ОЦЕНКА УЩЕРБА ОТ ПЕРЕРЫВОВ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Малков И. С. – студент группы Э-31, Грибанов А. А. – к.т.н., доцент РФ, Алтайский край, г. Барнаул, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова»

Электроэнергетика как отрасль промышленности имеет ряд особенностей, присущих только ей. Продуктом производства является электроэнергия, которая не может быть аккумулирована в больших количествах и на длительный период времени, что приводит к значительным потерям при перерывах в электроснабжении. Поэтому снижение финансовых рисков энергопроизводителей определяется, главным образом, надежностью работы распределительных электрических сетей. Хотя показатели количества отключений и недоотпуска электрической энергии согласно данным федеральной службы статистики по субъектам РФ постоянно снижаются, это не защищает производителей от ущербов, возникающих при перерывах электроснабжения. Поэтому проблема управления надежностью энергоснабжения, связанная с прогнозом ущерба от возможных отключений является актуальной, особенно в условиях энергодефицита для территории Алтайского края.

В России фактический ущерб, причиненный нарушением электроснабжения, оценивается в соответствии с методикой расчёта ущерба МТ-34-70-001-95 РАО «ЕЭС России», в которой удельный ущерб предложено принимать в тройном размере средней цены на электроэнергию [1]. Эта величина удельного ущерба от недоотпуска электроэнергии явно не отражает реальной ситуации финансовых рисков энергопроизводителей.

При проектировании электрических сетей, предназначенных для питания потребителей II и III категорий, схемы электроснабжения выбираются, как правило, на основе технико-экономического сравнения вариантов по приведенным затратам, включающим народнохозяйственный ущерб от перерывов в электроснабжении. Согласно методике, рекомендуемой институтом «Энергосетьпроект», при проектных расчетах общий ущерб представляется в виде ущерба от аварийных и плановых перерывов электроснабжения и затрат, связанных с аварийным ремонтом оборудования в энергосистеме. Однако, поскольку в ПУЭ нет классификации конкретных приемников и четких рекомендаций по построению систем электроснабжения, то определение категории надежности представляется недостаточно обоснованным [2].

В сложившихся в настоящее время рыночных условиях хозяйствования представляет интерес система, когда энергопроизводители смогут сами определять необходимый им уровень надёжности, взвешивая дополнительные затраты на её обеспечение и ущербы от возможных отключений. Решение может быть принято на этапе проектирования, при рассмотрении вариантов электроснабжения с использованием статистических данных о повреждаемости элементов, количественной оценки надёжности и вероятного ущерба от ожидаемого среднегодового времени плановых и аварийных отключений. Приоритетным будет являться вариант с минимальными приведенными затратами.

Существующая методология Российского научного общества анализа риска позволяет оценить ущерб от перерывов электроснабжения с учётом плановых и случайных отключений. Однако аналогичные расчёты для стадии проектирования электроснабжения требуют обобщения и анализа статистически достоверных данных, которые не представлены в фонде федеральной службы статистики [3].

Подобные исследования выполнены в рамках гранта при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, в которых обобщен опыт использования в мировой практике индекса системной надежности электроснабжения, отражающего среднее число перерывов в электроснабжении в год на одного потребителя. На основе систематизированных данных по оценке прямого ущерба, вызванного перерывами в электроснабжении основных категорий потребителей, получены усредненные зависимости удельного ущерба от длительности отключения в электроснабжении [4]. Полученные зависимости могут быть адаптированы к условиям России и использоваться для прогноза ожидаемого ущерба.

Ниже мы приводим авторский проект алгоритма оценки ущерба по приведенным проектным затратам.

Ущерб от перерывов электроснабжения имеет две составляющие – недоотпуск продукции (электроэнергии) и внезапность перерыва электроснабжения. Ущерб от недоотпуска можно посчитать, зная мощность предприятия и годовую продолжительность отключений. Ущерб от внезапности можно оценить, зная количество аварийных отключений в год и энергию производственного цикла (время цикла и мощность предприятия) приближенно – если считать что он охватывает весь производственный цикл.

Объем недоотпущенной электроэнергии:

где – потребляемая предприятием мощность;

        – годовая продолжительность аварийных отключений.

