работы объединенной энергосистемы в случае возникновения дефицита мощности по причине отключения блока электростанции либо серьезной аварии в магистральных сетях. В данном случае работают автоматические устройства, отключающие от сети потребителей третьей категории, а при больших дефицитах мощности - второй категории.

Данные меры позволяют оставить в работе наиболее важных потребителей первой категории и избежать техногенных катастроф в масштабах регионов, гибели людей, аварий на отдельных объектах, материального ущерба.

В отечественных системах электроснабжения наиболее часто используется принцип горячего резерва : мощность трансформаторов ТП, ГПП (и пропускная способность всей цепи питания к ним) выбирается большей, чем этого требует поддержание нормального режима, для обеспеченна электроснабжения электроприемников I и II категории в послеаварийном режиме, когда одна цепь питания отказывает в результате аварии (или отключается планово).

Холодный резерв, как правило, не используется (хотя более выгоден по суммарной пропускной способности), ток как предусматривает автоматическое включение под нагрузку элементов сети без предварительных испытании.

Система электроснабжения представляет собой совокупность устройств, служащих для приема, передачи и распределения элект-рической энергии. Она предназначена для снабжения потребителей электроэнергии предприятий, к которым относятся электродвига-тели различных производственных механизмов и агрегатов, элект-рические печи, установки для электрической сварки, осветительные и электролизные установки и т. д.

Система электроснабжения производственных предприятий должна обеспечивать бесперебойность в снабжении потребителей электроэнергией, надежность, высокое качество электроэнергии, безопасность электроустановок для жизни и здоровья обслужива-ющего персонала.

Существуют потребители электроэнергии, которые не допуска-ют перерыва в электроснабжении. В частности, к ним относятся хи-мические и металлургические предприятия. Здесь перерыв в электроснабжении может повлечь за собой выход из строя дорогого оборудования, на химических предприятиях он может вызвать взрыв. В других случаях перерыв в электроснабжении влечет за собой опасность для жизни обслуживающего персонала (например, прекращение проветривания горных выработок из-за отсутствия электроэнергии может привести к отравлению людей газом).

Могут быть и другие последствия, вызванные прекращением энергоснабжения. Особенно опасны перерывы в электроснабжении для производств со сложным технологическим процессом, когда остановка оборудования сопровождается существенным недоотпуском потребителям продукции важного значения.

Современные крупные города с их сложным транспортным и жилищным хозяйством также весьма чувствительны к перерывам в энергоснабжении. В качестве примера достаточно привести имев-ший место летом 1965 г. случай прекращения электроснабжения Нью-Йорка. В результате сложное городское хозяйство было выве-дено из строя на несколько суток (специалисты называют эту ава-рию «катастрофой века»).

Другие потребители не столь чувствительны к перерывам в электроснабжении. Для них перерыв в подаче электроэнергии не вызывает особо серьезных последствий.

С учетом этого правилами устройства электроустановок (ПУЭ) предусматриваются три категории потребителей электроэнергии по условиям обеспечения бесперебойности электроснабжения:

1-я категория - потребители электроэнергии, нарушение элект-роснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функций особо важных эле-ментов городского хозяйства;

2-я категория - потребители электроэнергии, перерыв в элект-роснабжении которых связан с массовым недоотпуском продукции, простоем рабочих, механизмов, технологического оборудования и промышленного транспорта, нарушением нормальной жизнеде-ятельности значительного количества людей;

3-я категория - все остальные потребители электроэнергии, не подходящие под определения потребителей 1-й и 2-й категории (например, потребители цехов несерийного производства, вспомо-гательных цехов, небольшие поселки и т. п.).

Потребители электроэнергии 1-й категории должны обеспечи-ваться электроэнергией от двух независимых источников питания, перерыв их электроснабжения может быть допущен лишь на время автоматического ввода в действие резервного питания.

При небольшой мощности потребителей электроэнергии 1-й ка-тегории в качестве второго источника питания могут быть использованы передвижные электростанции, аккумуляторные батареи, а также перемычки на низшем напряжении от ближайшего пункта, имеющего независимое питание с автоматическим включением ре-зерва (АВР).

Для потребителей электроэнергии 2-й категории допустимы пе-рерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Для потребителей электроэнергии 3-й категории допустимы пе-рерывы электроснабжения на время, необходимое для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, но на период не более одних суток.

Электроприемники I категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение особо важных элементов коммунального хозяйства.

Производственными сельскохозяйственными потребителями, относящимися к I категории, являются крупные животноводческие фермы и комплексы, производящие продукцию на промышленной основе, птицефабрики, помещения инкубаторов, помещения для выращивания бройлеров, свинарники-маточники с электрическим обогревом в сезон их работы.

