РСК-МЕТАЛЛ

КРИТЕРИИ «N-1» И «N-2»

Критерий «N-1» — это один из широко известных критериев надежности энергосистемы и электроснабжения потребителей. Здесь N — это число элементов энергосистемы. Согласно критерию «N-1», если число работающих элементов энергосистемы (линий, трансформаторов, генераторов) уменьшится на единицу, она должна выполнять все свои функции. Иначе говоря, отключение одного любого элемента энергосистемы не должно нарушать работу самой энергосистемы и электроснабжения потребителей. Критерий «N-2» означает такое же требование, но в отношении потери любых двух элементов энергосистемы (например, при наложении аварии на ремонтный режим).

На Западе критерий «N-1» рассматривается как очевидное требование к электрической сети. В большинстве случаев нарушение критерия «N-1» рассматривается как обоснование необходимости введения нового силового оборудования. Если критерий «N-1» выполняется, но не выполняется критерий «N-2», то это служит обоснованием применения дополнительных средств релейной защиты, автоматики и диспетчерского управления.

Применительно к электроснабжению требования, вытекающие из критерия «N-1», имеют очевидное исключение: отключение линии, по которой питание поступает с шин непосредственно к электроприемнику, не рассматривается, так как отключение или повреждение одного электроприемника возможно и по многим другим причинам и не должно приводить к нарушению работы предприятия. В отношении электроснабжения потребителей критерий «N-1» равнозначен требованию двух независимых источников питания. Вопросы электроснабжения электроприемников второй и третьей категории не относятся к обсуждаемой теме. Что касается электроприемников особой группы первой категории, то к ним вместо критерия «N-1» должен применяться, согласно ПУЭ, критерий «N-2». К таким электроприемникам относятся системы, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства, и все остальные системы, необходимые для предотвращения тяжелых последствий нарушений электроснабжения, безотносительно к тому, связаны ли они с основным производством или нет, например, пожарные насосы.

Нужно иметь в виду, что ПУЭ везде устанавливает минимальные требования. При социалистической экономике попытки заметного превышения минимальных требований при создании систем электроснабжения блокировались тем, что учитывались только затраты, связанные с сооружением и эксплуатацией объекта, но никак не ущербы от ненадежности его электроснабжения.

В настоящее время, наоборот, нужно блокировать попытки принимать самые дешевые решения без специального технического и экономического обоснования, только на том основании, что «в ПУЭ это не требуется».

СНИЖЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ВОЗМУЩЕНИЙ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ

Эта задача распадается на ряд подзадач и может решаться по-разному, в зависимости от конкретных условий, экономических показателей и прочих факторов. Перечисление противоаварийных мер дается в произвольном порядке, в основном начиная с внешнего электроснабжения и кончая работой электроприемников.

СОКРАЩЕНИЕ ДЛИТЕЛЬНОСТИ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ

Такими средствами являются:

• применение быстродействующих релейных защит от КЗ (основных и, при необходимости, резервных);
• применение быстродействующих АВР;
• применение выключателей, обеспечивающих наибольшее быстродействие на отключение (при ликвидации КЗ) и на включение (при быстродействующих АВР);
• применение специальной автоматики, обеспечивающей отделение потребителя со своей электростанцией от энергосистемы при затяжной аварии в последней;
• согласование управляющих воздействий противоаварийной автоматики энергосистемы [10] с задачами обеспечения бесперебойной работы потребителей.

СНИЖЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ КЗ

Здесь имеются в виду обычные эксплуатационные мероприятия, такие, как расчистка трасс линий, обмыв изоляторов на линиях и в ОРУ и т.п. Кроме того, важным фактором, обеспечивающим снижение числа КЗ, является отказ от упрощенных подстанций без выключателей (см. п. 4_3) во всей сети, прилегающей к предприятию.

УМЕНЬШЕНИЕ ГЛУБИНЫ ПРОВАЛОВ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМАХ И ПОВЫШЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ САМОЗАПУСКЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

С этой целью во внешнем и внутреннем электроснабжении рассматриваются:

• увеличение располагаемой мощности источников питания в схемах автономного электроснабжения;
• увеличение мощности трансформаторов и пропускной способности линий;
• сооружение собственной электростанции;
• применение средств генерации реактивной мощности с быстродействующими системами регулирования напряжения (различные статические компенсаторы с тиристорной системой управления);
• замена самозапуска двигателей, который характеризуется большими токами, на их автоматический каскадный повторный пуск, что позволяет существенно снизить токи, но ценой увеличения времени, необходимого для восстановления нормальной работы электродвигателей;
• быстродействующее автоматическое отключение части наименее ответственных электроприемников с целью снижения токовой нагрузки на сеть;
• быстрое гашение поля синхронных двигателей или их отключение, если они оказываются в асинхронном режиме и если их быстрая ресинхронизация не обеспечивается;
• такое исполнение АПВ воздушной линии в энергосистеме, при котором опробование линии выполняется со стороны, противоположной потребителю.

СНИЖЕНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПОТРЕБИТЕЛЯ К КРАТКОВРЕМЕННЫМ НАРУШЕНИЯМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

К таким мерам относятся:

• технологическое резервирование или снижение нагрузки на технологическое оборудование с целью увеличить допустимый промежуток времени, в течение которого электродвигатели вращаются медленнее необходимого;
• обеспечение правильного функционирования всех систем технологической автоматики, технологических блокировок и т.п. при аварийном режиме и самозапуске двигателей, в том числе недопущение отключений ответственных электроприемников, если время, допустимое для восстановления их нормальной работы, еще не истекло;
• обеспечение автоматического повторного включения магнитных пускателей от автоматики самозапуска или повторного пуска двигателей;
• предотвращение выхода из работы вспомогательных систем (например, системы принудительной смазки подшипников) при кратковременных перерывах питания;
• применение агрегатов бесперебойного питания;
• замена электрического привода на неэлектрический (паровой, газотурбинный и т.п.).

ОСНОВНЫЕ ДИЛЕММЫ

В процессе проектирования системы электроснабжения приходится делать выбор между альтернативными, значительно отличающимися вариантами. Наиболее характерные из них перечислены ниже. Существенно, что по каждой из приведенных нет однозначного решения: выбор оптимального варианта определяется конкретными условиями. Эти дилеммы таковы:

• какой вариант электроснабжения оптимален для предприятия, имеющего собственную электростанцию достаточной мощности: работа электростанции параллельно с энергосистемой или автономно;
• какой режим работы сети оптимален (это относится и к внешнему, и к внутреннему электроснабжению: с максимально возможным секционированием, без секционирования или какой-либо промежуточный вариант;
• какая схема внутреннего электроснабжения 6 или 10 кВ предпочтительнее: с реакторами на линиях, идущих от шин к электроприемникам, или без них-то же в отношении подключения местной электростанции: применять реакторы или разделительные трансформаторы или нет.