Новые технологии в энергетике: безаварийное электроснабжение предприятий

Сейчас много говорят о возобновляемых источниках энергии, сравнивают перспективы атомной и водородной энергетики. Однако при всем разнообразии энергетических технологий большинство из них по-прежнему связаны с выработкой и передачей электричества.

Электроэнергетика не просто сохранила свои позиции, она значительно их усилила. Проникновение IT во все отрасли и сферы жизни повысило ценность электропитания до жизненно важного. Кроме того, мир замер на низком старте перед переходом на электромобили. Этот процесс уже идет, сеть зарядных станций быстро наращивает покрытие. На очереди — новые поколения общественного транспорта с электропитанием.

Промышленные предприятия тоже используют электроэнергию. Вот только обновлять инфраструктуру так же быстро и красиво, как получается у технологических стартапов, на заводах и фабриках не получится. У них другие объемы, а вместо щедрых спонсоров — обязательства и контракты. Российские предприятия до сих пор используют инфраструктуру, оставшуюся со времен Советского Союза. По мере устаревания электротехнической инфраструктуры растут риски аварий. К сожалению, это не только математические прогнозы, но и аварийные отключения электропитания.

Ежегодное количество аварийных обесточиваний на промышленных предприятиях исчисляется сотнями за год.

Это означает не только остановку производства, но и повышенный износ, иногда выход из строя оборудования. А также нарушение логистических цепочек, что затрагивает другие компании. В случае производств непрерывного цикла и с опасной спецификой, проблемы даже от краткосрочного отключения могут быть крайне серьезными. Представьте остановку электроснабжения на карьере глубиной 2 км или на металлургическом комбинате, который вообще не сможет запуститься после застывания металла в плавильных цехах.

Энергетическая безопасность относится к стратегическим аспектам. И поскольку одновременная модернизация всей энергетической системы нереализуема, критично важны решения, которые позволят улучшить ситуацию точечно.

Прежде чем переходить к решениям, давайте кратко рассмотрим характер аварийных ситуаций в электроснабжении. Основные проблемы:

Это происходит по разным причинам. Одна из важнейших — износ устаревших энергетических сетей. Кроме того, аварии случаются из-за человеческих ошибок, а также в результате сбоев оборудования. В последние годы изменение климата создает новую угрозу. Теперь нужно опасаться также перегрева конструкций там, где раньше этого не происходило.

Технология состоит из четырех устройств:

К1 (устройство УДАТBSR) — заземляет нейтраль через резисторы, что снижает вероятность и облегчает последствия однофазного замыкания на землю. K1 сокращает групповые отключения электроэнергии на 97-98%. Но даже в тех случаях, когда авария все же случается, перенапряжение будет не такое большое. Это защитит от пробоев другие участки сети, убережет электродвигатели, трансформаторы. И позволит спокойно все починить без серьезной спасательной операции.

K2 (устройство ДАКОМП) — служит для защиты от резонансных перенапряжений в режиме однофазного замыкания на землю и перенапряжений в режиме однофазного замыкания на землю. Такие устройства на вводах трансформаторов и электродвигателей называются гасителями-компенсаторами. Они компенсируют скачки напряжения, что сокращает количество пробоев на 22%.

К3 (RC-гаситель) — решает проблему с коммутационными перенапряжениями. Они работают совместно с K2, но фильтруют пики тока по другому паттерну. Благодаря такому подходу количество опасных однофазных замыканий на землю становится меньше еще на 18%.

K4 (устройство RC-K4) — снижает количество коротких замыканий более чем в 4 раза. Благодаря этому сокращается выгорание полиэтиленовых экранов, которые используются в современных кабелях. Значит, не придется менять километры поврежденного кабеля, что экономит не только деньги, но и время.

Применение такой технологии сокращает аварийные издержки на 81%, а ее окупаемость - менее 5 лет. 

Проектирование энергетических сетей в обязательном порядке включает программу защиты окружающей среды. В этом направлении делается немало. Однако помимо новых, есть также большое количество старых сетей и предприятий. Кроме того, проблемы на территории конечных потребителей тоже создают угрозы природе.

Конечно, о природе нужно заботиться не только в городах. Однако на этот счет есть обнадеживающая статистика. Модернизация энергетического оборудования дает такие результаты:

Итак, есть проверенные решения. Значит ли это, что проблема решена? Не совсем. Уместнее говорить о том, что она может быть решена.

Есть два основных подхода к модернизации — упреждающий и запаздывающий.

На первый взгляд, может показаться, что преимущество профилактики проблем очевидно. Тем более что аварийные ремонты значительно сложнее, часто требуют поставки нового оборудования. В удаленных регионах на это могут потребоваться месяцы. Не везде есть и квалифицированные специалисты для пуско-наладочных работ. Значит, бюджет ремонта еще больше вырастет.

Все это верно. Но с другой стороны, у предприятий обычно нет свободных средств для замены исправно работающего оборудования. Поэтому начинать лучше не с модернизации, а с обследований. Правда, проведение энергетического аудита тоже требует определенных компетенций и инструментов. А главное — управленческих решений на местах.

Комплексная защита может продлить срок службы электрических сетей и оборудования на срок до 16 лет. Для того чтобы получить такие результаты, а также снизить аварийность, нужно действовать упреждающе.

Как правило, интерес к модернизации энергетической базы пробуждается после аварии. Сложно закрыть глаза на обесточенный объект. Это ЧП. Но тем и плох аварийный менеджмент, что срочный ремонт технологически отличается от планового.

Нормальный ход внедрения, с учетом всех согласований и тестового периода, занимает 1-2 года. Только в горизонте 10 лет можно говорить о плановой модернизации. Чтобы вовремя стартовать такие проекты, руководство предприятия должно мыслить стратегически.