Оптимизация электросетевого хозяйства крупных и средних промышленных предприятий

Рост промышленного строительства в УР выпал на 60-70 годы прошлого столетия. Вместе с предприятиями появились и их системы электроснабжения. С преобразованием или ликвидацией предприятий в последующие годы на их площадках появились новые организации, но системы электроснабжения остались прежние.
Системы электроснабжения в то время формировались на базе ряда основополагающих принципов построения:
- принцип глубокого ввода высокого напряжения (ПС - 220 ÷10 кВ);
- прямые фидеры 10 кВ, не менее двух, без промежуточного отбора мощности другими потребителями, заведенные непосредственно в корпуса завода;
- дробление подстанций распределительной сети и приближение их непосредственно к электроприемникам;
- глубокое секционирование шин с источников питания;
- защита от токов короткого замыкания практически на каждом элементе сети, селективности их работы.
С позиции централизованного электроснабжения в регионе эти принципы остаются актуальными и сегодня.
На рисунке показана классическая схема электроснабжения предприятия.
На некоторых предприятиях отсутствует сеть 110 кВ, но распределительная сеть 10 кВ всегда имеется с многочисленными питающими распределительными линиями электропередачи (ЛЭП) и трансформаторными подстанциями (ТП). То есть система достаточно сложная, громоздкая, требующая от предприятия больших затрат (оплата потерь электрической энергии в сети, эксплуатационные расходы, ремонты, оплата труда персонала). И через 30 ÷ 50 лет пришла пора замены основного и вспомогательного оборудования и не только из-за физического и морального старения, но и из-за изменения электрических параметров внешней сети. Например, ввод в 2013 году блока 230 мВт на ИжТЭЦ-1 приведет к увеличению токов короткого замыкания в сети, и неизвестно, справятся ли старые выключатели типа ВМП, ВМГ с отключением токов короткого замыкания, тем более что за время эксплуатации ток отключения выключателей, заявленный заводом-изготовителем, никто и никогда не проверял.
Когда будет принято решение о модернизации и (или) реконструкции электросетевого хозяйства, по сути демонтажа старого и строительства нового, то окажется, что стоимость соизмерима со стоимостью основных фондов завода. Тянуть рискованно, возможно придется демонтировать обгоревшие останки системы.
Для минимизации затрат советуем дать себе ответ на следующие вопросы:
1. Нужна ли ПС-110 кВ (или иного ВН)? 
На одном из обследуемых нами предприятий в собственности имеется ПС-110 кВ с установленной трансформаторной мощностью 32 мВА, максимальная собственная нагрузка предприятия — не более 4 мВА. На расстоянии менее 2 км, с одной стороны — электростанция, с другой стороны, на расстоянии менее 1 км — мощная ПС-110/10 кВ (далее примеры приводятся по этому же предприятию).
2. Нужна ли заводу функция электроснабжающей организации?
К системе электроснабжения завода подключены сторонние потребители (наследство прошлого) с потребляемой мощностью, равной заводской.
3. Есть ли необходимость в таком количестве питающих ЛЭП-10 кВ?
Подключены 22 питающие ЛЭП с пропускной способностью 96 мВА и 24 трансформатора с установленной мощностью 27,6 мВА (потребляемая мощность завода — не более 4 мВА).
4. Есть ли необходимость в таком количестве питающих ЛЭП-0,4 кВ?
К шинам 0,4 кВ ПС-10/0,4 кВ подключены 144 питающих ЛЭП-0,4 кВ с пропускной способностью 15,6 мВА, в то же время есть четкое разделение источников питания на: технологию (технологические линии); освещение; расходы на общезаводские нужды отсутствуют.
5. Есть ли необходимость в таком количестве коммутирующих устройств?
Автоматические выключатели на всех отходящих фидерах — 10 кВ, но гибкость схемы очень низка из-за отсутствия противоаварийной и режимной автоматики (АВР, АПВ, ЧАПВ).
6. Есть ли необходимость в таком количестве компенсирующих устройств (БСК-0,4 кВ)?
