Надежность электроснабжения

Оперативные резервы ЭЭС.

Совпадение во времени производства и потребления электро­энергии, а следовательно, невозможность «работы на склад» определяют необходимость создания резервов мощности в энер­гетических системах, находящихся в эксплуатации. Основной за­дачей резервирования в энергетике является обеспечение макси­мальной надежности и бесперебойности энергоснабжения, а также стабильности качественных параметров энергии как при аварий­ном выходе из строя агрегатов, так и при проведении плановых капитальных и текущих видов ремонта оборудования. Нарушение электроснабжения приводит к экономическому ущербу и потре­бителей, и самой энергосистемы. Наличие общесистемного резер­ва мощности значительно повышает надежность электроснабжения потребителей.

Необходимый резерв мощности энергосистемы N_p складывает­ся из следующих видов резервов: нагрузочного N_р.нагр, аварийного - N_р.ав, ремонтного N_р.рем. Все эти виды резервной мощности находятся в непосредственном ведении диспетчерских служб энергосистем и их объединений.

1. Нагрузочный резерв необходим для поддержания в системе за­данного уровня частоты при нерегулярных отклонениях (колеба­ниях) нагрузки. Величина резерва обычно принимается равной 1-3% от максимальной мощности энергосистемы.

2. Аварийный резерв компенсирует снижение мощности, вызван­ное аварийным простоем оборудования из-за его повреждения и предназначен для быстрого ввода генерирующих мощностей взамен выбывшей из строя в результате аварий на станции и в лини­ях электропередачи. Величина аварийного резерва должна прини­маться исходя из общей мощности всей энергосистемы, числа установленных на электростанциях агрегатов и быть не меньше мощности самого крупного агрегата в системе.

3. Ремонтный резерв необходим в энергосистеме для проведения планово-предупредительного ремонта (капитального и текущего) основного оборудования электрических станций без отключения потребителей и снижения надежности энергоснабжения.

По степени мобильности включения под нагрузку помимо вращающегося различают горячий и холодный виды резервов мощностей. Если вращающийся резерв сосредоточен на недогруженных работающих агрегатах, то в качестве горячего резерва используются агрегаты, работающие на холостом ходу. Сроки ввода горячего резерва, сосредоточенного на ТЭС, в несколько раз больше, чем сроки ввода вращающегося резерва. Поэтому горячий резерв обычно используется для покрытия плановой пиковой нагрузки энергосистемы.

Холодный резерв размещается на выведенных из работы энергетических агрегатах. Время ввода в строй этого вида резерва в зависимости от типов и мощности турбин и котлов, вида топлива и степени автоматизации оборудования колеблется от десятков минут до нескольких часов. Холодный резерв используется для резервирования выводимого в плановый ремонт оборудования и в качестве аварийного резерва второй очереди. В качестве холодного резерва нередко используются малоэкономичные конденсационные и теплофикационные турбины с отопительным отбором, останавливаемые на лето. Вращающийся, горячий и холодный резервы вместе составляют системный резерв, находящийся в распоряжении диспетчера для целей аварийного и ремонтного резервирования и поддержания частоты.

Преимущества создания энергообъединений.

Развитие энергетики на базе создания, укрупнения и объединения энергетических систем имеет ряд технико-экономических преимуществ:

1. Повышается надежность электроснабжения потребителей за счет более гибкого маневрирования резервами, сосредоточенными на отдельных электростанциях; сокращается суммарный потребный резерв мощности; повышается качество энергии.

2. Обеспечивается экономическая целесообразность концентрации производства электроэнергии путем увеличения единичной мощности электростанций и установки на них более мощных блоков, поскольку осуществляется ограничивающее влияние ряда внешних факторов, в том числе условий резервирования.

3. Снижается общий (совмещенный) максимум нагрузки вследствие несовпадения суточных максимумов нагрузки отдельных районов, что приводит к снижению необходимой генерирующей мощности объединенной энергосистемы.

4. Облегчается возможность задавать наиболее выгодные режимы 1боты для различных типов станций и агрегатов. В частности, создаются условия для использования мощных высокоэкономичных ГРЭС и АЭС в базе суточных графиков нагрузки энергосистемы.

5. Повышается эффективность использования различных энергетических ресурсов, сокращаются железнодорожные перевозки топлива» с большим экономическим эффектом используются гидроэнергетические ресурсы, даже значительно удаленные от потребителей энергии. Наличие магистральных линий электропередачи в крупных энергосистемах и их объединениях обеспечивает наиболее эффективное использование низкосортных топлив, экономически не выдерживающих дальних перевозок.

6. Создается техническая возможность для ликвидации и предотвращения нового строительства мелких неэкономичных изолированно работающих станций и котельных.

