Электроснабжения электроприемников второй. Категории надёжности электроснабжения. Классификация приемников электрической энергии и их общие характеристики
Всех возможных потребителей электроэнергии можно разделить на категории, в соответствии с необходимостью обеспечения и гарантированной подачей электричества.
Например, требования, предъявляемые к надежности электроснабжения жилых зданий, могут существенно отличаются от аналогичных схем для спецобъектов. В качестве примера можно привести специальную систему «электропитания» насосного оборудования пожаротушения, предполагающего выполнение своих основных функций даже при отсутствии .
Своевременная подача электроэнергии различным потребителям предполагает некий приоритет, а также соблюдение соответствующих норм надежности.
На основе этих параметров были разработаны соответствующие категории электроснабжения. Их основные характеристики оговорены в правилах устройства электроустановок ( п. 1.2.18).
Именно здесь выделены главные категории энергопотребления, предусматривая определенное преимущество некоторых потребителей:
- Первая и особая группа первой категории (особо важные «неотключаемые» потребители);
- Вторая категория (потребитель может быть отключен не более чем на час);
- Третья категория (потребитель может быть отключен на период восстановительно-ремонтных работ).
В списках первой категории (ПУЭ п. 1. 2. 19 ) находятся энергопотребители, прекращение подачи электроэнергии на которые может привести к опасности для жизни населения, причинению серьезного материального ущерба (например, выходу из строя дорогостоящего оборудования или нарушению сложного технологического процесса), а также к негативным социальным процессам при сбое работы коммунальных служб.
В первую очередь, эту категорию представляют так называемые «ответственные потребители»:
- аварийной освещение;
- охранная и противопожарная сигнализация;
- противопожарные насосы и т. д.
Сюда же включена и особая группа, бесперебойное обеспечение электроэнергией которой обеспечивает резкое снижение рисков серьезных пожаров, взрывов и, соответственно, человеческих жертв.
Для работы таких электропотребителей необходимо обеспечение минимум двух независимых и, при этом резервируемых источников электроэнергии, предусматривающих автоматическое их переключение.
Обычно такие силовые схемы предусматривают взаимосвязь двух независимых источников. Выход из строя одного инициирует автоматическое подключение второго источника. Время переключения между источниками обычно составляет от 0.3 с до 3 секунд (время работы ). Возможны варианты резервного подключения дизель-генераторов или аккумуляторных батарей.
Обычно такие источники используются в качестве третьего обязательного элемента схемы, обеспечивающие необходимую надежность.
Вторая категория (просто важные, ПУЭ п. 1. 2 .20 ) включает электропотребителей, у которых внезапное отключение электроэнергии может привести к массовому браку на производстве и/или длительному простою, а также к нарушению обычного режима жизнедеятельности больших групп населения в городской и/или сельской местности.
В этой группе также предусмотрено два независимых, страхующих друг друга, источника электроэнергии, но при этом допускается определенное время для перевода сети на резервный источник снабжения (например, для осуществления дежурным персоналом необходимых переключений вручную).
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.
И. Неплохое
к.т.н., технический директор бизнес-группы «Центр-СБ»,
ведущий инженер тех. поддержки ООО «Полисет-СБ»
Как известно, в этом году произошло полное обновление нормативной базы, определяющей требования к системам пожарной сигнализации и пожаротушения: вступил в силу Федеральный закон № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», введен в действие ГОСТ Р 53325-2009 «Техника пожарная. Технические средства пожарной автоматики. Общие технические требования. Методы испытаний». В Своде правил СП 5.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования» есть раздел «Электропитание систем пожарной сигнализации и установок пожаротушения» и выпущен отдельный Свод правил СП 6.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Электрооборудование. Требования пожарной безопасности». Кроме того, действуют ПУЭ (седьмое издание, 2002 год) - Правила устройства электроустановок, на которые даны ссылки в СП 5.13130.2009. Рассмотрим, какие требования предъявляются в этих документах к источникам питания, попытаемся определить их физический смысл и возможности практической реализации.
