Оптимизация электросетевого хозяйства крупных и средних промышленных предприятий

журнал "Промышленная и экологическая безопасность", март 2013

журнал "Энергетика.Энергосбережение.Экология", март 2013

Изложенный материал и выводы основаны на многочисленных энергетических обследованиях и технических аудитах, проведенных АНО "Агентство по энергосбережению УР"  на промышленных предприятиях.

Рост промышленного строительства в УР выпал на 60-70 годы прошлого столетия. Вместе с предприятиями появились и их системы электроснабжения. С преобразованием или ликвидацией предприятий в последующие годы на их площадках появились новые предприятия, но системы электроснабжения остались прежние.

Системы электроснабжения в то время формировались на базе ряда основополагающих принципов построения:

- принцип глубокого ввода высокого напряжения ( ПС - 220 ÷10кВ);

- прямые фидера 10кВ, не менее двух, без промежуточного отбора мощности другими потребителями, заведенные непосредственно в корпуса завода;

- дробление подстанций распределительной сети и приближение их непосредственно к электроприемникам;

- глубокое секционирование шин с источников питания;

- защита от токов короткого замыкания практически на каждом элементе сети, селективности их работы.

С позиции централизованного электроснабжения в регионе эти принципы остаются актуальными и сегодня.

На рисунке показана классическая схема электроснабжения предприятия.

ShemaTestoedov

На некоторых предприятиях отсутствует сеть 110кВ, но распределительная сеть 10кВ всегда имеется с многочисленными питающими распределительными линиями электропередачи (ЛЭП) и трансформаторными подстанциями (ТП). То есть система достаточно сложная, громоздкая, требующая от предприятия больших затрат (оплата потерь электрической энергии в сети, эксплуатационные расходы, ремонты, оплата труда персонала). И вот через 30÷50 лет пришла пора замены основного и вспомогательного оборудования и не только из-за физического и морального старения, но и из-за изменения электрических параметров внешней сети. Например, ввод в 2013 году блока 230мВт на ИжТЭЦ-1 приведет к увеличению токов короткого замыкания в сети и неизвестно справятся ли старые выключатели типа ВМП, ВМГ с отключением токов короткого замыкания, тем более за время эксплуатации ток отключения выключателей, заявленный заводом изготовителям никто, никогда не проверял.

Когда будет принято решение о модернизации и (или) реконструкции электросетевого хозяйства, по сути демонтажа старого и строительства нового, то окажется, что стоимость соизмерима со стоимостью основных фондов завода. Тянуть рискованно, возможно придется демонтировать обгоревшие останки системы.

Для минимизации затрат советуем дать себе ответ на следующие вопросы:

  1. Нужна ли ПС-110кВ (или иного ВН)?

На одном из обследуемых нами предприятиях в собственности имеется ПС-110кВ с установленной трансформаторной мощностью 32мВА, максимальная собственная нагрузка предприятия не более 4мВА, на расстоянии менее 2-х км, с одной стороны - электростанция, с другой стороны - на расстоянии менее 1-го км, мощная ПС-110/10кВ (Далее примеры приводятся этого же предприятия).

  1. Нужна ли заводу функция электроснабжающей организации?

К системе электроснабжения завода подключены сторонние потребители (наследство прошлого) с потребляемой мощностью, равной заводской.

3. Есть ли необходимость в таком количестве питающих ЛЭП-10кВ?

Подключены 22-е питающие ЛЭП с пропускной способностью 96 мВА и 24-е трансформатора с установленной мощностью 27,6мВА (потребляемая мощность завода не более 4 мВА).

4. Есть ли необходимость в таком количестве питающих ЛЭП-0,4кВ?

К шинам 0,4кВ ПС-10/0,4кВ подключены 144 питающих ЛЭП-0,4кВ с пропускной способностью 15,6мВА, в то же время четкое разделение источников питания на : технологию (технологические линии); освещение; расходы на общезаводские нужды отсутствуют.

5. Есть ли необходимость в таком количестве коммутирующих устройств?

Автоматические выключатели на всех отходящих фидерах 10кВ, но гибкость схемы очень низка из-за отсутствия противоаварийной и режимной автоматики (АВР, АПВ, ЧАПВ).