К потребителям I категории относятся: фермы и комплексы по производству молока с содержанием 400 коров и более, по выращиванию и откорму 12 тыс. свиней и более, 10 тыс. голов и более молодняка крупного рогатого скота; открытые площадки по откорму молодняка крупного рогатого скота на 20 тыс. ското-мест и более, по откорму коров мясных пород 600 голов и более, а также племенные хозяйства и хозяйства ремонтного молодняка кур (25 тыс. голов и более), уток, гусей и индюшек (10 тыс. голов и более), кур-несушек (100 тыс. голов и более), мясных цыплят (1 млн. голов и более).

На животноводческих фермах и комплексах по производству молока к I категории относятся электроприемники: систем доения, охлаждения, сбора, первичной обработки и переработки молока, приготовления и раздачи кормов, водоснабжения, микроклимата, дежурного освещения. На предприятиях по выращиванию и откорму крупного рогатого скота и свиней такими электроприемниками являются линии подготовки и раздачи кормов, установки микроклимата, дежурное освещение. На птицеводческих предприятиях, помимо перечисленных выше, к этой категории относятся электроприемники установок поения птицы, местного обогрева молодняка, инкубации яиц, сбора, приема и обработки яиц.

К I категории относятся также электроприемники особенно важных объектов непроизводственного назначения: пункты неотложной помощи, родильные дома, операционные отделения больниц, важные узлы радиосвязи, телеграфа и телефона, объекты, действующие при массовом (более 60 чел.) скоплении людей.

Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. В качестве второго независимого источника питания могут использоваться электрические сети энергосистемы (сетевое резервирование), местные электростанции или специальные резервные электростанции.

В качестве двух независимых источников питания нельзя использовать две секции или системы шик, питающиеся по двум цепям одной двухцепной воздушной линии электропередачи; секции шин закрытого распределительного устройства, при коротком замыкании на шинах которого возможна потеря всех секций шин. Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить необходимую непрерывность технологического процесса или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, должно осуществляться технологическое резервирование.

Перерыв в электроснабжении электроприемников I категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания. При неавтоматическом вводе резервное питание должно быть обеспечено не позднее чем через 30 мин после отключения основного источника электроснабжения.

Электроприемники II категории — электроприемники, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

К электроприемникам II категории надежности относится большое количество ответственных потребителей сельскохозяйственного производства: молочно-товарные фермы, свинарники, различные птицеводческие фермы с числом голов, меньшим, чем требуется для отнесения их к I категории; теплицы и парники площадью 2500 м 2 с электрическим обогревом; кормоприготовительные цехи при электромеханизированном приготовлении и раздаче кормов; комбикормовые заводы производительностью 25 т в сутки; предприятия по переработке сельскохозяйственной продукции с непрерывным производственным процессом в сезон их работы, оросительные и другого назначения насосные установки с электроприводом.

К электроприемникам II категории относятся также здания высотой более пяти этажей, административные и общественные здания, детские и лечебные учреждения и учебные заведения.

Электроснабжение электроприемников II категории рекомендуется обеспечивать от двух независимых источников питания; перерыв их электроснабжения допустим на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады. Допускается питание электроприемников II категории по одной BЛ, в том числе с кабельной вставкой, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта этой линии за время не более 1 сут. Кабельные вставки этой линии должны выполняться двумя кабелями.

Допускается также питание по одной кабельной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединенных к одному общему аппарату. При наличии централизованного резерва трансформаторов и возможности замены поврежденного трансформатора за время не более 1 сут допускается питание электроприемников II категории от одного трансформатора.

Для сельскохозяйственных потребителей производственного назначения нормы ограничивают длительность одного перерыва электроснабжения, а также общую длительность всех перерывов за год с учетом не только аварийных, но и плановых отключений, необходимых для ремонтов, профилактических испытаний и других работ. В частности, длительность плановых отключений не должна превышать 3,5 ч. При этом плановые отключения не допускаются в часы работы электрифицированных доильных установок. Повторные плановые отключения в течение суток допускаются через 2 ч.

Электроприемники III категории — электроприемники и группы потребителей, не относящиеся к I и II категориям. Для электроприемников и потребителей III категории резервных источников питания не предусматривается, для них допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, но не более 1 сут.

Электроснабжение потребителей всех категорий в сельской местности осуществляется по общим распределительным сетям. Потребителей I категории, которые по нормам требуют двух независимых с автоматическим переключением источников питания, относительно немного, а потребителей II категории — значительное число. Поэтому при отнесении потребителей к категориям надежности электроснабжения в каждом конкретном случае необходимо проводить анализ технологических процессов и возможного ущерба от перерывов электроснабжения и возможностей обеспечения требуемой в этом случае надежности.

Обеспечение высокой надежности электроснабжения потребителей и токоприемников является основной и общей задачей, стоящей перед персоналом как электротехнических служб колхозов и совхозов, так и персоналом РЭС.