К анализу электрических систем промышленных предприятий

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА

УДК 621.3

К АНАЛИЗУ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

В.И. Зацепина

Представлен анализ схемы электроснабжения комбината панельного домостроения. Приводится разбиение исходной схемы на уровни, которое позволяет установить вероятность планируемых простоев электрооборудования и их длительность.

Ключевые слова: электроснабжение, надежность, наработка, безотказность, ремонт, уровни, электрооборудование.

Электрооборудование систем электроснабжения в процессе эксплуатации подвергается воздействию разнообразных факторов как внешних, так и внутренних. К ним относятся: повышение влажности, агрессивность сред, пыли, неблагоприятные атмосферные явления, механические и электрические нагрузки и т.д. При этом изменяются основные свойства материалов электроустановок, что приводит к их отказу, т.е. перерывам в использовании электроэнергии. Перерывы электроснабжения вызывают простои технологических машин, порчу технологического и электрического оборудования, уменьшают объем выпускаемой продукции. На практике существуют технологические процессы, не допускающие даже кратковременных перерывов электроснабжения.

Распределение электрической энергии по приемникам промышленного предприятия осуществляется за счет систем электроснабжения. Выход из строя даже одного элемента системы приводит к прекращению подачи электрической энергии отдельному или группе приемников. Это, естественно, нарушит технологический процесс предприятия. Решение данной проблемы в общем случае является довольно сложной задачей. Решать необходимо ее относительно надежности оборудования. Основой служат плотность вероятности наработки на отказ и вероятность безотказной работы элементов системы. Эти параметры, если использовать теорию случайных импульсных потоков, позволяют устанавливать вероятность планируемых простоев и их длительность [1 - 5]. Системы электроснабжения относятся к основным системам промышленного предприятия, от их безотказности зависит количество и качество выпускаемой продукции ее конкурентоспособность.

Гарантированное электроснабжение приемников обеспечивается необходимой величиной вероятности безотказной работы электрооборудования. В результате планируемой периодичности простоев (диагностики) осуществляется обнаружение и ликвидация развивающихся отказов оборудования на стадии их зарождения. Это предотвращает возникновение аварий и выход из строя оборудования. Принятое необоснованное решение о периодичности проведения ремонтов снижает надежность, ресурс оборудования [1 - 8]. Обоснование ремонтно-профилактического обслуживания обычно для действующих предприятий осуществляется на основании статистических данных. Эту проблему можно решить теоретически. Для этой цели используется система электроснабжения комбината панельного домостроения. На первоначальном этапе необходимо разбить систему электроснабжения на уровни. Последовательно соединённое оборудование заменяется одним эквивалентным элементом. Обычно для систем электроснабжения промышленных предприятий различают шесть уровней. На первом уровне находятся отдельные электроприемники, агрегаты, станки. Ко второму уровню относятся щиты распределительные напряжением до 1 кВ, распределительные шкафы, вводно-распределительные устройства, шины. На третьем уровне располагается щит низкого напряжения трансформаторной подстанции. К четвертому уровня относят шины распределительной подстанции 10 (6) кВ. На пятом уровне находятся шины главной понизительной подстанции, трансформаторы, выключатели. К шестому уровню относят разъединитель, то есть границу раздела предприятия и энергосистемы. Указанное число уровней является условным [7 - 12].

Для «Комбината Панельного Домостроения» на огражденной площадке последовательно размещены: приёмные порталы 110 кВ со штырями молниезащиты, общая высота которых составляет 18,5 м; разъединители 110 кВ на стойках высотой 2880 мм; отделители 110 кВ на стойках высотой 2370 мм; выключатели, трансформаторы тока и ограничители перенапряжения 110 кВ на стойках; порталы 110 кВ аналогичных приёмников; силовые трансформаторы 110 кВ на площадках 9,35х7,3 м; трансформаторные порталы шириной 9 м и высотой 11 м, не оборудованные молниезащитными штырями; здание закрытого распределительного устройства. Также отведено место для ремонтной площадки.