КАТЕГОРИИ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ ПО НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
В ПУЭ, глава 1.2, все электроприемники (аппараты, агрегаты и другие потребители электроэнергии) по обеспечению надежности электроснабжения разделены на I, II и III категории, кроме того, в I категории выделена особая группа электроприемников. К I категории относятся 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». В особую группу I категории включены электроприемники, «бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров». II категория - это «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», а все остальные электроприемники включены в III категорию.
По каждой категории электроприемников в ПУЭ определены требования по надежности электроснабжения. Электроприемники I категории «должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания...», а для электроприемников особой группы I категории «должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания», что обеспечивает еще более высокую надежность электропитания. Электроприемники II категории также «должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания», однако если для I категории должно быть обеспечено автоматическое восстановление питания, то для II категории допускаются перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.А для III категории электроснабжение «может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток».
Таким образом, если для электроприемников II и III категорий в ПУЭ допускаются значительные перерывы электропитания, определяемые включением резервного питания в ручном режиме и временем устранения неисправности, то относительно электроприемников I категории указано, что «перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания».
ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ СИСТЕМ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЫ
В общем случае ПУЭ предписывает определять категорию электроприемников в процессе проектирования системы электроснабжения. Своды правил СП 5.13130.2009 в п. 15.1 и СП 6.13130.2009 в п. 4.2 указывают, что «по степени обеспечения надежности электроснабжения электроприемники автоматических установок пожаротушения и систем пожарной сигнализации следует относить к I категории согласно Правилам устройства электроустановок, за исключением электродвигателей компрессора, насосов дренажного и подкачки пенообразователя, относящихся к III категории электроснабжения, а также случаев, указанных в 15.3, 15.4 (4.3, 4.4)». Действительно, в результате отключения электропитания систем пожарной сигнализации и пожаротушения создается реальная опасность для жизни людей и возможен значительный материальный ущерб.
Далее в п. 15.2 указано, что «питание электроприемников следует осуществлять согласно ПУЭ с учетом требований 15.3, 15.4». В ПУЭ п. 1.2.10 дано определение независимого источника питания - это «источник питания, на котором сохраняется напряжение в послеаварийном режиме в регламентированных пределах при исчезновении его на другом или других источниках питания». По п. 1.2.19 ПУЭ, в качестве независимого источника питания для «электроприемников I 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.» Своды правил СП 5.13130.2009, СП 6.13130.2009 также допускают осуществлять питание автоматических установок пожаротушения и систем пожарной сигнализации «от одного источника - от разных трансформаторов двухтрансформаторной подстанции или от двух близлежащих однотрансформаторных подстанций, подключенных к разным питающим линиям, проложенным по разным трассам, с устройством автоматического ввода резерва, как правило, на стороне низкого напряжения». На объектах III категории надежности электроснабжения, при наличии одного источника электропитания, «допускается использовать в качестве резервного источника питания электроаккумуляторные батареи или блоки бесперебойного питания, которые должны обеспечивать питание указанных электроприемников в дежурном режиме в течение 24 ч...», дальше требования расходятся: «плюс 1 ч» по СП 5.13130.2009, но «плюс 3 ч» по СП 6.13130.2009, «работы системы пожарной автоматики в тревожном режиме». Однако в обоих СП «допускается ограничение времени работы резервного источника в тревожном режиме до 1,3 времени выполнения задач системой пожарной автоматики». Таким образом, для выполнения требований ПУЭ по обеспечению питания I категории надежности на объектах III категории надежности необходимо использовать, минимум, два источника питания: основного сетевого и резервного аккумуляторного, с контролем работоспособности каждого источника, в том числе и в части достаточной емкости аккумуляторов, и с автоматическим включением резервного источника при нарушении питания от сетевого источника, как при отключении сети, так и при его неисправности.
