Проблемы и пути решения вопросов надежности внешнего электроснабжения угольных шахт

УДК 621.316

ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ РЕШЕНИЯ ВОПРОСОВ НАДЕЖНОСТИ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ УГОЛЬНЫХ ШАХТ

И.Ю. СЕМЫКИНА, Е. В. СКРЕБНЕВА

Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф.Горбачева, Кемерово, Россия

В процессе реструктуризации отрасли и либерализации рынка электроэнергии и мощности произошло разделение единой отрасли на множество генерирующих компаний, федеральную и межрегиональные сетевые компании, региональные электроснабжающие и энергосбытовые компаний. Из-за ряда причин, связанных с системой управления разрозненными компаниями, несовершенством нормативно-правовой и законодательной базы, а также неудовлетворительным техническим состоянием электроэнергетического оборудования сетевого комплекса и потребителей в обеспечении надежности электроснабжения нарастают негативные тенденции, которые могут привести к большим проблемам. На сегодняшний день в энергетической отрасли не сформирована информационная база о состоянии оборудования и результатах ремонтной деятельности, а также отсутствуют критерии оценки технического состояния оборудования. Необходимо разработать и внедрить в действие технический аудит и мониторинг технического состояния системы внешнего электроснабжения потребителей, по результатам которого разрабатываются наиболее эффективные и экономичные мероприятия повышения надежности электроснабжения предприятий.

В последние годы много внимания уделяется вопросам повышения надежности электроснабжения промышленных предприятий. Но особенность технологии подземной добычи угля и колоссальные нагрузки технологического процесса накладывают ограничения на применение разработанных методов и алгоритмов повышения надежности.

В существующих исследованиях не затронуты экономические вопросы обеспечения надежности электроснабжения, как прямые (экономический ущерб от прекращения электроснабжения, договорное обеспечение надежности, тарифное регулирование), так и косвенные (плата за технологическое присоединение по требуемой категории надежности). Нет однозначной трактовки термина «автономный источник электроснабжения», а также перечня электроприемников первой и «особой» категории надежности электроснабжения. В статье приведен перечень и пути решения первоочередных проблем, решение которых позволит повысить надежность внешнего электроснабжения угольных шахт.

Ключевые слова: надежность, внешнее электроснабжение, технический аудит, угольная шахта

Как цитировать эту статью: Семыкина И.Ю. Проблемы и пути решения вопросов надежности внешнего электроснабжения угольных шахт / И.Ю.Семыкина, Е.В.Скребнева // Записки Горного института. 2017. Т. 226. С. 452-455. DOI: 10.25515^^.2017.4.452

Современное состояние российской электроэнергетики определяется процессами реструктуризации отрасли и формированием либерализованного рынка электроэнергии и мощности. В результате произошло разделение единой отрасли на множество генерирующих компаний, федеральную и межрегиональные сетевые компании, региональные электроснабжающие и энергосбытовые компании. В связи с отсутствием единого управления энергетической отраслью в обеспечении надежности электроснабжения нарастают негативные тенденции, которые могут привести к большим проблемам.

Нормативно-правовая и законодательная база электроэнергетики России неоднозначна. Отсутствие и недостаточность правовых актов, регулирующих надежность энергообъектов и порядок взаимодействия субъектов электроэнергетической отрасли, влечет за собой субъективные трактовки. Выделение по виду деятельности из вертикально интегрированных энергетических комплексов самостоятельных предприятий привело к тому, что распределение ответственности за надежность электроснабжения потребителей между субъектами электроэнергетики определено недостаточно.

Темпы разработки, утверждения и изменения нормативно-технических и законодательных актов значительно отстают от темпов реформирования электроэнергетики: действующие нормативно-технические и законодательные документы не отвечают современным задачам развития отрасли и требуют актуализации.

Высокие риски возникновения серьезных аварий обусловлены старением электроэнергетического оборудования как сетевого комплекса, так и потребителей. Превышение нормативного срока службы электросетевого хозяйства приводит к росту не только затрат на поддержание в работоспособном состоянии электрообъектов, но и технологических рисков его отказов, если вовремя и в полном объеме не проводить ремонты или замену.

В настоящее время [8] в энергетической отрасли отсутствует единая информационная база о проводимых ремонтах, нет полной и достоверной информации о состоянии оборудования и результатах ремонтной деятельности. Отсутствуют отраслевые критерии оценки технического состояния оборудования и не разработаны критерии по выводу его из эксплуатации, продлению ресурса или срока службы, модернизации либо замене новым, более эффективным оборудованием.