Подвес проводов 110 кВ осуществлен гирляндами изоляторов 11хПС-6Б; соединения аппаратуры 110 кВ выполнены проводом АС 95/16; присоединения коротко-замыкателей осуществлено аппаратными зажимами А1А-95-1на одно ответвление; подсоединения короткозамыкателей 110 кВ и высших обмоток силовых трансформаторов выполнено аппаратными зажимами на два ответвления А2А-95-2; разъединители и отделители подсоединены с помощью аппаратных зажимов на 4 ответвления А4А-95-2; для отвода проводов к оборудованию использованы прессуемые ответвительные зажимы ОА-95-1. Подстанция оснащена силовыми двухобмоточными трансформаторами с дутьем и естественным масляным охлаждением. Номинальное высшее напряжении трансформаторов 110 кВ. С секции шин через выключатели по кабельным линиям электроэнергия передается на трансформаторы 6/0,4 кв. Электроприемники представляют собой различное технологическое оборудование с асинхронными двигателями. На комбинате используются дробилки, насосы, бетонораздатчики, лифты, вибростолы, бетономешалки. Исходная схема электроснабжения представлена на рис. 1. Разбиение исходной схемы на уровни отображено на рис. 2.

В заключении следует отметить, что данный подход анализа систем электроснабжения в отношении их безотказности может быть использован для предприятий любой промышленности.

Электроэнергетика

-<?-а§

л д.

V л

т ^

Рис. 1. Схема электроснабжения комбината панельного домостроения

1 УР

Рис. 2. Разбиение исходной схемы на уровни

Естественно, с увеличением числа уровней сложность анализа возрастает. Работа выполнена в рамках научного проекта № 17-48-480083 при финансовой поддержке РФФИ и администрации Липецкой области.

Список литературы

1. Шпиганович А.Н., Шпиганович А. А. Бош В.И. Случайные потоки в решении вероятностных задач. Липецк, 2003. 224 с.

2. Шпиганович А. А. Научно-технические основы анализа функционирования систем электроснабжения. Липецк: ЛГТУ, 2012. 99 с.

3. Шпиганович А. А. Современное состояние вопроса безотказности систем электроснабжения. Липецк: ЛГТУ, 2012. 79 с.

4. Шпиганович А.Н., Пестунов В.А. Повышение эффективности функционирования систем электроснабжения. Липецк. ЛГТУ, 2004. 281.с.

5. Шпиганович А.Н., Шпиганович А.А., Пушница К.А. Повышение безотказности кислородно-конверторных производств путем улучшения защит систем их электроснабжения от коммутационных перенапряжений. // Сталь, 2015. №6. С. 55-57.

6. Akagi H. New Trends in Active filters for Power Conditioning / H. Akagi // IEEE Transactions on industry applications, 1996. №6. P. 1312-1322.

7. Yu-Long C., Hong L., Jing-Gin W. Simulation and reliability analysis of shunt active power theory // Journal of Zhejiang University Science, 2007. №3. P. 416-421.

8. Шпиганович А.Н., ШпигановичА.А. Оценк аэффективности безотказности систем // Вести вузов Черноземья, 2013. №1. С. 25-33.

9. Шпиганович А.А. Анализ влияния вероятностных параметров электрооборудования на эффективность функционирования систем электроснабжения // Вести вузов Черноземья, 2013. №2. С. 25-32.

10. Шпиганович А.Н. Аспекты расчетов параметров электрических установок по условиям подобия // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока, 2008. №2. С. 232-235.

11. Зацепин Е.П. Информационно-измерительная система для исследования режимов работы приемников с резкоперменным характером нагрузки // Вестивузов Черноземья, 2013. №4. С. 6-12.

12. Шпиганович А.Н., Шпиганович А.А., Зацепина В.И., Зацепин Е.П. Случайные импульсные потоки к анализу и синтезу многоуровневых систем: учебное пособие. Липецк, ЛГТУ, 2017. 308 с.

Зацепина Виолетта Иосифовна, д-р техн. наук, профессор, kaf-eo@stu. lipetsk.ru, Россия, Липецк, Липецкий государственный технический университет

TO THE ANALYSIS OF ELECTRICAL SYSTEMS INDUSTRIAL ENTERPRISES

V.I. Zatsepina

The article presents an analysis of the power supply scheme of the panel house building factory. A breakdown of the original scheme into levels is provided, which allows to determine the probability ofplanned downtime of electrical equipment and their duration.

Key words: power supply, reliability, operating time, trouble-free operation, repair, levels, electrical equipment.

Zatsepina Violetta Iosifovna, doctor of technical science, professor, vizats@gmail. com, Russia, Lipetsk, Lipetsk State Technical University