7. Коренным образом улучшаются условия и экономические показатели ТЭЦ за счет обеспечения возможности их работы в основном по теплофикационному режиму.

Все перечисленные преимущества создают условия для достижения возможной экономии капиталовложений и топлива, повышения производительности труда, снижения себестоимости энергии» уве­личения прибыли и повышения рентабельности энергетического произ­водства.

Проблемы создания энергообъединений.

1. Значительные затраты на передачу электроэнергии по ЛЭП.

2. Возможность каскадного развития аварий.

3. Уменьшается устойчивость параллельной работы ЭЭС.

4. Понижение качества электроэнергии во всей сети при небалансе мощности.

Надежность.

Надежность — свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных пределах. Применительно к системам энергетики в числе заданных функций рассматривается бесперебойное снабжение потребителей соответствующей продукцией требуемого качества и недопущение ситуаций, опасных для людей и окружающей среды. Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации может включать ряд свойств (в отдельности или в определенном сочетании), основными из них являются следующие: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость, устойчивоспособность, режимная управляемость, живучесть и безопасность.

Энергетические предприятия тесно связаны с промышлен­ностью, транспортом, связью, коммунальным и сельским хозяйством — со всей совокупностью разнообразных приемников электрической и тепловой энергии, что предопределяет жест­кую зависимость производства энергии от режима потребления, т.е. имеет место постоянное изменение производства энергии в течение суток, недели, месяца, года. В основе этого лежат, с одной стороны, природно-климатические факторы (колебания температуры, изменение естественного освещения и т.п.), а с другой — особенности технологического процесса различных предприятий и отраслей народного хозяйства, режима труда и отдыха, изменения бытовой нагрузки. Указанные особенности обуславливают необходимость обеспечения достаточно высокого уровня надежности работы энергетических предприятий для вы­полнения главной задачи – бесперебойности энергоснабжения потребителей. Перебои в энергоснабжении наносят предприяти­ем и в целом народному хозяйству большой ущерб: приводят к нарушению нормальной работы потребителей, порче оборудования и сырья, снижению планируемых объемов продукции и соответственно к убыткам.

Потери отраслей народного хозяйства и промышленности от недоотпуска энергии зависят от вида выпускаемой продукции, технологических особенностей и себестоимости ее производства, мощности предприятия и продолжительности перерыва энергоснабжения. В общем случае они складываются из потерь от недовыпуска, ухудшения качества и повышения стоимости продукции, затрат на наладку и ремонт технологического оборудования, накладных расходов за период простоя цеха или предприятия. При этом простои технологического оборудования обычно бывают значительно продолжительнее, чем длительность перерывов энергоснабжения.

Надежность энергоснаб­жения повышается при большем числе энергетических предприя­тий, работающих совместно и когда имеется возможность резер­вирования друг друга. Поэтому основная часть энергии вырабаты­вается на энергопредприятиях, объединенных в районные энер­гетические системы, связанные между собой общностью режима и непрерывностью процесса производства и распределения энер­гии.

Под уровнем надежности электроснабженияпонимается доля календарного времени (обычно года), в течение которого в электроснабже­нии потребителей не будет ограничений по условиям аварийности. Обычно показатель расчетной надежности электроснабжения принимают в пределах от 0,999 до 0,9999. В последнем случае ограничения отпуска электроэнергии потребителям по условиям аварийности допускаются в год в течение не более 1 ч. От уровня расчетной надежности зависит необходимый аварийный резерв в энергосистеме.

Основные требования, предъявляемые к электроэнергетической системе для обеспечения надежности ее работы:

• Иметь аварийные запасы мощности и топлива на станциях.

• Резервировать линии электропередач (все ответственные потребители должны обеспечиваться двусторонним питанием или энергия должна к ним подаваться по двухцепным линиям).

• Иметь защитную автоматику в системе.

• Возможность управления нагрузкой (при необходимости уменьшить потребление энергии).

Ущербы от ненадежности.

Повреждения, отказы оборудования и аварии в электроэнергетических установках наносят ощутимый ущерб народному хозяйству; кроме того, плановые ремонты электрооборудования тоже приводят к увеличению дополнительных ежегодных издержек как самой энергосистемы, так и потребителей. Повышая надежность электроэнергетических установок, можно значительно уменьшить ущерб. Однако повышение надежности связано, как правило, с некоторыми дополнительными капиталами и ежегодными затратами.

Кроме того, если в результате отказа оборудования имел место недоотпуск электроэнергии потребителям, у энергоснабжающей организации возникают потери, связанные с простоем электроэнергетического оборудования и обслуживаваюшего персонала.

Ущерб надежности складывается из двух главных составляющих:

1. ущерб энергетических систем – У_эс;

2. ущерб потребителей – У_потр;