Необходимо создать информационно-аналитическую систему оценки технического состояния оборудования, зданий и сооружений, а также сформировать базу данных об аварийности оборудования. Для реализации данного направления необходимо разработать и внедрить технический аудит и мониторинг технического состояния системы внешнего электроснабжения потребителей, включающий анализ срока эксплуатации энергооборудования, его физического и морального износа, информации об аварийности. Формируемые в ходе технического аудита мероприятия позволят находить «узкие места» в системе внешнего электроснабжения предприятий и проводить наиболее эффективные и экономичные мероприятия для повышения надежности электроснабжения.

Надежность электроснабжения шахт определяется вероятностью и частотой возникновения нарушений функционирования электрооборудования технологических процессов угольного предприятия, которые возможны не только при длительных перерывах питания, но и при кратковременных провалах напряжения.

Для систем электроснабжения угольных шахт характерна высокая степень морально и физически устаревшего оборудования и систем автоматики, что также вносит свой вклад в увеличение частоты возникновения отказов и увеличению времени прекращения электроснабжения.

Выбор мероприятий и технических решений по повышению надежности внешнего электроснабжения во многом зависит от степени независимости источников. Методики оценки независимости источников электроснабжения и способов резервирования, а также алгоритмы и программы обоснования выбора схем внешнего электроснабжения с учетом характеристик надежности рассмотрены в ряде научных работ [1-7, 8-10]. Для анализа и повышения уровня надежности шахт данные научные разработки не могут быть применимы в силу ряда особенностей потребителей: нагрузки технологического процесса добычи угля в несколько сотен киловатт, опасность загазования и затопления выработок, риск для жизни работников.

Кроме этого, в исследованиях не затронут ряд вопросов:

• Ни в одной работе не рассмотрена необходимость оценки технического состояния системы внешнего электроснабжения предприятий: физический и моральный износ СЭС, условий эксплуатации, количество ремонтов.

• Не затронуты вопросы обеспечения надежности электроснабжения при технологическом присоединении к электрическим сетям по необходимой категории надежности электроснабжения. Присоединение угольных шахт может быть осуществлено по второй категории надежности [11, 12], при этом на шахте имеются электроприемники не только первой категории, но и «особой» группы.

• Нет единого для всех угольных предприятий перечня электроприемников, подпадающих под первую и под «особую» категорию надежности электроснабжения. Отсутствует единый перечень и методика определения электроприемников технологической и аварийной брони электроснабжения.

• Слабо рассмотрены вопросы договорного обеспечения надежности: тарифное регулирование, а также скидки и надбавки для обеспечения требуемого уровня надежности и т.д.

• Не разработана оценка экономического ущерба от перерывов электроснабжения для угольных шахт.

• В законодательных и нормативных документах отсутствует однозначная трактовка термина «автономный источник электроэнергии», особенно для потребителей с большой величиной резервируемой мощности.

• Несмотря на то, что большое количество работ посвящено методикам и алгоритмам выбора и обоснования использования автономного источника электроснабжения, не разработаны подходы к реализации автономного электроснабжения крупных угольных предприятий с большой величиной резервируемой мощности.

Решение вышеуказанных проблем надежности внешнего электроснабжения угольных шахт на сегодняшний день актуально для Кузбасса. Предприятия угольной отрасли являются опасными производственными объектами. Даже при кратковременных аварийных остановах велик риск возникновения пожароопасных и взрывоопасных ситуаций, что создает угрозу жизни людей, разрушающего воздействия на окружающую среду и само предприятие. Таким образом, вопросы надежного и бесперебойного электроснабжения угольных шахт в данное время являются первостепенными не только для самого предприятия (предотвращение аварийных ситуаций, человеческих жертв и экономических убытков), но и для развития региона в целом. Учитывая, что часть добываемого угля поставляется в другие регионы России и на экспорт, от стабильной работы угольных предприятий Кузбасса зависит экономическое развитие и этих территорий.

