Эксплуатация электрических систем - Функции предприятия, эксплуатирующего распределительные сети

ЭКСПЛУАТАЦИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ
5.1. ФУНКЦИИ ПРЕДПРИЯТИЯ, ЭКСПЛУАТИРУЮЩЕГО РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ
Одной из главных задач сетевого предприятия является эксплуатация электрических распределительных сетей, которая должна обеспечивать:
надежное электроснабжение потребителей в зависимости от их категории;
качество электроэнергии;
возможность подключения к электрической сети новых потребителей;
минимально возможные издержки, включая расход энергии на передачу.
Предприятие, эксплуатирующее распределительные сети, обязано:
поддерживать элементы электрической сети в состоянии, обеспечивающем нормальное электроснабжение потребителей, заключающееся в проведении ремонтного обслуживания:
устранять повреждения и не допускать перерывов электроснабжения потребителей;
строить энергетические объекты, включая выдачу технических условий на их строительство и надзор за ним;
оказывать услуги потребителям.
Эксплуатацию электрических сетей осуществляет ремонтный персонал. Существует два типа подразделений ремонтного персонала. Первый тип — это местные эксплуатационные бригады (ЭБ), проводящие обычные ремонтные работы. Второй тип — бригады централизованного ремонта (БЦР), работающие в качестве передвижных подразделений. Они выполняют работы, требующие применения особых механизмов, имеющихся в ограниченном количестве, и особой квалификации.
Работа в электрических сетях связана с повышенной опасностью, которая в большинстве случаев не очевидна (ее трудно установить визуально). Поэтому в сложных случаях, разграничиваемых правилами, подготовку рабочих мест и допуск к работе в электрических установках осуществляет персонал, имеющий специальную профессиональную подготовку — оперативный персонал. Функциями оперативного персонала являются:
подготовка рабочих мест для ремонтно-эксплуатационного персонала и восстановление схемы сети после окончания работ;
устранение повреждений и восстановление электроснабжения потребителей.
Рациональная организация эксплуатации позволяет повысить надежность электроснабжения потребителей, обеспечить качество электроэнергии у электроприемников и одновременно (без ущерба для потребителей) снизить издержки на эксплуатацию.
Издержки (кроме расхода энергии на передачу, требующего специального рассмотрения) распределяются следующим образом. Основной составной частью затрат являются амортизационные отчисления, которые составляют 40—60% от общей суммы, и заработная плата персонала — 30—40%. Издержки на материалы, транспорт и прочие составляют несколько процентов.
Решающий фактор, влияющий на себестоимость распределения электроэнергии,— это капиталовложения в сооружение ЛЭП и понизительных подстанций. Себестоимость передачи электроэнергии можно снизить путем оптимизации численности персонала. Для этого необходимо повышать производительность труда.
Рабочее время персонала распределительных сетей расходуется примерно следующим образом (табл. 5.1).
Таблица 5.1. Распределение рабочего времени персонала

Повышение эффективности работы сетевых предприятий связано с совершенствованием организации профилактических и ремонтных работ.
Улучшение эффективности оперативного обслуживания сети можно обеспечить либо повышением темпа обслуживания за счет применения разумных стратегий и технических средств, либо увеличением числа оперативных бригад. Необходимо использовать все возможности оптимальной организации работы. Затраты времени и средств на транспорт можно снизить рациональным размещением центров обслуживания. Затраты труда можно существенно уменьшить за счет обеспечения рациональной связи и информационной системы, использования разумного объема средств автоматизации и телемеханизации управления, а также различных механизмов и технических средств, повышающих производительность труда.

Рис. 5.1. Схема распределительной сети с отключенными выключателями в точках нормальных разрезов: ЦП1—ЦПЗ — центры питания
Эксплуатация электрической сети неизбежно связана с ее развитием, при котором приходится пересматривать структуру и организацию работ. При этом представляются возможности для поиска оптимальных решений, направленных на обеспечение более высокого организационного и эксплуатационного уровня функционирования.

