Оптимизация электросетевого хозяйства крупных и средних промышленных предприятий

журнал "Энергонадзор", №1/2 (53/54), январь-февраль 2014 года

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.

На рисунке показана классическая схема электроснабжения предприятия.

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. 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).
2. 2. Нужна ли заводу функция электроснабжающей организации?К системе электроснабжения завода подключены сторонние потребители (наследство прошлого) с потребляемой мощностью, равной заводской.
3. 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. 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. 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. 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. 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:

• Поддержка в работоспособном состоянии электроэнергетического хозяйства за счет текущих и капитальных ремонтов, регулярных технических освидетельств оборудования (продление срока службы на 5 лет) путь тупиковый.
• 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.
• Системы электроснабжения промышленных предприятий должны органично вписываться в схему развития электроэнергетического комплекса муниципального образования и Удмуртской Республики в целом.
• По объемам и режимам потребления мощности и электроэнергии для большинства предприятий целесообразно отказаться от своих систем электроснабжения, передав эти функции электросетевым организациям.
• 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.
• 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 Владимир Владимирович