ГЛАВА ВТОРАЯ
НОРМАЛЬНЫЙ РЕЖИМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ЕГО НАРУШЕНИЯ
- НОРМАЛЬНЫЙ РЕЖИМ
Рис. 2.1. Суточные графики электронагрузки комбайнового завода (1), целлюлозно-бумажного комбината (2) и электрометаллургического завода (3):
Nмах, N'мах- утренняя и вечерняя максимальная нагрузки соответственно
Характерной особенностью электроэнергии является неразрывность ее производства и потребления. Поэтому до тех пор, пока не решена проблема аккумулирования большого количества электроэнергии, к системам электроснабжения будет предъявляться высокое требование — обеспечение надежной передачи электроэнергии потребителям в точном соответствии с графиком ее спроса.
Суточные и годовые графики электропотребления определяются видом технологического процесса, количеством рабочих смен в сутках, особенностями сезонного потребления. На рис. 2.1 приведены характерные графики электропотребления промышленных предприятий.
ГОСТ 21027—75 формулирует нормальный режим работы энергосистемы как режим, при котором обеспечивается снабжение электроэнергией всех потребителей при поддержании ее качества в установленных пределах. Применительно к системам электроснабжения нормальным следует считать режим, при котором потребители обеспечиваются электроэнергией заданного качества и количества в точном соответствии с графиком ее спроса и по схеме электроснабжения, предусмотренной проектом для условий длительной работы.
«Правила пользования электрической и тепловой энергией» устанавливают ответственность энергоснабжающей организации за нарушение нормального режима в виде штрафов.
Однако штрафы, выплачиваемые энергоснабжающей организацией при перерывах электроснабжения или снижении качества электроэнергии, не компенсируют потребителю ущерб, который у него при этом возникает. Покажем это. Для большинства производств с непрерывным технологическим циклом, особенно производств химической промышленности, даже кратковременные перерывы электроснабжения приводят к глубокому расстройству технологического процесса и возникновению ущерба. После возобновления электроснабжения для восстановления технологического процесса необходимо затратить несколько часов. При этом непроизводительно расходуется большое количество электроэнергии. Суммарный расход электроэнергии за сутки, в течение которых был перерыв электроснабжения, может быть не меньше, чем за сутки при нормальном электроснабжении. Тогда в соответствии с Правилами энергоснабжающая организация штраф не выплачивает. Но даже если штраф и будет выплачен, он не компенсирует ущерб предприятия.
Пример. В результате ошибки персонала энергосистемы при производстве переключений на 5 с был отключен азотно-туковый завод. Среднечасовое потребление электроэнергии составляло 44,5 МВт-ч, а стоимость 1 кВт-ч — 2,5 коп. В результате перерыва электроснабжения на 5 с произошла полная разладка технологического процесса (см. § 4.2). Ущерб, возникший на заводе, равен 17,1 тыс. руб. Для вывода технологической установки на номинальный режим необходимо 3,2 ч. Среднечасовой расход электроэнергии при выводе установки на номинальный режим после восстановления электроснабжения составил 80% номинального. Следовательно, недоотпуск электроэнергии
где WH — недоотпуск электроэнергии за время перерыва электроснабжения, кВт-ч; tH — длительность перерыва электроснабжения, ч; а — коэффициент, учитывающий уменьшение среднечасового потребления электроэнергии в течение времени вывода технологического процесса на номинальный режим; W0— среднечасовой расход электроэнергии в номинальном режиме, кВт-ч ; tтех — длительность вывода на номинальный режим после восстановления нормального электроснабжения, ч.
Для рассматриваемого примера
Штраф, выплаченный энергосистемой заводу, соответственно равен
33 000-0,025х8=6600 руб., т. е. менее 40% причиненного ущерба.
Приведенный пример показывает, что «Правила пользования электрической и тепловой энергией» не отражают и не могут отражать фактические потери потребителя при нарушениях нормального режима электроснабжения (ННРЭ) и поэтому не могут служить критерием для обоснования оптимального уровня надежности электроснабжения промышленных потребителей. Оптимальный уровень надежности обеспечения нормального режима электроснабжения следует определять на основе технико-экономического анализа возможных ущербов, вызванных нарушением нормального электроснабжения и капитальных вложений в схему электроснабжения при проектировании рассматриваемого объекта.
Необходимо учитывать следующие возможные ННРЭ: переходные процессы в энергосистемах и действия противоаварийной автоматики; внезапные перерывы электроснабжения; перерывы электроснабжения с предупреждением (плановые и внеплановые); ограничения по мощности и энергии; отклонения качества электроэнергии от показателей, предусмотренных ГОСТ.
К ННРЭ следует отнести также питание потребителя по резервным элементам схемы электроснабжения, если при этом возникают ограничения по мощности или возрастают потери электроэнергии в сети.
Для энергосистемы ущерб, вызванный ННРЭ, в основном определяется дополнительными потерями электроэнергии в передающих и распределительных сетях, возникающими из-за перераспределения потоков электроэнергии или перегрузки части сети; возросшим расходом топлива на электростанциях энергосистемы, если ННРЭ привело к перераспределению выработки электроэнергии на электростанциях; недоиспользованием основных и оборотных средств, если ННРЭ привело к недовыработке электроэнергии в энергосистеме.
Вместе с тем если перерыв электроснабжения крупного потребителя (сброс нагрузки) произошел в часы максимальной нагрузки энергосистемы, то в некоторых случаях это даст возможность остановить на электростанциях агрегаты с относительно высоким приростом расхода топлива на выработку 1 кВт-ч и, следовательно, снизить топливную составляющую стоимости выработанной электроэнергии. Следует отметить, что внезапный сброс большой нагрузки из-за аварий непосредственно в системе электроснабжения потребителя может привести к нарушению устойчивости энергосистемы и дальнейшему развитию аварии.
Так как вопросы надежности и ущерба энергосистемы выходят за рамки настоящей работы, то далее они не рассматриваются. Влияние каждого вида ННРЭ на работу потребителей электроэнергии рассматривается ниже. Длительные перерывы электроснабжения, приводящие к необходимости консервации предприятий, чрезвычайно редки и не характерны для современных энергосистем.