5.2. НОРМАЛЬНЫЕ РАЗРЕЗЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

Современные распределительные сети охватывают всю обслуживаемую территорию линиями электропередачи, питающимися от различных подстанций — центров питания. Схемы распределительной сети выбираются исходя из условий электроснабжения потребителей, токов КЗ, релейной защиты, качества электроэнергии и ее расхода на передачу. Распределительные сети работают обычно в режиме одностороннего питания. В определенных точках распределительной сети коммутационные аппараты разомкнуты.
В месте нормального разреза часто используют выключатель мощности, оснащенный устройством автоматического ввода резерва (АВР), питающийся переменным оперативным током от силовых трансформаторов или трансформаторов напряжения с обеих сторон отключенной цепи. Подобные отключенные выключатели могут обеспечивать резервирование от одного или двух независимых источников (рис. 5.1) при условии, что устойчивое повреждение на начальном участке ЛЭП отключается другим секционирующим аппаратом, отключающим КЗ после включения выключателя или отключающим поврежденный участок в бестоковую паузу.
Выбор места нормальных разрезов производится на основе учета максимальной надежности электроснабжения, минимального расхода электроэнергии на передачу и минимальных средневзвешенных отклонений напряжения у электроприемников. Приближенно поиск нормального разреза можно провести по упомянутым выше критериям выбора для ЛЭП с равномерно распределенными нагрузками, одинаково изменяющимися во времени (однородными), изображенными на рис. 5.2, и имеющими одинаковую народнохозяйственную значимость.

Рис. 5.2. Схема ЛЭП с равномерно распределенной нагрузкой

Мощность нагрузки, питающейся от ЛЭП,
Р=р1,
где ρ— мощность нагрузки на единицу длины ЛЭП, кВт/км; 1 — длина ЛЭП, км.
Так как для ЛЭП математическое ожидание вероятности повреждения пропорционально длине, математическое ожидание вероятности недоотпуска на участке, питающемся от первого ЦП, равно

а от второго ЦП —
Здесь λ — удельный показатель отказов, ч~"1; L — общая длина ЛЭП.
Суммарное математическое ожидание вероятности недоотпуска
М = Мг+М2.
Минимальный недоотпуск соответствует нормальному разрезу /, который можно получить из равенства нулю производной недоотпуска по /:
Тогда /=0,5L.
Следовательно, наименьшему недоотпуску соответствует нормальный разрез, расположенный на середине длины ЛЭП. При питании ее от двух ЦП с одинаковыми по модулю и фазе напряжениями это соответствует точке токораздела.
Очевидно, что нормальному разрезу в точке токораздела соотответствуют также минимальные расходы энергии на передачу и минимальные средневзвешенные отклонения напряжения у потребителей.
Однако нагрузки, питающиеся от распределительной сети, имеют разную народнохозяйственную значимость. Так, например, прекращение питания бытовой нагрузки создает серьезные неудобства населению, а нарушение питания молочно-товарной фермы приводит к более серьезным последствиям. Различная народнохозяйственная значимость нагрузок учитывается весовыми коэффициентами а. Так, например, нагрузка, которая в народнохозяйственном отношении важнее бытовой в пять раз, учитывается в сочетании с весовым коэффициентом как пятикратная.
Математическое ожидание взвешенного недоотпуска выражается в виде