По требованию электроснабжающих организаций с целью непревышения предельного значения отношения реактивной мощности к активной в свое время были установлены БСК-0,4 кВ главным образом на ТП-6/0,4 кВ. На предприятии установлено 20 ед. БСК с установленной мощностью 3930 кВАр. Самому предприятию это практически ничего не давало: ни экономические, ни технические характеристики не улучшались, а появились дополнительные потери электроэнергии во включенных БСК. В настоящее время какое-либо стимулирование компенсации реактивной мощности отсутствует.
7. Есть ли необходимость увеличивать количество приборов коммерческого и технического учета, улучшать их метрологические характеристики?
Предприятие не имеет объективных фактических данных о величине потерь электроэнергии в ее сети. Кроме этого, весь небаланс, обусловленный погрешностью приборов учета, у субабонентов ложится на предприятие.
Это далеко не полный список вопросов, на которые должен ответить руководитель, принимающий решение  о реконструкции, модернизации системы электроснабжения.
Встает закономерный вопрос: как с таким изношенным, громоздким «грузом» предприятия продолжают функционировать?
Ответ, видимо, один — несмотря ни на что электроэнергия доходит до электроприемников, и все работает, а вот какая доля купленной электроэнергии полезно преобразуется, никто не знает. По нашим оценкам — не более 70 %. 
После изучения и отказа от каких-либо элементов сети может оказаться, что вместо схемы, указанной на рисунке, достаточно вводного распределительного устройства 0,4 кВ.
В настоящее время рынок электротехнических изделий предлагает оборудование, не требующее ремонтов и затрат на эксплуатацию на всем жизненном сроке — 30 лет (силовые и измерительные трансформаторы, выключатели и др. коммутационные аппараты).
Естественно, реконструкция и модернизация потребуют больших инвестиций, которых, как правило, у предприятия нет. Особенность систем электроснабжения заключается в том, что она позволяет обновляться (преобразовываться) поэтапно без прекращения функционирования. Для этого следует по результатам технического аудита разработать долгосрочный сетевой график (план) обновления системы с определением ежегодного объема инвестиций, приемлемого для предприятия.
Выводы:
1. Поддержка в работоспособном состоянии электроэнергетического хозяйства за счет текущих и капитальных ремонтов, регулярных технических освидетельствований оборудования (продление срока службы на 5 лет) — путь тупиковый.
2. Прежде чем приступать к реконструкции и (или) модернизации, схему электроснабжения предприятия следует оптимизировать, приведя ее к требованиям надежности, гибкости и экономичности таким образом, чтобы можно было существенно снизить затраты на реконструкцию.
3. Системы электроснабжения промышленных предприятий должны органично вписываться в схему развития электроэнергетического комплекса муниципального образования и Удмуртской Республики в целом.
4. По объемам и режимам потребления мощности и электроэнергии для большинства предприятий целесообразно отказаться от своих систем электроснабжения, передав эти функции электросетевым организациям.
5. При оптимизации схемы электроснабжения эксплуатационные расходы можно свести к минимуму (доля в общих затратах близка к нулю), потери  электроэнергии в сети довести до менее 0,5 % от объема переданной электроэнергии, существенно снизить численность эксплуатационного и оперативного персонала.
6. Отлаженная система контроля и учета электроэнергии позволит эффективно управлять удельными расходами электроэнергии выпуска продукции и предоставления услуг, ликвидировать небалансы, возникающие при поступлении и отпуске электроэнергии в сети.
В настоящее время АНО «Агентство по энергосбережению УР» предлагается комплекс услуг, направленных на:
- комплексное измерение режимных электрических параметров с использованием стационарных установленных у заказчика приборов контроля и учета электроэнергии, а также портативных переносных приборов (не менее пяти анализаторов качества электроэнергии). Измерения проводятся за любые интервалы времени на любых уровнях напряжения.
- расчеты технологических потерь электроэнергии в элементах и в сети в целом с последующим анализом потенциала снижения потерь электроэнергии в сети, разработка мероприятий.
- технический аудит, по результатам которого разрабатывается (оптимизируется) схема электроснабжения предприятия.
- разработку программы реконструкции электросетевого хозяйства предприятия на год и более. 

Удмуртская Республика, г. Ижевск, ул. Майская, д. 29, тел. (3412) 908-984, 
www.energosber18.ru, www.normaexpert.ru