СУЧАСНІ ЗАСОБИ ОПТИМІЗАЦІЇ ЧАСУ ЗНЕСТОЧУВАННЯ СПОЖИВАЧІВ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ
На сьогодні особливо актуальною є проблема безперебійного електропостачання споживачів електричної енергії. Як відомо, електрична енергія є невід'ємною частиною життя сучасної людини. Даний вид енергії має ряд специфічних властивостей: можливість легко перетворюватися майже на всі інші види енергії (теплову, механічну, хімічну, звукову, світлову і т.д.); процеси її отримання, передачі та розподілу нескладно автоматизуються; здатність передаватися на великі відстані у великому обсязі та розподілятися між багатьма споживачами.
Завдяки цьому електроенергетика знайшла застосування практично у всіх сферах діяльності суспільства: виробнича та транспортна промисловість – автоматизація виробництва за допомогою приводу в рух різних механізмів, збільшення швидкості пересування поїздів, і як наслідок підвищення пропускної спроможності залізниць; сільське господарство – освітлення та обігрів тепличних комплексів, автоматизація ручної праці; наука - робота обчислювальної та комп'ютерної техніки; медицина – висвітлення, обігрів, робота медичного устаткування, призначеного як діагностики, так підтримки життя людини при тимчасової втрати організмом окремих функцій; сучасний побут – функціонування електричного та електронного обладнання (холодильники, електроплити, кондиціонери, електрообігрівачі, телевізійна та комп'ютерна техніка), електричних та люмінесцентних ламп.
Тому електропостачання, як забезпечення споживачів електроенергією, сьогодні набуває особливого значення. У разі порушення електропостачання необхідно вжити термінових заходів щодо виявлення місця виникнення аварії в системі електропостачання – локалізації; здійснити оперативний виїздта прибуття на місце ремонтної бригади; вжити заходів щодо ліквідації причини перерви електропостачання, а також відновлення електропостачання для технічної установки, що розглядається. Оперативність вирішення перелічених завдань впливає тривалість перерви електропостачання, що вища оперативність – тим менше час, протягом якого споживачі залишаються знеструмленими. Також, шляхом застосування сукупності різних методів і засобів, організації процесу відновлення постачання, встановлення новітнього обладнання можна домогтися, як прискорення ліквідації аварій, наслідком яких є перерви в електропостачанні, так і скорочення кількості аварійних ситуацій, завдяки чому перерви в електропостачанні взагалі вдасться уникнути .
Аналіз існуючих методів скорочення часу знеструмлення споживачів показав, що в кожній електромережній компанії, що спеціалізується на виробництві, передачі та розподілі електричної енергії, існує спеціальна система, яка забезпечує контроль та управління всіма процесами виробництва – система оперативно-диспетчерського управління (ОДУ). Безпека, ефективність та надійність як країни, так і окремих регіонів залежить саме від завдань, які дана система виконує, а саме: підтримання балансу між кількістю виробленої та споживаної потужності в енергосистемі; забезпечення надійного електропостачання постачаючих підприємств від магістральних мереж 220-750 кВ; підтримка синхронності роботи електростанцій у межах енергосистеми; підтримка синхронності роботи енергосистеми країни з енергосистемами суміжних країн, пов'язаних між собою міждержавними лініями електропередач.
Система оперативно-диспетчерського управління є ієрархічною: різні функції розподіляються зарівням, кожен із яких підпорядковується вищестоящому. Таким чином досягається і підтримується максимальний і безперервний контроль та керування всіма складовими енергосистеми. Ця система представлена оперативно-диспетчерським персоналом, до якого належать: оперативний персонал; оперативно-ремонтний персонал; оперативні керівники [2].
Найважливішим завданням оперативно-диспетчерського персоналу у разі є оперативна ліквідація аварій. Оперативна ліквідація аварій полягає у відділенні пошкодженого обладнання або ділянки мережі від енергосистеми, а також у виконанні операції, основні цілі якої формулюються наступним чином: ліквідація загрози для обслуговуючого персоналу та непошкодженого обладнання; запобігання подальшому розвитку аварії; відновлення постачання споживачів електроенергією та відновлення її якості (частоти та напруги) у максимально найкоротші терміни; організації найбільш надійної післяаварійної схеми енергосистеми та її частин.
На початкових етапах проектування схеми електромережі, а також при організації післяаварійних схем енергосистеми після ліквідації аварії для покращення якості електропостачання та підвищення його надійності застосовуються такі технічні рішення, як: електропостачання від двох незалежних джерел живлення; дублювання лінії.
Для цього вибирають в основному дві конфігурації мережі, які найпростіші у своєму виконанні: подвійну радіальну мережу або замкнуту одинарну мережу з двома джерелами живлення;
Лінія дубльована, тим самим забезпечене резервоване харчування споживачів. Оскільки завантаження обох ПЛ рівномірне, число втрат зводиться до мінімального, запобігається підвищення струмів КЗ у суміжних ділянках, підстанції приєднуються по найпростішихсхем. Найбільшою ефективністю мережі подібної конфігурації мають при невеликій віддаленості споживачів від джерел живлення, а також при високих рівнях навантажень. Такі мережі використовуються для постачання електроенергії різних промислових підприємств та окремих районних міст, розраховані на напругу 110 кВ [3].
