Справочник инженера по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электрических станций и сетей

СПРАВОЧНИК ИНЖЕНЕРА ПО НАЛАДКЕ, СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ И СЕТЕЙ

Централизованное и автономное электроснабжение объектов, цехов, промыслов, предприятий и промышленных комплексов




Учебно-практическое пособие






Инфра-Инженерия
Москва

2006

УДК 595.119(035)
ББК 37.28.я2
     Н19




СПРАВОЧНИК ИНЖЕНЕРА ПО НАЛАДКЕ, СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ И СЕТЕЙ

Централизованное и автономное электроснабжение объектов, цехов, промыслов, предприятий и промышленных комплексов/ Под ред. А.Н. Назарычева
























М.: «Инфра-Инженерия», 2006. - 928 с.



© Коллектив авторов, 2006
© Издательство «Инфра-Инженерия», 2006


ISBN 5-9729-0004-1

            Коллектив авторов


   Назарычев Александр Николаевич, кандидат технических наук, доцент.
   Андреев Дмитрий Александрович, инженер ОАО «Зару-бежЭнергоПроект».
   Таджибаев Алексей Ибрагимович, кандидат технических наук, профессор.

Централизованное и автономное электроснабжение





            ПРЕДИСЛОВИЕ


   Единая электроэнергетическая система (ЕЭС) России является основой централизованного электроснабжения территории страны. Она объединяет электростанции, подстанции и электрические сети, которые предназначены для производства, преобразования, передачи электрической и тепловой энергии и снабжения ими потребителей. Создание и функционирование ЕЭС связано с необходимостью обеспечения надежного и экономически эффективного электроснабжения потребителей. Это требование особенно актуально для нефтегазового комплекса, который является основой благосостояния всей страны. Надежные и бесперебойные процессы добычи, транспортировки и хранения нефти и газа связаны с безотказностью систем электроснабжения.
   Основные промышленные месторождения нефти и газа расположены в удаленных районах Сибири и Крайнего Севера. Поэтому основная задача по энергоснабжению удаленных месторождений нефте- и газодобывающих компаний заключается в обеспечении качественным электропитанием оборудования нефте- газодобычи и систем жизнеобеспечения как при наличии, так и при отсутствии централизованного энергоснабжения.
   В условиях отсутствия централизованного энергоснабжения электропитание ответственных потребителей осуществляется автономными электростанциями. Для этого предназначены генераторные установки обычного и специального назначения на базе дизельных, газопоршневых и газотурбинных двигателей. Единичная мощность дизель-генераторной установки стандартного ряда находится в диапазоне 5,5-2250 кВт, газопоршневой 25-1600 кВт. Возможно создание электростанций, работающих на общую нагрузку с суммарной мощностью до 30000 кВт. Для месторождений газодобычи особую актуальность приобретают газопоршневые электростанции, ресурс которых до первого капремонта составляет 60000 часов, а общий ресурс - 180000 часов.
   Для условий Крайнего Севера, а также для повышения мо

5

Справочник инженера по наладке, совершенствованию технологии
и эксплуатации электрических станций и сетей

бильности источников генерации электроэнергии оптимальным решением являются контейнерные дизельные или газопоршневые электростанции, предназначенные для эксплуатации генераторных установок в особо тяжелых климатических условиях с температурой окружающей среды от +50°С до -60°С. Генераторные установки в контейнерном исполнении не требуют проведения сложных строительно-монтажных работ, так как поставляются в полностью подготовленном виде, что существенно снижает сроки ввода оборудования в эксплуатацию и обеспечивает возможность быстрого перемещения в случае необходимости.
   Непрерывное развитие удаленных месторождений нефте-и газодобычи сопровождается ростом энергопотребления, усложнением протекающих процессов и требует совершенствования технологии и эксплуатации электрооборудования электростанций и сетей.
   Задачей настоящего справочника является изложение материалов по совершенствованию эксплуатации, ремонта, монтажа, наладке, продлению сроков службы, оценке технического состояния электрооборудования централизованных и автономных источников электроснабжения месторождений неф-те- и газодобычи.
   В соответствии с этой задачей в части 1 дана характеристика реформирования электроэнергетической отрасли. В части 2 изложены общие сведения по электрофизике и электротехнике. В частях 3 и 4 описаны вопросы централизованного и автономного электроснабжения потребителей нефтегазовых промыслов. Монтаж и наладка электрооборудования электростанций и сетей рассмотрены в 5-й части справочника. Методам технического обслуживания и ремонта электроустановок посвящена часть 6. Основы диагностики, методы оценки технического состояния и определения предельных сроков эксплуатации электроустановок описаны в частях 7 и 8. Вопросы охраны труда и электробезопасности при эксплуатации электроустановок рассмотрены в части 9.

