Электроприводы, а также электротермические, электротехнологические и светотехнические устройства и установки представляют собой совокупность электроприемников, от работы которых зависит нормальное протекание технологических процессов производства.
В каждой из упомянутых групп на предприятии могут быть электроприемники, по-разному влияющие на технологический процесс производства и поэтому требующие различной степени надежности электроснабжения.
На предприятиях могут быть такие электроприемники, перерывы в электроснабжении которых недопустимы даже на сравнительно короткий срок, необходимый дежурному персоналу на переключения, связанные с восстановлением питания после аварийного отключения поврежденного участка сети.
Электроприемники, объединенные технологическим процессом производства, представляют собой различные по степени бесперебойности группы потребителей, получающих питание от внутризаводской системы электроснабжения. При этом одни и те же по своему характеру и назначению, потребители на одних предприятиях могут совсем не допускать перерывов питания, а на других могут допускать эти перерывы на некоторый срок без ущерба для производства.
Например, на одном заводе насосная станция водоснабжения, обеспечивающая охлаждение доменных печей, не терпит перерывов питания. Такая же насосная станция на другом заводе, где имеется водонапорная башня достаточной емкости для обеспечения охлаждения в течение 20—25 мин, может допускать аварийный перерыв в питании электроэнергией в течение 10—15 мин. При наличии на насосной станции дополнительных резервных насосов с паровыми двигателями также создается возможность снижения требований к бесперебойности электроснабжения.
Иногда перерывы в электроснабжении могут приводить к образованию взрывоопасных концентраций газов, например в некоторых шахтах при прекращении вентиляции, что грозит опасностью для жизни людей. Погасание света в закрытых безоконных и бесфонарных цехах также является совершенно недопустимым. В других случаях внезапные перерывы в электроснабжении приводят к расстройствам сложных непрерывных технологических процессов, к выходу из строя основного технологического оборудования. К числу таких процессов можно отнести непрерывные высокопроизводительные станы горячей прокатки металла. При внезапном прекращении питания прекращается охлаждение стана и остановившийся горячий металл выводит из строя дорогостоящие прокатные валки, вызывает необходимость их смены и новой длительной настройки процесса прокатки.
Аналогичные примеры имеются и в других отраслях промышленности.
Некоторые производства при перерывах в электроснабжении несут потерн только от недовыработки продукции. В соответствии с характером ущерба, который может быть нанесен отдельному предприятию или народному хозяйству при внезапных перерывах электроснабжения, разработаны определения категорий электроприемников в отношении обеспечения надежности их электроснабжения. Правила устройства электроустановок (ПУЭ), являющиеся основным нормативным документом при проектировании электроустановок в СССР, в отношении обеспечения надежности электроснабжения подразделяют электроприемники на следующие категории:
- я категория — электроприемники, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение работы особо важных элементов народного хозяйства.
- я категория — электроприемники, перерыв в электроснабжении которых связан с массовым недоотпуском продукции, простоем рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушением нормальной деятельности значительного количества городских жителей.
- я категория — все остальные электроприемники, не подходящие под определение 1-й и 2-й категорий, допускающие перерывы в электроснабжении без существенного ущерба для потребителей в течение времени, необходимого для ремонта или замены вышедшего из строя электрооборудования, но не более одних суток.
Появление новых химических производств, высокопроизводительных металлургических агрегатов и т. п. предъявляет повышенные требования к обеспечению бесперебойности электроснабжения. При этом среди проектировщиков и работников эксплуатации начинает проявляться тенденция все большее количество электроприемников и даже отдельных потребителей электроэнергии относить к наиболее высокой 1-й категории, что приводит к усложнениям и удорожанию электрических сетей.
Практикой проектирования понятие 1-й категории в отношении бесперебойности электроснабжения расширено введением дополнительного определения электроприемников «особой группы 1-й категории».
Если перерыв в электроснабжении грозит опасностью для жизни людей, разрушением агрегатов или цехов, то никакие другие технико-экономические обоснования не могут повлиять на решение вопроса о безусловной бесперебойности электроснабжения.