Действующиее ранее НПБ 86-2000 «Источники электропитания постоянного тока средств противопожарной защиты. Общие технические требования. Методы испытаний» определяли требования только к источникам электропитания постоянного тока, и вопросы резервирования электропитания, практически, не рассматривались. Хотя отмечалось, что источник должен иметь индикаторы подключения к электрическим сетям, что он может иметь в своем составе аккумулятор и т.д. Не требовалось указывать время резервирования при работе от АКБ. Очевидно, подразумевалось, что вопросы резервирования должны решаться в процессе проектирования системы. Средняя наработка на отказ источника постоянного тока, по НПБ 86-2000, должна быть не менее 40000 ч, что составляет немногим более 4,5 лет, да и срок службы АКБ также обычно не превышает 4-5 лет. Таким образом, в течение срока эксплуатации порядка 10 лет можно рассчитывать на несколько отказов сетевого источника питания, АКБ или того и другого вместе.
Для примера рассмотрим работу источника бесперебойного питания, сертифицированного по НПБ 86-2000. Можно считать, что он запитан от двух независимых источников электроснабжения: сети ~220 В и аккумулятора, что допускается на объектах III категории надежности электроснабжения. Но при отказе самого источника требуется его замена с последующим ремонтом. Таким образом, надежность электроснабжения снижается, минимум, до II категории при наличии ЗИПа и дежурного персонала, допущенного к проведению ремонтных работ, или при выезде оперативной бригады в любое время суток и в любой день недели. В большинстве же случаев восстановление электропитания не произойдет и в течение суток (а с учетом выходных и в течение нескольких суток), т.е. реально надежность электроснабжения не соответствует даже III категории. Кроме того, по НПБ 86-2000, источник питания с аккумулятором должен формировать сигнал неисправности почему-то при минимальном значении напряжения аккумулятора, указанном в ТД на аккумулятор, т.е. когда период резервирования уже закончился и при отключении питания системы и так автоматически формируется сигнал неисправности на ПЦН.
ИСТОЧНИКИ I КАТЕГОРИИ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Новый ГОСТ Р 53325-2009 вводит понятие «источник I категории надежности электроснабжения средств противопожарной защиты», определению которого посвящен целый 5 раздел. Естественно предположить, что данные источники I категории надежности электроснабжения должны обеспечивать надежность электроснабжения I категории и их можно использовать для питания электроприемников I категории, в том числе и средств противопожарной защиты. В требованиях указано, что эти источники должны запитываться «минимум от двух независимых источников электроснабжения (основного и резервного (резервных))» и что они «должны обеспечивать бесперебойное электропитание средств противопожарной защиты при неисправности основного или резервного (резервных) источников электроснабжения». Однако в ГОСТ Р 53325-2009 ничего не сказано о его собственной надежности, указано только, что он «должен быть рассчитан на круглосуточную непрерывную работу», «должен быть восстанавливаемым и обслуживаемым изделием» и что его средний срок службы «должен быть не менее 10 лет». Требуемое минимальное значение средней наработки на отказ источника I категории надежности электроснабжения отсутствует.
Однако, несмотря на использование в названии источников словосочетания «I категории надежности электроснабжения», сами средства противопожарной защиты остаются электроприемниками I категории и должны обеспечиваться электропитанием без перебоев, а не только источник питания. Включение источника питания I категории надежности электроснабжения между независимыми источниками электроснабжения и средствами противопожарной защиты не должно снижать категорию их электроснабжения.
По ГОСТ Р 53325-2009, в источнике I категории надежности электроснабжения сохранено требование автоматического формирования сигнала неисправности при минимальном значении напряжения аккумулятора, но добавлено требование «обеспечения возможности передачи информации во внешние цепи об отсутствии выходного напряжения и входного напряжения электроснабжения по любому входу», что позволит предпринять своевременные действия при переходе на резервное питание, а не когда вся система будет обесточена. Кроме того, должны быть предусмотрены оптические индикаторы «наличия (в пределах нормы) основного и резервного или резервных питаний (раздельно по каждому вводу электроснабжения) и наличия выходного напряжения».
