Классификация предприятий связи по надежности электроснабжения

Л8. Источники электроснабжения предприятий связи

Понятия об энергосистемах и электрических сетях

Основными источниками электрической энергии (источниками электроснабжения) для большинства предприятий связи являются электрические сети энергосистем. Предприятия связи стремятся по возможности располагать в местах, где они могут быть обеспечены наиболее надёжными и дешевыми источниками электроэнергии, каковыми и являются в настоящее время электрические сети энергосистем.

Под энергетической системой (ЭС) понимается совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, соединенных между собой и связанных общностью режимов в непрерывном процессе производства, преобразования, передачи и распределения электрической и тепловой энергии при общем управлении этими режимами.

Электрическая часть энергосистемы — это совокупность электрических станций, электроустановок и электрических сетей энергосистемы. Электрическая часть энергосистемы и питающиеся от нее приемники электрической энергии, объединенные общностью процесса производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии, составляют понятие электроэнергетической системы.

Электрической сетью называется совокупность электроустановок для передачи и распределения энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, воздушных и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной территории.

На электростанциях, входящих в состав ЭС, вырабатывается электрическая энергия трехфазного переменного тока промышленной частоты 50 Гц с практически синусоидальной формой кривой напряжения. С целью уменьшения потерь электрической энергии ее транспортировка от генерирующих станций до места потребления осуществляется по линиям электропередачи (ЛЭП) при высоких уровнях напряжения (110...750 кВ). Предприятия связи, являющиеся для ЭС потребителями электрической энергии, подключаются к ней чаще всего с помощью собственных понижающих трансформаторных подстанций. Качество электрической энергии в точках общего присоединения потребителей к ЭС зависит не только от энергоснабжающей организации, но и от самих потребителей. В общем случае под потребителем электроэнергии понимается электроприемник или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещенных на определенной территории.

На рис. 1.1 показан фрагмент ЭС. Кольцевая районная сеть с напряжением 110 кВ получает электроэнергию как от гидроэлектростанции (через повышающую подстанцию, линию электропередачи 220 кВ и понижающую подстанцию), так и от тепловой электростанции через линию электропередачи 110 кВ и повышающую подстанцию. Кроме того, эта районная сеть получает электроэнергию от районной теплоцентрали (ТЭЦ), снабжающей потребителей электрической и тепловой энергией. ТЭЦ включается в районную сеть через повышающую подстанцию.

Рис. 1.1. Фрагмент электроэнергетической системы

От районной сети 110 кВ через понижающую подстанцию питается районная сеть 35 кВ, от которой, в свою очередь, через понижающую подстанцию питаются местные сети 10 или 6 кВ.

Предприятия связи могут получать электроэнергию как от местной сети 10 или 6 кВ, так и от районной сети 35 кВ через собственные понижающие трансформаторные подстанции (ТП). Собственные ТП преобразуют с помощью трехфазных трансформаторов, входящих в их состав, электрическую энергию трехфазного переменного тока относительно высокого уровня (6, 10 или 35 кВ) в электрическую энергию трехфазного переменного тока с напряжением 0,4/0,23 кВ (в числителе дроби указывается действующее значение линейного напряжения, а в знаменателе — действующее значение фазного напряжения).

Подача электрической энергии к ТП осуществляется либо по воздушным, либо по кабельным ЛЭП. С ТП через распределительные устройства по воздушным или кабельным линиям электроэнергия поступает непосредственно к потребителям электроустановки (ЭУ) предприятия связи.

 

Классификация предприятий связи по надежности электроснабжения

В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники предприятий связи разделяются на три категории [1].

К первой категории относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей и потерю важной информации, передаваемой по каналам связи. Из состава электроприемников первой категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойное электроснабжение которых обеспечивает передачу информации, влияющей на ход сложных технологических процессов в области экономики, обороны и здравоохранения людей.

Ко второй категории относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может вызвать временные потери в передаче информации, не относящейся к понятию «важной информации», о которой упоминалось выше.

К третьей категории электроприемников относятся остальные, не подпадающие под определение первой и второй категорий. К таким электроприемникам предприятий связи можно отнести светильники наружного освещения, устройства электроотопления и систем горячего водоснабжения, вентиляции вспомогательных помещений.

Конкретный перечень предприятий связи с указанием категорий электроприемников приводится в нормативных документах по проектированию.

Надежность электроснабжения электроприемников первой и второй категорий обеспечивается путем резервирования с помощью независимых источников.