Централизованное и автономное электроснабжение

          ЧАСТЬ 1.


            ТЕКУЩЕЕ СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ РЕФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ РОССИИ


          1.1. Топливно-энергетический комплекс: электроэнергетическая отрасль

   Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) представляет собой сложную и развитую систему добычи природных энергетических ресурсов, их обогащения, преобразования в мобильные виды энергии и энергоносителей, передачи и распределения, потребления и использования во всех отраслях национального хозяйства. Объединение таких разнородных частей в единый национально-хозяйственный комплекс объясняется их технологическим единством, организационными взаимосвязями и экономической взаимозависимостью.
   Неразрывная цепь добычи - преобразования - передачи -распределения - потребления - использования энергоресурсов определяет технологическое единство топливно-энергетического комплекса.
   Организационно комплекс разделяется на отрасли, системы и предприятия ТЭК:
   -   добывающие: угледобыча, нефтедобыча, газодобыча, добыча торфа и сланцев, добыча урана и других ядерных материалов;
   -   преобразующие (перерабатывающие): углепереработка, нефтепереработка, газопереработка, переработка торфа и сланцев, электроэнергетика, атомная энергетика, котельные, получение местных энергоносителей - сжатого воздуха и газов, холода и т.п.;
   -   передающие и распределяющие: перевозка угля, торфа и сланцев, нефтепроводы и другие способы транспорта нефти и нефтепродуктов, газопроводы, транспорт газовых баллонов,

7

Справочник инженера по наладке, совершенствованию технологии
и эксплуатации электрических станций и сетей

электрические сети, включая высоковольтные линии электропередачи (ЛЭП) и низковольтные распределительные электросети, паро- и теплопроводы, трубопроводы местных энергоносителей, газобаллонное хозяйство;
   -   потребление и использование: во всех отраслях национального хозяйства на технологические, санитарно-технические и коммунально-бытовые нужды, объединяемые понятием «энергетика отраслей национального хозяйства», разделяемой на промышленную энергетику, энергетику транспорта, энергетику сельского хозяйства, коммунальную энергетику и т.п.
   Различные отрасли и составные части ТЭК экономически объединяются на российском и мировом энергетическом рынке (по прямым договорам, через товарно-сырьевые биржи, по государственным заказам и квотам на экспорт и т.п.), будучи хозяйственно самостоятельными субъектами рынка. В то же время технологическое единство ТЭК делает субъекты энергетического рынка взаимозависимыми. А в такой целостной отрасли как электроэнергетика, когда потребители в полном смысле слова привязаны к электрическим и тепловым сетям, возникает естественная монополия производителей.
   Монополизм электроэнергетики естественным образом затрудняет развитие рыночных отношений между производителями и потребителями энергии. Решение этой проблемы возможно путем организации Федерального общероссийского рынка энергии и мощности (ФОРЭМ).
   Основные принципы, установленные государством при формировании Федерального общероссийского рынка энергии и мощности, следующие:
   -   рынок формируется из производителей энергии - региональных акционерных обществ (АО-Энерго) и крупных потребителей энергии, включая перепродавцов. Весь энергетический рынок делится на зоны - Европейскую и Сибирскую, где имеются существенные экономические различия в условиях производства и поставок энергии и мощности;
   -   на рынке заключаются долгосрочные, среднесрочные и краткосрочные контракты на поставку энергии и мощности между субъектами ФОРЭМ. Краткосрочные договоры и заказы, в том числе суточные, заключаемые в реальном режиме времени, образуют так называемый «спотовый рынок»;
   -   ЦДУ (центральное диспетчерское управление) и ОДУ