Живлення споживачів мережі з такою конфігурацією здійснюється від двох джерел живлення. Явними плюсами цієї конфігурації можна назвати: охоплення мережами значної території; можливість при необхідності приєднати нові підстанції за рахунок створення шин між двома ІП; сумарна довжина ПЛ значно менша, ніж при приєднанні підстанцій «найкоротшим шляхом»; підстанції можуть бути приєднані за більш простими схемами.
Одним із засобів, що дозволяють продовжити живлення споживачів при короткочасному припиненні подачі електроенергії від мережі живлення, є накопичувач електричної енергії. Завдяки здатності оперативно накопичувати енергію – за добу чи менше – накопичувачі дозволяють забезпечувати споживачів електроенергією високої якості, а також здійснюють їхнє живлення під час перерв електропостачання. Із застосуванням накопичувачів електроенергії стає можливим: керування режимами навантаження – в момент піку навантаження накопичувач розряджається, а в нічний час відбувається його заряджання, і тим самим вирівнюється денний та нічний графіки навантаження; управління потоками потужності – накопичувач здійснює харчування місцевих навантажень у разі перерви від загальної мережі; резервування - використання накопичувача дозволяє оперативно замінити несправний або генератор, що вийшов з роботи [1].
Накопичувачі електричної енергії бувають наступних видів:
Акумуляторні батареї – найпоширеніший засібнакопичення в енергосистемі, принцип дії якого заснований на оборотності хімічних процесів, що протікають у ньому – окислювально-відновних реакцій, що забезпечує багаторазовість його використання.
Надпровідникові накопичувачі (Спіни). Запас енергії в таких накопичувачах відбувається в магнітному полі індуктивної котушки з надпровідника, утвореному протіканням постійного струму. Відрізняються високим ККД перетворення понад 95% та здатністю миттєвої видачі потужності потужність практично миттєво.
Маховикові накопичувачі. Виробляють запас кінетичної енергії при розгоні ротора, після чого перетворюють та видають її у вигляді електричної.
Суперконденсатори – покращена модель конденсаторів, яка працює на постійній напрузі та відрізняється великою щільністю заряду. Ще одна відмінна риса - висока ємність - забезпечує накопичення значної кількості енергії і в момент потреби видає її у вигляді великих струмів [1].
Як було зазначено раніше, перерви в електропостачанні споживачів виникають у разі аварій, причинами яких можуть бути пошкодження експлуатованих електроустановок. Для зупинення розвитку пошкодження необхідно оперативно відключити аварійну ділянку. Це стало можливим завдяки застосуванню пристроїв релейного захисту, що діють на відключення у разі найнебезпечніших пошкоджень – коротких замикань. Паралельно з відключенням пошкодженого обладнання або ділянки лінії, повинно виконуватися автоматичне введення в роботу резервних джерел живлення (АВР). За рахунок АВР подальший самозапуск відбувається набагато швидше і легше, ніж обумовлюється ефективність автоматичного включення резерву як засобу підвищення надійності електропостачання.
Виходячи з усьоговищесказаного, можна дійти невтішного висновку, що безпека і безаварійність функціонування систем електропостачання якісної електричної енергії практично нереальна без системи оперативно-диспетчерського управління, що забезпечує злагоджену роботу електростанцій, електромереж і споживачів електроенергії. Саме дана система дозволяє у найкоротші терміни відновити електропостачання споживачів, тим самим скорочуючи час їхнього знеструмлення. Застосування у процесі проектування електромережі спеціальних технічних рішень, і навіть введення роботу енергосистеми накопичувачів електричної енергії дозволяє забезпечити резервування харчування споживачів. Використання засобів релейного захисту та автоматики дозволяє не тільки ліквідувати поширення аварії, не допускаючи тим самим ушкодження інших елементів мережі, а й відновлюють живлення відключених від мережі споживачів від резервних джерел. Таким чином, застосування сукупності розглянутих методів і засобів дозволяє підвищити надійність електропостачання, скоротивши час знеструмлення споживачів, або зовсім ліквідовуючи перерви в електропостачанні.
Список літератури
1. Алексєєв, Б. А. Застосування накопичувачів енергії в електроенергетиці / Б. А. Алексєєв // Електро. - 2005. - № 1. - С. 42-46.
2. Правила технічної експлуатації електричних станцій та мереж України. СО153-34.20.501-2003*
3. Довідник із проектування електричних мереж /С74 під ред. Д. Л. Файбісовича. - 4-езд., перероб. та дод. - М.: ЕНАС, 2012. - 376 с. : іл.