Естественно, что в этом случае оптимальное расположение точки разреза не будет совпадать с. точкой токораздела. Участок сети, от которого питается ответственная нагрузка, для повышения надежности ее электроснабжения должен быть более коротким.
Если место нормального разреза не определяется условиями надежности, то его выбирают по условиям снижения расхода энергии на передачу. В этом случае необходимо учесть неравномерное распределение нагрузки вдоль ЛЭП, неоднородность нагрузки, а также дискретность мест выбора нормальных разрезов, обусловленную наличием коммутационных аппаратов.
Расчет выбора места нормальных разрезов можно производить как детерминированным, так и вероятностным методами.
При детерминированном методе для последовательно выбираемых вероятностных точек разрезов на ЭВМ рассчитываются суточные режимы электрической сети. Лучшей признается точка, которой соответствует минимальный расход энергии на передачу.
При вероятностном методе производится один расчет для каждой точки разреза нагрузок, выражаемых через математические ожидания, дисперсии и корреляционные взаимосвязи. Лучшей является точка разреза, которой соответствует минимальное математическое ожидание расхода энергии на передачу.
Резервными источниками электроснабжения участков распределительной сети являются, как правило, соседние участки сетей, расположенные по другую сторону от нормальных разрезов и питающиеся от другой секции шин данного ЦП (через перемычки между ЛЭП) или от соседних ЦП. Наряду с этим потребители, обесточение которых может привести к длительным нежелательным последствиям, должны иметь резервные местные источники энергии
с мощностью, достаточной для питания наиболее ответственной части электроприемников. Эти источники, как правило, покрывают небольшую часть общего потребления. Например, для резервирования электроснабжения наиболее ответственной части электроприемников на молочно-товарных фермах, можно использовать небольшие дизельные или бензиновые электростанции, номинальная нагрузка которых при неавтоматическом пуске из холодного состояния достигается за 30 мин. Применяются и более мобильные агрегаты, например, ДГМ-20 мощностью 20 кВт, запускающиеся за 20 с.
Схема резервирования от местных источников должна предусматривать возможность подключения их к сети, питающей наиболее ответственных потребителей. Для этого местные источники должны питаться от отдельной части сети с коммутационными аппаратами, позволяющими перевести их на раздельное питание. Если мощность резервных источников (рис. 5.3) достаточна, то от них осуществляется питание сборки сети НН как с ответственными, так и с менее ответственными потребителями.

5.3. СЕКЦИОНИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

Секционирование электрической сети заключается в делении ЛЭП с помощью коммутационных аппаратов на несколько участков. Секционирование бывает неавтоматическое и автоматическое.
К неавтоматическому секционированию относится деление сети с помощью разъединителей и выключателей нагрузки, не имеющих устройств для автоматического отключения. Разъединители устанавливаются вдоль линии на определенных расстояниях друг от друга и служат для ее секционирования в процессе поиска повреждения методом пробных включений.
Автоматическое секционирование выполняется коммутационными аппаратами, оборудованными приводами и устройствами автоматики, а в ряде случаев и релейной защитой, действующими на изменение положения аппаратов под напряжением или в бестоковую паузу.
Аппараты, предназначенные для автоматического срабатывания, делят ЛЭП на части. При возникновении повреждения на участке между местом установки и нормальным разрезом такие аппараты обеспечивают отключение не всей ЛЭП, а лишь поврежденного участка, сохраняя питание потребителей на начальном участке.

Рис. 5.3. Схема питания с местными резервными источниками питания: ДЭС — дизельная электростанция
В качестве секционирующих автоматических аппаратов обычно используются выключатели, оснащенные защитой и устройством автоматического повторного включения (АПВ). Допустимо также применение оснащенных защитой выключателей нагрузки, отключающихся в бестоковую паузу. Их можно использовать и в качестве коммутационных аппаратов на ответвлениях для локализации повреждений без отключения магистральной ЛЭП.
Трансформаторы тока, необходимые для осуществления защиты, могут выполняться упрощенными с разомкнутыми сердечниками и устанавливаются на штыревых изоляторах. Первичная обмотка размещена на шейке изолятора, а вторичная—на штыре.
Недостатком выключателей нагрузки при применении в качестве секционирующих аппаратов является то, что для операций пробных включений в процессе поиска повреждения ими можно воспользоваться лишь как разъединителями.
В процессе поиска повреждений методом пробных включений приходится сочетать оперирование выключателями на головных участках ЛЭП с действиями выездной аварийной бригады, оперирующей секционирующими разъединителями вдоль ЛЭП. Из-за отсутствия постоянного обслуживающего персонала в ЦП и тем более в месте установки секционирующего выключателя для поиска повреждений приходится высылать две бригады: к секционирующему выключателю и на ЛЭП. Зачастую это невозможно. Поэтому необходимо к оперированию выключателями привлекать местный персонал, хотя бы и другого ведомства, оснастив его необходимыми средствами связи и применяя соответствующие организационные формы. Радикальным выходом из положения является оснащение всех секционирующих выключателей телемеханикой, обеспечивающей как телесигнализацию, так и телеуправление. Правда, в связи с тем, что отключение выключателя в этом случае не содержит элемента визуального подтверждения выполнения операции, нужно проверять отсутствие напряжения с помощью индикаторов.