В технической документации наряду с номинальным значением выходного напряжения и его допустимым отклонением и другими характеристиками должен быть указан ток, потребляемый источником от основного и резервного или резервных источников электроснабжения при максимальном токе в выходной цепи питания и при отсутствии нагрузки, оценить КПД источника и рассеиваемую мощность при различных режимах работы.
Однако даже при выполнении всех требований ГОСТ Р 53325-2009 в источнике питания I категории надежности электроснабжения возможно значительное снижение емкости АКБ в процессе эксплуатации и допускается отключение питания от АКБ при неисправности сетевого источника, что исключает резервирование до замены источника питания. При возникновении неисправности в сетевом источнике питания I категории надежности электроснабжения должно обеспечиваться электропитание системы от аккумулятора, так же как при отключении одного из источников электроснабжения, чтобы не происходило снижение надежности электропитания. С другой стороны, если не контролируется система заряда, емкость АКБ и степень ее снижения в процессе эксплуатации, как работоспособность второго независимого источника, велика вероятность отсутствия требуемого времени резервирования при отключении основного электропитания.
Возвращаясь к требованиям ПУЭ в части надежности электроснабжения I категории автоматических установок пожаротушения и систем пожарной сигнализации, «перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб...», они «должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.», а не от одного источника питания неопределенной надежности с аккумулятором неизвестной емкости. Таким образом, возникаетпара-доксальная ситуация, когда источник «I» категории надежности электроснабжения средств противопожарной защиты по ГОСТ Р 53325-2009 не обеспечивает надежность электроснабжения «I» категории по ПУЭ. В данном случае можно воспользоваться известными способами повышения надежности устройств, например, для повышения надежности электропитания можно использовать два источника питания в режиме горячего резерва. Конечно, и противопожарные системы должны иметь технические возможности подключения нескольких независимых источников питания для реализации надежности электропитания I категории. То есть иметь соответствующие входы, что уже осуществляется на практике. Например, приборы приемно-контрольные охранно-пожарные «Сигнал-20П» и «Си-гнал-20П SMD» имеют по два входа питания 12/24 В, которые позволяют подключить два независимых источника питания (рис. 1), один из которых скромно отмечен как «необязательный». Таким образом обеспечивается резервирование самих источников, причем возможно без нарушения работоспособности системы отключить и заменить неисправный источник питания, заменить аккумуляторы и т.д. Конечно, для реализации всех функций в систему должны быть заведены выходы сигналов «Неисправность» от каждого источника, не показанные на схеме.
Вводы питания развязаны диодами (рис. 2), и под нагрузкой всегда находится источник питания с более высоким выходным напряжением. Таким образом обеспечивается резервирование источников в любом режиме работы, при отключении сетевого питания время резервирования будет определяться суммарной емкостью аккумуляторов обоих источников питания, т.е. обеспечивается и резервирование АКБ. Конечно, возможно использование и других способов повышения надежности электропитания.
Несомненно, положительная сторона новых нормативных документов, выпущенных в соответствии с Техническим регламентом о требованиях пожарной безопасности, заключается в том, что еще раз подчеркнуты жизненная важность противопожарных систем и высокая надежность их питания. Значительно расширился класс источников питания средств противопожарной защиты, повысились требования, предъявляемые к ним, и т. д. Однако не следует забывать, что требование относить электроприемники автоматических установок пожаротушения и систем пожарной сигнализации к I категории степени обеспечения надежности электроснабжения согласно Правилам устройства электроустановок содержалось еще во всем хорошо известных НПБ 88-2001 и НПБ 88-2001*, а источники питания успешно сертифицировались по НПБ 86-2000.