8

Централизованное и автономное электроснабжение

(объединенные диспетчерские управления) осуществляют диспетчерское регулирование графиков нагрузки, обеспечивают необходимое резервирование энергетических мощностей;
   -   государство контролирует и регулирует региональные тарифы на энергию и мощность, включая образование многоставочных тарифов.
   Со временем, когда ФОРЭМ обретет более четкие очертания, появятся и другие его технические, экономические и организационные характеристики.
   Электроэнергетика является важнейшей составной частью топливно-энергетического комплекса страны, обладает рядом специфических черт, делающих ее непохожей ни на одну отрасль промышленности. По существу, она должна быть признана отраслью национального хозяйства, поскольку пронизывает все его сферы. Главными отличительными особенностями электроэнергетики следует считать:
   -   невозможность запасать электрическую энергию (в значительных масштабах и тепловую), в связи с чем имеет место постоянное единство производства и потребления;
   -   зависимость объемов производства энергии исключительно от потребителей и невозможность наращивания объемов производства по желанию и инициативе энергетиков;
   -   необходимость оценивать объемы производства и потребления энергии не только в расчете на год, как это делается для других отраслей промышленности и национального хозяйства, но и часовые величины энергетических нагрузок;
   -   необходимость бесперебойности энергоснабжения потребителей, являющейся жизненно важным условием работы всего национального хозяйства;
   -   планирование энергопотребления на каждые сутки и каждый час в течение года, т. е. необходимость разработки графиков нагрузки на каждый день каждого месяца с учетом сезона, климатических условий, дня недели и других факторов.
   Эти специфические условия породили отраслевые традиции в организации электроэнергетики, при этом главной особенностью является создание и функционирование единой энергетической системы страны.
   Основой структуры электроэнергетической отрасли являются электрические станции - предприятия или установки, предназначенные для производства электроэнергии. По осо

9

Справочник инженера по наладке, совершенствованию технологии
и эксплуатации электрических станций и сетей

бенностям основного технологического процесса преобразования энергии и виду используемого энергетического ресурса электростанции подразделяют на тепловые, атомные, гидроэлектростанции, гидроаккумулирующие, газотурбинные и др.
   1.    Тепловые конденсационные электрические станции (КЭС). На тепловых электростанциях химическая энергия сжигаемого топлива преобразуется в котле в энергию водяного пара, приводящего во вращение турбоагрегат (паровую турбину, соединенную с генератором). Механическая энергия вращения преобразуется генератором в электрическую. Топливом для электростанций служат уголь, торф, горючие сланцы, а также газ и мазут. В отечественной энергетике на долю КЭС приходится до 60 % выработки электроэнергии.
   Основными особенностями КЭС являются: удаленность от потребителей электроэнергии, что определяет в основном выдачу мощности на высоких и сверхвысоких напряжениях, и блочный принцип построения электростанции. Мощность современных КЭС обычно такова, что каждая из них может обеспечить электроэнергией крупный район страны. Отсюда еще одно название электростанций этого типа - государственная районная электрическая станция (ГРЭС).
   2.    Теплофикационные электростанции - теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Этот вид электростанций предназначен для централизованного снабжения промышленных предприятий и городов электроэнергией и теплом. Являясь, как и КЭС, тепловыми электростанциями, они отличаются от последних использованием тепла «отработавшего» в турбинах пара для нужд промышленного производства, а также для отопления, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения. При такой комбинированной выработке электроэнергии и тепла достигается значительная экономия топлива по сравнению с раздельным энергоснабжением, т. е. выработкой электроэнергии на КЭС и получением тепла от местных котельных. Поэтому ТЭЦ получили широкое распространение в районах (городах) с большим потреблением тепла и электроэнергии. В целом на ТЭЦ производится около 25 % всей вырабатываемой электроэнергии.
   Специфика электрической части ТЭЦ определяется расположением электростанции вблизи центров электрических нагрузок. В этих условиях часть мощности может выдаваться в

10