В нормальных режимах работы электроэнергетической системы электроприемники первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых друг от друга взаимно резервируемых источников, и перерыв в питании электроприемников при нарушении электроснабжения от одного из них допускается только на время работы устройств автоматического ввода резерва.

Для электроснабжения электроприемников особой группы первой категории должен предусматриваться третий независимый источник электроэнергии. Таким источником на предприятиях связи, как правило, служат собственные дизель-генераторные установки и (или) аккумуляторные батареи, реже используются генерирующие шины энергосистемы или местные электростанции.

Упомянутый выше третий независимый источник для электроприемников особой группы может быть применен как второй независимый источник для электроприемников первой и второй категории. Если с помощью резервирования источников электроэнергии нельзя обеспечить бесперебойность электропитания аппаратуры связи, то в состав электроустановок предприятия связи вводятся установки бесперебойного электропитания постоянного или переменного тока.

Применительно к технологическому оборудованию предприятий связи категорийность электроснабжения последних устанавливается ведомственными строительными нормами и, в частности, инструкцией по проектированию электроустановок предприятий и сооружений электросвязи (ВСН 332). В соответствии с ВСН 332 к электроприемникам особой группы первой категории относится технологическое оборудование междугородных телефонных и телеграфных станций, сетевых узлов и узлов коммутации, городских телефонных станций емкостью более 3000 номеров, районных узлов связи, а также ре-генерационных и усилительных пунктов магистральной первичной сети, включая магистральные тропосферные радиорелейные линии (РРЛ) и РРЛ прямой видимости. К первой категории относятся центральные усилительные станции радиотрансляционных узлов, городские АТС до 3000 номеров и базовые станции подвижной связи. Все остальное технологическое оборудование связи получает электроснабжение по второй категории.

Что касается другого оборудования предприятий связи, то в особую группу выделены светильники аварийного и эвакуационного освещения, в первую категорию — сретильники светоограждения антенных опор, электродвигатели пожарных насосов, вентиляции, а также установка внутренней связи, охранной и пожарной сигнализации.

Все остальные электроприемники отнесены ко второй и третьей категориям.

Приведенный выше перечень электроприемников не отражает всего многообразия применяемого на сети связи технологического оборудования, но тем не менее позволяет оценить требования, предъявляемые к надежности электроснабжения предприятий связи.

Качество электроэнергии

Нормы качества электроэнергии, поставляемой потребителям, устанавливаются в так называемой точке общего присоединения, т.е. в точке электрической сети общего назначения, электрически ближайшей к сетям рассматриваемого потребителя, к которой присоединены или могут быть присоединены электрические сети других потребителей.

Следовательно, качество электроэнергии в точке общего присоединения зависит от качества поставляемой электроэнергии и характера потребления питаемых электроприемников. Качество электроэнергии у потребителей, присоединенных к системам электроснабжения общего назначения, регламентируется государственным стандартом ГОСТ 13109 [2]. Нормы, установленные этим стандартом, являются теми уровнями, при которых обеспечивается электромагнитная совместимость электрических систем общего назначения и электрических сетей потребителей электроэнергии. Эти нормы являются обязательными во всех режимах работы системы электроснабжения, кроме режимов, вызванных стихийными бедствиями и непредвиденными ситуациями со стороны, не являющейся энергоснабжающей организацией и потребителем.

Стандартом [2] устанавливаются показатели качества электроэнергии, нормы, которым должны соответствовать эти показатели, и методы оценки соответствия показателей указанным нормам. В приложении к стандарту указываются наиболее вероятные виновники ухудшения показателей качества электроэнергии. Например, энерго-снабжающая организация может отрицательно влиять на отклонения напряжения, так как основными причинами, вызывающими недопустимые отклонения и колебания напряжения, являются низкий уровень эксплуатации электрических сетей и электроустановок, перегрузка сетей низкого напряжения, а также отсутствие местного регулирования. Энергоснабжающая организация также влияет на отклонения частоты, длительность провалов и импульсные напряжения.