Рис. 1. Схема подключения двух источников питания к ППКОП «Сигнал-20П», «Сигнал-20П SMD»
Рис. 2. Развязка двух вводов источников питания при помощи диодов
Бесперебойность энергоснабжения – это отсутствие недоотпуска энергии и мощности потребителю. Выполнение этого требования гарантирует потребителю получение необходимого количества электрической энергии и мощности. В системе должно быть достаточно мощностей станций, сети должны передавать необходимую энергию, должен быть соответствующий запас топлива. Бесперебойность засвистит от всего комплекса возможностей объектов системы. При развитии системы и при ее эксплуатации определяются такие параметры системы, которые обеспечивают бесперебойность электроснабжения.
Надежность – это гарантия бесперебойности.
С точки зрения обеспечения надежного и бесперебойного питания приемники электроэнергии делятся на три категории (ПУЭ 1.2.17-1.2.20):
Электроприемники 1 категории – это ЭП, 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.
Это такие электропотребители, как крупные металлургические заводы, химические предприятия с непрерывным циклом производства, животноводческие фермы, больницы, водоснабжение, канализация. Вопрос о надежности электроснабжения потребителей связан с числом независимых источников питания, схемой электроснабжения и категорией потребителей. Приемники 1-й категории должны иметь не менее двух независимых источников питания с АВР не более 1 с. (двухтрансформаторная подстанция; энергосистема и заводская ТЭЦ), электроснабжение по одноцепным линиям.
Два и более источника питания называются независимыми в том случае, если нарушение режима или повреждение одного из них не влечет выход из работы другого.
Из состава электроприемников 1 категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.
Это, например циркуляционные насосы в ядерных реакторах, системы управления на нефтехимических предприятиях. Для особой группы должен быть предусмотрен третий независимый ИП (дизель-генератор, аккумуляторная батарея). Если не удается резервами добиться абсолютной безаварийности, применяют технологическое резервирование, устройства безаварийного останова производства.
Электроприемники 2 категории – электроприемники, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной жизнедеятельности значительного числа городских и сельских жителей.
В ЭП 2 категории электроснабжение может быть прервано от 3 ч. до суток и должно быть по двум независимым вводам, но резерв может включаться вручную. Это, например заводы машиностроения, дома с электроплитами. Приемники 2-й категории могут иметь один-два независимых источника питания (решается конкретно в зависимости от значения, которое имеет данное промышленное предприятие в хозяйстве страны и местных условий). Питание электроприемников данной категории допускается по одной ВЛ, либо по одной КЛ с двумя и более кабелями, либо через один трансформатор, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта в ней или замены повредившегося трансформатора из централизованного резерва за время не более 1 суток.
Электроприемники 3 категории – это ЭП не попавшие под определение 1 и 2 категории. Например, приемники вспомогательных цехов, не определяющих технологический процесс основного производства.
Электроснабжение ЭП 3 категории может выполняться от одного источника питания если ремонт или замена поврежденного оборудования не превышают 1 суток. Но если по местным условиям можно обеспечить питание без существенных затрат и от второго источника, то применяется резервирование питания и для этой категории приемников.
Надежность электроснабжения обеспечивается созданием соответствующей схемы (схемная надежность), применением соответствующих агрегатов, коммутационных аппаратов, трансформаторов (аппаратная надежность). Она достигается при проектировании оборудования и правильной его эксплуатации. Также надежность связана с режимами (режимная надежность), которая требует выбора обоснованных решений по использованию оборудования, станций и системы, обеспечению устойчивости систем и др.
Надежность и бесперебойность связаны с затратами. Чем выше эти требования, тем большие средства необходимо вложить в соответствующую технику.
Самое значительное снижение надежности наступает в результате системных аварий, которые могут быть очень тяжелыми. Однако вероятность таких аварий низкая, и экономически неоправданно обеспечивать сверхвысокий уровень надежности в этих редких случаях. Лучше допустить перерыв в электроснабжении. Важно, чтобы потребитель знал, какой уровень надежности ему гарантирован. Если потребитель требует индивидуально высокий уровень надежности, то за это надо платить.
Имеются два принципиальных подхода к оценке надежности систем электроснабжения. Первый опирается на нормативные документы (ПУЭ, ГОСТ), в которых все электроприемники разделятся на три категории. Реализация этого подхода при формировании СЭС формально не представляет затруднений. Однако к узлам сети, как правило, подключаются потребители, относящиеся к различным категориям. При этом, если ориентироваться на наименее ответственных потребителей (выбирать наиболее простую и дешевую схему), то не будут обеспечены требуемым уровнем надежности наиболее ответственные потребители. Если же при выборе схемы ориентироваться на них, то это может привести к неоправданному усложнению и удорожанию схемы СЭС. Также следует учесть что требования ПУЭ были сформулированы применительно к централизованной экономике, исходя из глобальных народнохозяйственных интересов. Разумеется, в рыночных экономических условиях эти требования должны быть сохранены применительно, по крайней мере, к случаям перерыва электроснабжения, которые приводят к опасности для жизни людей, взрывам пожарам и, возможно, к другим неблагоприятным последствиям.
Второй подход предполагает экономическую (количественную) оценку от недоотпуска электроэнергии – экономический ущерб из-за недоотпуска электроэнергии. Его рекомендуют использовать прежде всего в тех случаях, когда сравниваемые варианты схем СЭС существенно отличаются по надежности электроснабжения, а также для оценки мероприятий, направленных на повышение надежности. Недостаток такого подхода заключается в неоднозначности (неточности) численных значений удельных ущербов от недоотпуска электроэнергии потребителям.
В рыночных условиях на первый план выдвигаются экономические интересы отдельных организаций: электроснабжающей (поставщика электроэнергии) и потребляющей электроэнергию. Применительно к электроснабжающей организации экономический ущерб будет проявляться из-за недополучения прибыли по причине недоотпуска электроэнергии вследствие перерывов электроснабжения, штрафных санкций потребителей за недоотпуск электроэнергии, дополнительных затрат на проведение аварийного ремонта повредившихся элементов сети и др. Также в промышленно развитых странах с рыночной экономикой считается приемлемой оценка экономического ущерба от перерывов электроснабжения, нанесенного обществу.
Обычно в энергосистеме выбирается целесообразный уровень надежности в зависимости от требований потребителя. Они определяются при расчетной аварии, для которой устанавливаются нормативы надежности, например по устойчивости энергосистем. Считается, что электроэнергетические элементы и система должны обеспечивать уровень надежности на 0,9 – 0,99 за время работы. Для потребителей особой группы 1 категории уровень надежности составляет 0,999. Но хорошо известно, что и при таком расчетном уровне возможны аварии (Чернобыльская АЭС). Техника никогда не может быть абсолютно надежной. При определении уровня надежности гарантируется безопасность оборудования, особенно дорогостоящего.
Конечно, бывают случаи, когда в энергетической системе происходят сверхтяжелые аварии и тогда все гарантии надежности нарушаются. Но защищать потребителей полностью от таких аварий экономически нецелесообразно. Хотя после таких тяжелых аварий определенные меры повышения надежности должны предприниматься.
Для обеспечения надежности имеются резервы: при передачи энергии по ЛЭП, при выборе трансформаторной мощности, коммутационных аппаратов, мощностей станций. В ЭЭС всегда имеется аварийный резерв мощности. Содержание резерва требует определенных затрат как при создании системы, так и при ее эксплуатации. Очевидно, что затраты зависят от категорийности потребителей по надежности и соответственно должны учитываться в тарифе на электроэнергию.
Для нормальной работы промышленного предприятия, кроме надежности питания важным является поддержание стабильности напряжения и частоты.
Несколько десятилетий назад были впервые сформулированы «Правила устройства электроустановок» (ПУЭ). С этого момента они часто менялись и дополнялись, но цель этого документа осталась прежней - обеспечение безопасности людей, использующих различные электроустановки. В частности, там прописано, какая схема питания используется потребителем или группой, а определяет это категории надежности электроснабжения. Всего предусмотрено 3 группы.