Удельная составляющая ущерба от недоотпуска:

где – прибыль с единицы продукции;

        – потребление энергии на единицу продукции.

Ущерб от недоотпуска:

Ущерб от недоотпуска прямо зависит от потребляемой мощности и годовой продолжительности аварийных отключений.

Ущерб от внезапности:

где – время производственного цикла;

        – интенсивность отказов объекта, питающего предприятие.

Ущерб от внезапности прямо зависит от интенсивности отказов питающего объекта, потребляемой предприятием мощности и времени производственного цикла.

Так как интенсивность отказов питающего объекта фигурирует в формулах для расчета ущерба, ее целесообразно использовать как меру надежности электроснабжения предприятия. Следующие один за другим через случайные промежутки времени отказы системы электроснабжения образуют поток случайных событий, который можно полагать простейшим пуассоновским, так как выполняются три основных условия: ординарность, стационарность и отсутствие последствия.

Первое условие определяется высокой надежностью систем электроснабжения – факт отказа является редким событием (простейший поток несовпадающих событий). Второе условие предполагает, что система обслуживания обеспечивает поддержание надежности системы электроснабжении на стабильном уровне. Третье условие предъявляет требования к восстановлению системы электроснабжения при отказе – надёжность системы восстанавливается до первоначального уровня.

Из сказанного выше – интенсивность отказов питающего объекта можно считать постоянной в пределах срока эксплуатации оборудования. Зная интенсивности отказов объектов схемы (выключатели, трансформаторы, разъединители и т. д.), можно рассчитать интенсивность отказов всей схемы.

Вероятность безотказной работы и вероятность отказа элемента схемы:

где – интенсивность отказа элемента.

Для последовательного соединения перемножаются вероятности безотказной работы, для параллельного – вероятности отказа элементов. Вычисляется вероятность безотказной работы и вероятность отказа всей схемы:

Интенсивность отказов схемы:

где        , – вероятности отказа всей схемы для последовательного и параллельного соединения элементов;

       , – вероятность безотказной работы всей схемы для последовательного и параллельного соединения элементов.

Чтобы учесть надежность при проектировании вводится коэффициент:

где – капиталовложения в питающий объект (можно посчитать даже по укрупненным показателям).

– интересующая нас зависимость.

При условии, что капитальные вложения в питающий объект линейно зависят от его мощности:

где – удельные капиталовложения на 1 кВт мощности питающего объекта.

То есть не зависит от мощности предприятия (в пределах одного класса напряжения питающего объекта) – только от его вида (химическая промышленность, металлургия и т. д.) и от интенсивности отказов питающего объекта.

Для расчета необходимы данные: годовая продолжительность отключений предприятия, время производственного цикла, схема питающего объекта. Такая информация собирается по предприятиям различных отраслей промышленности с питающими объектами различных классов напряжения. Строятся графические обобщенные типовые зависимости .

При проектировании новых объектов ущерб от возможных перерывов электроснабжения можно учитывать, рассчитав интенсивность отказов схемы проектируемого объекта. По графику находится , умножается на капитальные затраты и суммируется с приведенными затратами по варианту. Критерий оптимального решения – минимум приведенных затрат.

Таким образом, ущерб от перерывов электроснабжения имеет смысл учитывать на стадии проектирования электрических сетей. Это позволит обеспечить надежность электроснабжения при минимальных затратах.

Список использованных источников

1. МТ-34-70-001-95. Методика расчета экономического ущерба от нарушений в работе энергетического оборудования
2. Правила устройства электроустановок [Текст] : все действующие разделы седьмого издания с изменениями и дополнениями по состоянию на 1 февраля 2015 г. – 7-е изд. – Москва : Кнорус, 2015. – 488 с. – ISBN 5-406-04462-9.
3. Данные федеральной службы статистики по субъектам РФ. – Режим доступа http://www.gks.ru/dbscripts/cbsd/dbinet.cgi
4. А. В. Лесных, В. В. Лесных Оценка ущерба и регулирование ответственности за перерывы в электроснабжении: зарубежный опыт: отчет по гранту №04-06-80056.- Москва – Иркутск, 2005.- 17 с. – Режим доступа: http://www.dex.ru/riskjournal/2005/2005_2_1/33-49.pdf.