Таким образом, для оценки и повышения надежности внешнего электроснабжения угольных шахт необходимо:

• пересмотреть ряд законодательных и нормативно-правовых актов, привести их положения к единообразию, уточнить формулировку терминов и понятий;

• пересмотреть порядок оперативно-диспетчерского взаимодействия субъектов электроэнергетической отрасли в части обеспечения надежности электроснабжения, особенно при аварийных ситуациях;

• определить ответственность различных субъектов электроэнергетики и потребителей электроэнергии за надежность электроснабжения. Данная ответственность должна быть закреплена в двухсторонних договорах снабжающей компании и потребителя на принципах обоюдной выгодности сторон;

• разработать нормативно-технические документы, касающиеся электроснабжения потребителей первой и «особой» категории надежности угольных шахт, а именно: уточнить понятие автономного источника электроэнергии, разработать методики определения мощности автономных источников;

• определить перечень электроприемников угольных шахт, относимых к первой и «особой» категории электроснабжения, разработать методику определения состава и величины электроприемников аварийной и технологической брони;

• разработать и утвердить методику технического аудита системы внешнего электроснабжения угольных шахт.

ЛИТЕРАТУРА

1. Абдуллазянов Э.Ю. Модели надежности схем электроснабжения предприятий / Э.Ю.Абдуллазянов, Ю.А.Васильев, И.Ф.Галиев // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2009. № 5-6. С. 67-74.

2. Беленко А.В. Обоснование рациональной схемы электроснабжения станций подземного хранения газа с точки зрения обеспечения требуемой категории надежности // Записки Горного института. 2009. Т. 182. С. 54-61.

3. Данченко И.В. Надежность радиальной схемы распределительной сети без секционирования и резервирования // И.В.Данченко, И.Н.Воротников // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2013. № 5(44). С. 247-251.

4. ДьяченкоЮ.А. Выбор средств обеспечения надежности электроснабжения птицефабрики по многокритериальной модели / Ю.А. Дьяченко, Т.Е.Лещинская; МГАУ. М., 2008. 100 с.

5. ЕршовМ.С. Оценка взаимной зависимости источников питания систем промышленного электроснабжения с учетом несимметричных возмущений во внешних электрических сетях / М.С.Ершов, В.А.Анцифоров, А.Н.Комков // Промышленная энергетика. 2014. № 11. С. 2-7.

6. К вопросу о количественной оценке взаимозависимости источников внешнего электроснабжения / М.С.Ершов, А.В.Егоров, В.А.Анцифоров, А.В.Суржиков // Промышленная энергетика. 2011. № 6. С. 28-32.

7. Золотарев С.Е. Классификация методов оценки экономического ущерба от отказов электроснабжении промышленных предприятий / С.Е.Золотарев, С.А.Алехин // Экономика и инновационная деятельность: Сб. науч. тр. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2001. С. 37-42.

8. Концепция обеспечения надежности в электроэнергетике / Н.И.Воропай, Г.Ф.Ковалев, Ю.Н.Кучеров и др. М.: ООО ИД «ЭНЕРГИЯ», 2013. 212 с.

9. Назаров А.Н. Критерии, определяющие выбор схемы электроснабжения при реконструкции компрессорных станций // Нефть, газ и бизнес. 2006. № 12. С. 79-81.

10. Петров С.П. Повышение надежности и экономичности электроснабжения компрессорных станций газотранспортных систем: Автореф. дис.. .канд. техн. наук / Санкт-Петербургский горный университет. СПб, 2012. 21 с.

11. Постановление Правительства РФ от 27.12.2004 № 861 «Об утверждении Правил недискриминационного доступа к услугам по передаче электрической энергии и оказания этих услуг, Правил недискриминационного доступа к услугам по

оперативно-диспетчерскому управлению в электроэнергетике и оказания этих услуг, Правил недискриминационного доступа к услугам администратора торговой системы оптового рынка и оказания этих услуг и Правил технологического присоединения энергопринимающих устройств потребителей электрической энергии, объектов по производству электрической энергии, а также объектов электросетевого хозяйства, принадлежащих сетевым организациям и иным лицам, к электрическим сетям» / Электронный фонд правовой и научно-технической документации: docs.cntd.ru/document/901919551

12. Правила устройства электроустановок: 7-е издание. Новосибирск: Норматика, 2010. 464 с.

Авторы: И.Ю.Семыкина, д-р техн. наук, доцент, директор Института энергетики, siyu.eav@kuzstu.ru (Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф.Горбачева, Кемерово, Россия), Е.В.Скребнева, ст. преподаватель, evgeniyas77@rambler.ru (Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф.Горбачева, Кемерово, Россия).

Статья принята к публикации 20.04.2017.