Первая категория
Зачастую люди часто интересуются, почему некоторые потребители электроэнергии никогда не испытывают проблем с энергоснабжением. Ответ на этот вопрос дают ПУЭ, а именно прописанные в них категории электроприемников по надежности электроснабжения. В соответствии с правилами, для потребителей этой группы перебои в подаче электроэнергии недопустимы, так как станут причиной серьезных неприятностей:
- Появление большого количества бракованной продукции.
- Риски для жизни человека становятся крайне высокими.
- Нарушение работоспособности дорогого оборудования и его выход из строя.
- Прерываются сложнейшие техпроцессы.
- Возникают проблемы с работой коммунальных служб.
К 1 категории электроснабжения в основном причислены объекты промышленной сферы , прекращения деятельности на которых может стать причиной появления серьезных проблем, например, остановка вентиляторов шахты.
Вполне очевидно, что в этом случае не только остановится процесс добычи полезных ископаемых, но и жизнь работников объекта окажется под угрозой.
К этой группе относятся в основном предприятия химической и металлургической промышленности. В остальных отраслях количество потребителей рассматриваемой группы существенно меньше. Например, на металлургических предприятиях с неполным производственным циклом (доменные цеха и т. д.) около 80% электрооборудования причислено к первой категории. В свою очередь, на предприятиях этой же отрасли с полным циклом производства, процент таких электроустановок составляет от 25 до 40 процентов.
Во время работы над проектом системы электроснабжения важно изучить особенности техпроцесса производства потребителя. Здесь крайне важно рассмотреть и проанализировать различные ситуации, не завышая при этом мощности объекта. Кроме этого, следует предусмотреть и систему резервной подачи электроэнергии. Примером электроустановок этого типа могут быть следующие:
- Подъемные машины, установленные в шахтах для экстренной эвакуации людей в случае аварийной ситуации.
- Насосы охлаждения доменных печей.
- Канализационные системы.
Вторая категория
Если возникнут перебои в электроснабжении представителей этой группы, то возможна остановка электротранспорта, массовые простои дорогостоящей техники и т. д. 
Для потребителей 2 категории надежности электроснабжения также необходимо предусмотреть системы резервного питания
, но в отличие от первой группы, перерывы с подачей электроэнергии возможны для ручного ввода аварийной системы электрообеспечения. В тех ситуациях, когда система автоматического ввода резерва не требует серьезных финансовых вложений при создании, она может использоваться и для объектов второй группы.
Во всей промышленности именно эта группа является наиболее многочисленной. В ней могут присутствовать нагрузки, которые близки по требованиям как к первой, так и третьей группам. При создании систем электроснабжения для потребителей этой группы необходимо походить максимально внимательно и не использовать аварийное питание постоянно.
Все эти требования четко прописаны в ПУЭ и при определенных обстоятельствах системы резервного питания для 2 категории электроснабжения допускается не создавать. Чаще всего при определении уровня надежности энергообеспечения используются расчеты, определяющие минимальные затраты, которые могут быть получены при остановках производства.
Третья категория
В эту группу включены все потребители, не подходящие под определение первых двух . Среди них можно отметить жилые дома, а также вспомогательные производства и цеха, в которых отсутствует серийное производство. В соответствии с правилами третья категория надежности электроснабжения потребителей допускает перерыв в снабжении электроэнергией на срок, необходимый для проведения ремонтных работ. При этом длительность простоя не должна превышать 24 часов.
Во время проектирования электроснабжения для потребителей этой категории следует предусмотреть варианты прокладки электросети и создание резервных трансформаторов для возможности быстрого проведения восстановительных работ.
Исходя из прописанных в правилах требований, при проектировании систем электроснабжения на всех объектах необходимо учитывать большое количество факторов. Также в ПУЭ предусмотрено изменение группы, но только в том случае, если существенно меняется технологический процесс.