Введение определения особой группы 1-й категории позволило более рационально использовать оборудование и материалы, необходимые для обеспечения требуемой степени надежности электроснабжения,
К электроприемникам особой группы 1-й категории относятся такие, внезапный перерыв в электроснабжении которых грозит опасностью для жизни людей или может привести к разрушению основного оборудования, к взрывам. Такие электроприемники требуют, как правило, проведения ряда технологических операций, обеспечивающих безаварийную остановку производства. Таким образом, для электроприемников особой группы 1-й категории требуются дополнительные устройства в системе электроснабжения, обеспечивающие возможность безаварийной остановки производства при аварийном отключении основных источников питания.
Бесперебойное электроснабжение устройств дистанционного управления технологическими процессами, например таких, как различные переключающие устройства, электроприводы клапанов и вентилей, а также аппаратуры КИП и АСУТП, средства пожаротушения, является важным условием безаварийной эксплуатации крупных непрерывных производств. Как правило, упомянутые устройства управления и контрольно-измерительные приборы являются электроприемниками, обеспечивающими возможность осуществления безаварийной остановки производства. Поэтому указанные устройства управления технологическими процессами, аппаратуру КИП, АСУП, средства оперативной связи обычно относят к электроприемникам особой группы 1-й категории.
Отнесение электроприемников к той или иной категории в отношении требований к бесперебойности электроснабжения производится проектировщиками-электриками совместно с технологами проектируемого предприятия на основе имеющегося опыта эксплуатации аналогичных производств. При этом необходимо уточнять степень резервирования в технологическом оборудовании, не допуская излишнего резервирования, в системах электроснабжения,
В соответствии с категорийностью электроприемников к системам электроснабжения предъявляются различные обязательные требования.
Электроприемники особой группы 1-й категории отличаются от относимых к 1-й категории тем, что питание их электроэнергией при выводе в длительный ремонт любого элемента системы электроснабжения должно обеспечиваться от двух независимых источников.
Мощность третьего независимого источника питания, появляющегося как следствие вышеуказанных условий для электроприемников собой группы 1-й категории, должна быть минимальной, но достаточной для выполнения мероприятий по безаварийной остановке производства.
Для осуществления этих требований проектом электроснабжения и, в частности, проектом сетей предприятия должны предусматриваться специальные решения, о которых сообщается в последующих главах.
Электроприемники 1-й категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания. Перерыв электроснабжения для них может быть допущен только на время автоматического ввода резервного питания.
Электроприемники 2-й категории допускают перерывы в электроснабжении на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала.
Питание электроприемников 2-й категории допускается, например, по одной воздушной линии напряжением 6 кВ и выше при условии, что повреждения на этой линии могут устраняться сравнительно быстро дежурными выездными бригадами цехов сетей и подстанций данного предприятия или ремонтными дежурными бригадами сетевого района энергосистемы.
Электроснабжение электроприемников 2-й категории по кабелям допускается по одной линии, но при этом линия должна состоять не менее чем из двух параллельных кабелей, присоединенных через свои разъединители к шинной сборке. Такое решение позволяет быстро найти поврежденный кабель и отключить его, восстановив временно питание по оставшимся неповрежденным кабелям. Ремонт вышедшего из строя кабеля обычно производят в ближайшее удобное время, совмещая его с профилактическим ремонтом технологического оборудования.
При проектировании электрических сетей необходимо стремиться к созданию надежных и удобных для эксплуатации схем электроснабжения, исходя из требований категорийности потребителей. Опыт показывает, что наиболее надежными являются схемы, содержащие минимум коммутационных аппаратов (выключателей, разъединителей и т. п.).
Следует обратить внимание на сложность практического осуществления электроснабжения электроприемников от независимых источников питания. При электроснабжении предприятий от районных энергосистем или от шин собственных электростанций авария в цепях одного «независимого» источника питания приводит, как правило, к нарушению нормального режима работы в цепях также и второго источника, связанного с первым различными сетевыми устройствами. Следовательно, при проектировании необходимо определять степень влияния аварийных режимов в цепях одного источника питания на режимы в цепях второго.
Можно считать один источник питания практически независимым от другого, если, например, при коротком замыкании на шинах одного из них напряжение на шинах второго понизится не более чем на 20—25% нормального уровня, а частота отклонится от нормальной не более чем на ±1,5—2%.