6. Есть ли необходимость в таком количестве компенсирующих устройств (БСК-0,4кВ)?

По требованию электроснабжающих организаций с целью не превышения предельного значения отношения реактивной мощности к активной, в свое время были установлены БСК-0,4кВ главным образом на ТП-6/0,4кВ. На предприятии установлено 20 ед. БСК с установленной мощностью 3930кВАр. Для самого предприятия практически ничего не давало – ни экономические, ни технические характеристики не улучшались, а появились дополнительные потери электроэнергии во включенных БСК. В настоящее время какое-либо стимулирование компенсации реактивной мощности отсутствует.

7. Есть ли необходимость увеличивать количество приборов коммерческого и технического учета, улучшать их метрологические характеристики?

Предприятие не имеет объективных, фактических данных о величине потерь электроэнергии в её сети, кроме этого, весь небаланс обусловленный погрешностью приборов учета у субабонентов ложится на предприятие.

Это далеко не полный список вопросов, на которые должен ответить руководитель, принимающий решение  о реконструкции, модернизации системы электроснабжения.

Встает закономерный вопрос – как с таким изношенным, громоздким «грузом» предприятия продолжают функционировать?

Ответ видимо один - не смотря ни на что, электроэнергия поступает до электроприемников и все работает, а вот какая доля купленной электроэнергии полезно преобразуется никто не знает. По нашим оценкам не более 70%.

После изучения и отказа от каких-то элементов сети может оказаться, что вместо схемы, указанной на рисунке, достаточно вводное распределительное устройство 0,4кВ.

В настоящее время рынок электротехнических изделий предлагает оборудование не требующее ремонтов и затрат на эксплуатацию на всем жизненном сроке 30 лет (силовые, измерительные трансформаторы, выключатели и др. коммутационные аппараты…)

Естественно, реконструкция и модернизация потребует больших инвестиций, которых, как правило, у предприятия нет. Особенность систем электроснабжения заключается в том, что она позволяет обновляться (преобразовываться) поэтапно без прекращения функционирования. Для этого следует по результатам технического аудита разработать долгосрочный сетевой график (план) обновления системы с определением ежегодного объема инвестиций, приемлемого для предприятия.

Выводы:

1)      Поддержка в работоспособном состоянии электроэнергетического хозяйства за счет текущих и капитальных ремонтов, регулярных технических освидетельств оборудования (продление срока службы на 5 лет) путь тупиковый.

2)      Прежде чем приступать к реконструкции и (или) модернизации систему электроснабжения предприятия следует оптимизировать схему, приведя ее к требованиям надежности, гибкости и экономичности, таким образом, можно существенно снизить затраты на реконструкцию.

3)      Системы электроснабжения промышленных предприятий должны органично вписываться в схему развития электроэнергетического комплекса муниципального образования и Удмуртской Республики в целом.

4)      По объемам и режимам потребления мощности и электроэнергии для большинства предприятий целесообразно отказаться от своих систем электроснабжения, передав эти функции электросетевым организациям.

5)      При оптимизации схемы электроснабжения эксплуатационные расходы можно свести к минимуму (доля в общих затратах близка к нулю), потери  электроэнергии в сети довести до менее 0,5% от объема переданной электроэнергии, существенно снизить численность эксплуатационного и оперативного персонала.

6)      Отлаженная система контроля и учета электроэнергии позволит эффективно управлять удельными расходами электроэнергии выпуска продукции и предоставления услуг, ликвидировать небалансы возникающие при поступлении и отпуске электроэнергии в сети.

В настоящее время АНО «Агентство по энергосбережению УР» предлагается комплекс услуг направленных на:

  • комплексное измерение режимных электрических параметров, используя стационарные установленные у заказчика, приборы контроля и учета электроэнергии, а также портативные переносные приборы (не менее пяти анализаторов качества электроэнергии). Измерения проводятся за любые интервалы времени на любых уровнях напряжения.
  • расчеты технологических потерь электроэнергии в элементах и в сети в целом с последующим анализом потенциала снижения потерь электроэнергии в сети, разработка мероприятий.
  • технический аудит, по результатам которого разрабатывается (оптимизируется) схема электроснабжения предприятия.

разработку программы реконструкции электросетевого хозяйства предприятия на год и более лет.

автор Тестоедов В.В.