Потребители электроэнергии заметным образом могут оказывать негативное влияние на несимметрию напряжения, искажение формы кривой напряжения и размах напряжения. Несимметричным режимом работы системы электроснабжения называется такой режим, при котором условия работы одной или всех фаз сети оказывается неодинаковым. Различают кратковременные и длительные несимметричные режимы. Кратковременная несимметрия обычно связана с аварийными процессами, такими как короткие замыкания, обрывы проводов линий электропередач с замыканием на землю и другие аналогичные процессы, которые, как правило, устраняются в результате срабатывания соответствующих устройств защиты. Длительная несимметрия возникает при подключении к системе электроснабжения несимметричных приемников, например осветительных приборов, различных однофазных установок, в том числе электровозов переменного тока. Несимметрия мёждуфазных напряжений (токов), определяется только наличием напряжения обратной последовательности, несимметрия фазных напряжений •—• напряжениями (токами) нулевой и обратной последовательностей. Следует отметить, что токи нулевой последовательности существуют, как правило, в сетях с напряжением выше 1000 В, работающих с глухозаземленной нейтралью, и распределительных сетях напряжением до 1000 В. В трехфазных сетях без нулевого провода эти токи отсутствуют.

Искажения формы кривой напряжения в основном определяются наличием в нагрузке таких устройств, как вентильные преобразователи, дуговые электропечи и сварочные агрегаты и другие подобные устройства. В сетях появляются токи высших гармоник, которые приводят к потерям в обмотках трансформаторов и двигателей, распределительных сетях, искажают работу измерительных приборов и средств телекоммуникаций, Большую опасность представляют токи, протекающие в нулевом проводе трехфазной сети.

В качестве примера рассмотрим процессы в трехфазной сети, если в ней протекают несинусоидальные токи, обусловленные нелинейными нагрузками. В этом случае величина тока в нулевом проводе достигает величин, которые превышают токи в фазах, причем превалируют токи третьей гармоники. В отечественных силовых трехфазных кабелях нейтральный провод имеет меньшее сечение, чем фазные. Например, если фазные провода имеют сечение 25 или 35 мм², то нулевой •— 16 мм². Таким образом возникает опасность перегрева нейтрального провода, что опасно.

Показатель качества «отклонение напряжения» характеризуется значениями отклонения напряжения относительно номинального в точках присоединения потребителей электрической энергии к электрическим сетям с номинальным напряжением 380 В и выше. Величины отклонения устанавливаются в договорах на пользование электроэнергией между снабжающей организацией и потребителем с учетом необходимости выполнения норм стандарта ГОСТ 13109. В соответствии с этим стандартом нормальные и предельно допустимые значения отклонения напряжения на выводах приемников электрической энергии составляют ±5 и ±10 % соответственно.

Несинусоидальность напряжения характеризуется коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения и коэффициентом п-й гармонической составляющей напряжения. Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения определяется непосредственными измерениями и нормируется в зависимости от величины номинального напряжения в электрических сетях. Например, нормально допустимое значение этого коэффициента при номинальном напряжении сети 380 В - не более 8 %, а предельно допустимое - не более 12 %. При номинальном напряжении 35 кВ - 4 и б % соответственно. Коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения определяется также непосредственными измерениями гармонических составляющих линейных или фазных напряжений и подсчитывается по формуле:

где —действующее значение n-й гармоники при i-м испытании (измерении); -действующее значение первой гармоники (основная частота); N — число испытаний (не менее 9).

Несимметрия напряжений характеризуется коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности и коэффициентом несимметрии по нулевой последовательности Эти коэффициенты вычисляются по формулам

 

где U₁ — наибольшее действующее значение междуфазного напряжения; U₂ — наименьшее действующее значение междуфазного напряжения; U₃ —• номинальное действующее значение междуфазного напряжения; U₄ — наибольшее действующее значение фазного напряжения; U₅ — наименьшее действующее значение фазного напряжения; U₆ — номинальное действующее значение фазного напряжения.

Нормально и предельно допустимые значения коэффициентов несимметрии напряжения по обратной последовательности в точках общего присоединения к электрическим сетям равны 2 и 4 % соответственно. Для коэффициентов несимметрии по нулевой последовательности величины составляют также 2 и 4 % соответственно.

Провал напряжения характеризуется показателем длительности провала. Предельно допустимое значение длительности провала в электрических сетях с напряжением до 20 кВ включительно равно 30 с. Длительность автоматически устраняемого провала напряжения в любой точке присоединения определяется выдержками времени релейной защиты и автоматики.

Импульс напряжения характеризуется показателями импульсного напряжения, значения которых зависят от типов ЛЭП, точек подключения и номинального значения напряжения сети. Показатели грозовых и коммутационных импульсных напряжений, возникающих в электрических сетях, приведены в [2].

123Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: