Сколько существует категорий потребителей электроэнергии

Категории потребителей электроэнергии и особенности их электроснабжения

К первой категории электроснабжения относятся наиболее важные потребители, перерыв в электроснабжении которых может привести к несчастным случаям, крупным авариям, нанесению большого материального ущерба по причине выхода из строя целых комплексов оборудования, взаимосвязанных систем. К таким потребителям относятся:

— горнодобывающая, химическая промышленность и др. опасные производства;

— важные объекты здравоохранения (реанимационные отделения, крупные диспансеры, родильные отделения и пр.) и других государственных учреждений

— котельные, насосные станции первой категории, перерыв в электроснабжении которых приводит к выходу из строя городских систем жизнеобеспечения

— тяговые подстанции городского электрифицированного транспорта;

Потребители данной категории должны питаться от двух независимых источников питания — двух линий электропередач, питающихся от отдельных силовых трансформаторов. Наиболее опасные потребители могут иметь третий независимый источник питания для большей надежности. Перерыв в электроснабжении потребителей первой категории разрешается только лишь на время автоматического включения резервного источника питания.

В зависимости от мощности потребителя, в качестве резервного источника электроснабжения может выступать линия электрической сети, аккумуляторная батарея либо дизельный генератор.

Ко второй категории снабжения относятся потребители, при отключении питания которых, останавливается работа важных городских систем, на производстве возникает массовый брак продукции, есть риск выхода из строя крупных взаимосвязанных систем, циклов производства.

Помимо предприятий, ко второй категории электроснабжения относятся:

• детские заведения;
• медицинские учреждения и аптечные пункты;
• городские учреждения, учебные заведения, крупные торговые центры, спортивные сооружения, в которых может быть большое скопление людей;
• все котельные и насосные станции, кроме тех, которые относятся к первой категории.

Вторая категория электроснабжения предусматривает питание потребителей от двух независимых источников. При этом допускается перерыв в электроснабжении на время, в течение которого обслуживающий электротехнический персонал прибудет на объект и выполнит необходимые оперативные переключения.

Третья категория электроснабжения потребителей включает в себя всех оставшихся потребителей, которые не вошли в первые две категории. Обычно это небольшие населенные пункты, городские учреждения, системы, перерыв в электроснабжении которых не влечет за собой последствий. Также к данной категории относят многоквартирные жилые дома, частный сектор, дачные и гаражные кооперативы.

Потребители третьей категории получают питание от одного источника питания. Перерыв в электроснабжении потребителей данной категории, как правило, не более суток — на время выполнения аварийно-восстановительных работ.

Параметры оценки качества электроэнергии переменного тока

Качество электроэнергии у потребителей, присоединенных к системам электроснабжения общего назначения, регламентируется государственным стандартом ГОСТом.

Стандартом устанавливаются показатели качества электроэнергии, нормы, которым должны соответствовать эти показатели, и методы оценки соответствия показателей указанным нормам. Потребители электроэнергии заметным образом могут оказывать негативное влияние на несимметрию напряжения, искажение формы кривой напряжения и размах напряжения.

Несимметричным режимом работы системы электроснабжения называется такой режим,при котором условия работы одной или всех фаз сети оказывается неодинаковым. Различают кратковременные и длительные несимметричные режимы. Кратковременная несимметрия обычно связана с аварийными процессами, такими как короткие замыкания, обрывы проводов линий электропередач с замыканием на землю и другие аналогичные процессы, которые, как правило, устраняются в результате срабатывания соответствующих устройств защиты. Длительная несимметрия возникает при подключении к системе электроснабжения несимметричных приемников, например осветительных приборов, различных однофазных установок, в том числе электровозов переменного тока. Несимметрия междуфазных напряжений (токов),определяется только наличием напряжения обратной последовательности, несимметрия фазных напряжений — напряжениями (токами)нулевой и обратной последовательностей.

3.3 Электроснабжение потребителей

Потребителем электроэнергии называется электроприёмник или группа электроприёмников, объединенных технологическим процессом и размещенных на определенной территории. Потребителями электроэнергии являются промышленные предприятия, строительные площадки, административные и жилые комплексы и т.д.

В соответствии с Правилами устройства электроустановок(ПУЭ) потребители электроэнергии относятся к разным категориям по степени обеспечения надёжности их электроснабжения.

К первой категорииотносятся потребители, перерыв в электроснабжении которых недопустим, т.к. связан с угрозой человеческим жизням, возможностью крупных аварий, нарушением обороноспособности страны и т.д. Электроснабжение таких потребителей производится от двух независимых источников энергии с автоматическим включением резерва в пределах 1–2 с. Отметим, что есть особые потребители, которые требуют практически бесперебойного питания, например, система защиты и управления на АЭС, которые для повышения надёжности снабжаются третьим автономным источником питания.

Ко второй категории относятся потребители, перерыв в электроснабжении которых приводит к значительному экономическому ущербу. Такие потребители электроэнергии подключаются к двум независимым источникам питания и допускают перерыв в электроснабжении на время переключения с основного источника на резервный. К этой группе относится большинство промышленных объектов.

Все остальные потребители относятся к третьей категории, подключаются к одному источнику питания и допускают перерыв в электроснабжении на время ремонта или замены этого источника. К этой группе относятся, например, многие коммунальные потребители.

Промышленные предприятия потребляют от 30 до 70 % электроэнергии, вырабатываемой в составе электроэнергетической системы. Суммарные установленные мощностипотребителей и соответствующие им электрические нагрузки промышленных предприятий изменяются в весьма широких пределах, ориентировочно от единиц мегаватт (металлообработка, мелкое машиностроение и т.п.) до 300–500 МВт и более (крупное машиностроение, черная металлургия, электролиз алюминия и иных цветных металлов). Вместе с тем для основной части предприятий характерны мощности в пределах 30–150 МВт.

Электроэнергия от электростанции или энергосистемы подается по воздушной ЛЭП на главную понизительную подстанцию предприятия (или по двум независимым ЛЭП на две подстанции для предприятий первой или второй категории). При этом, в основном, применяется напряжение 110 кВ, обеспечивающее возможности передачи мощностей до 50–80 MB·А на расстояния в десятки километров. Напряжение 220 кВ используется при необходимости передачи мощности более 100 МВт (города с населением более 5–7 млн. жителей, крупнейшие предприятия черной и цветной металлургии и т.п.).

Распределение электроэнергии по территориям промышленных предприятий, городов, сельских районов и других потребителей в настоящее время производится при напряжениях 6–10 кВ. Помимо распределения электроэнергии вне зданий напряжения 6–10 кВ применяются внутри цехов промышленных предприятий. Напряжения 6 и 10 кВ применяются для непосредственного питания наиболее крупных электродвигателей (соответственно 0,5–1 МВт и 1–2 МВт и более).

При формировании новых и реконструкции действующих систем электроснабжения должно применяться напряжение 10 кВ. Применение напряжения 6 кВ допустимо лишь при специальных технико-экономических обоснованиях (развитие существующих сетей 6 кВ, применение двигателей мощностью 0,5–1 МВт и т.п.).

К электросетям напряжений 6 или 10 кВ присоединяются трансформаторные подстанции(ТП) с вторичным напряжением до 1 кВ. Электроосветительные установки и приборы практически во всех случаях питаются при напряжениях 380/220 В. Это же напряжение используется в промышленном электроснабжении для питания электродвигателей мощностью до 150–200 кВт. При мощностях электродвигателей 200–800 кВт экономически оправдано применение напряжения 660/380 В.

В распределительных электрических сетях 6–10 кВ и 380–660 В применяются радиальные, магистральные и кольцевые типы схем, а также их комбинации.

При радиальных схемах по каждой линии питается один потребитель. Линии могут быть одноцепными или двухцепными в зависимости от требований надежности электроснабжения конкретных потребителей. По одноцепным воздушным линиям могут питаться ПЭ, допускающие перерывы питания на время ремонта линии и относящиеся к III категории по надежности электроснабжения. Потребители электроэнергии I и II категорий, во всех случаях должны питаться по двухцепным радиальным линиям.

Магистральные линиихарактеризуются последовательным присоединением к ним нескольких потребителей, располагающихся по одному направлению относительно главной подстанции.

Кольцевые(петлевые) конфигурации схем распределительных электрических сетей применяются как при воздушных, так и при кабельных линиях. Характерным для таких электрических сетей 6–10 и 0,4 кВ является применение одноцепных линий. В связи с замкнутой конфигурацией схем данного типа в нормальных эксплуатационных режимах сети одна из линий должна быть отключена.

Электрические сети 380/220 В выполняются четырехпроводными с глухим заземлением нейтрали трансформаторов на стороне 380/220 В. Электрические сети 660/380 В часто выполняются трехпроводными, так как к ним подключаются только крупные трехфазные потребители (двигатели, термические установки).

Электрические сети 6–10 кВ выполняются трехпроводными, так как к ним подключаются в основном трехфазные трансформаторы данных напряжений (ТП 6–10/0,4 кВ), а также весьма крупные трехфазные двигатели. Фазные проводники данных сетей, особенно при кабельном исполнении, обладают значительной емкостью по отношению к земле. Последнее приводит к тому, что при коротком замыкании одной из фаз на землю образуются контуры протекания токов короткого замыкания через емкостные проводимости всех фаз и землю. Значения этих токов могут достигать десятков ампер и быть опасными для нагрева изоляции токоведущих проводников. Считается необходимым ограничивать токи данных замыканий значениями 30 А при номинальном напряжении 6 кВ и 25 А — при 10 кВ. Ограничение токов однофазных замыканий достигается включением в нейтраль сети 6–10 кВдугогасящего реактораL, индуктивность которого равна или несколько больше емкости фаз сети (рис. 3.14). Такой режим работы нейтрали получил название режима компенсированной нейтрали. В этом режиме допускается кратковременная работа сети (2–4 ч) при токах однофазных замыканий на землю, меньших указанных выше.

На рис. 3.15 приведен пример схемы электроснабжения промышленного предприятия. По воздушной ЛЭП W1электроэнергия подается от электростанции или из энергосистемы на главную понизительную подстанцию (ГПП) предприятия, где трансформаторТ1 понижает напряжение со 110 кВ до 10 кВ. По кабельным линиям 10 кВW2…W5к ГПП подключаются трансформаторыТ2,ТЗ,Т4цеховых подстанций (ТП). На цеховых ТП напряжение понижается до 380/220 В, что обеспечивает возможность подключения непосредственно электроприемников общего назначения. Эти приемники подключается либо к шинам низкого напряжения цеховой TП, например, двигательМ1, либо к магистральному или распределительному шинопроводуW6(нагрузкаS3), либо проводом или кабелем к распределительному пункту РП (нагрузкаS4). Высоковольтные двигателиМ2, например, компрессорных установок, подключаются на соответствующее напряжение через трансформаторТ5.

Категории электроснабжения потребителей по ПУЭ

Согласно ПУЭ все потребители электрической энергии условно разделяют на три категории (группы), в зависимости от их важности. В данном случае идет речь о том, насколько надежным должно быть энергоснабжение потребителя с учетом всех возможных факторов. Приведены характеристики каждой из категорий электроснабжения потребителей и соответствующие требования относительно надежности их питания.

Первая категория электроснабжения потребителей

К первой категории электроснабжения относятся наиболее важные потребители, перерыв в электроснабжении которых может привести к несчастным случаям, крупным авариям, нанесению большого материального ущерба по причине выхода из строя целых комплексов оборудования, взаимосвязанных систем. К таким потребителям относятся:

• Химическая, горнодобывающая промышленности, кусты добывающих скважин нефтегазовых месторождений;
• Литейные цеха, буровые установки;
• Реанимационные отделения, роддома и родильные отделения, фельдшерско-акушерские пункты, крупные диспансеры;
• Котельные или центральные тепловые пункты, насосные станции первой категории, работа которых связана с жизнеобеспечением городских систем, водозаборных станций насосных станций водоснабжения;
• Тяговые подстанции городского электротранспорта, РЖД;
• Устройства связи, вышек сотовой связи и серверные помещения;
• Диспетчерские пункты важных городских систем оповещения;
• Системы пожарной сигнализации и противопожарные устройства;
• Охранная сигнализация объектов с большим количеством людей;
• Системы аварийного освещения и аварийной вентиляции;
• Лифты.

Потребители данной категории должны питаться от двух независимых источников питания — двух линий электропередач, питающихся от отдельных силовых трансформаторов. Наиболее опасные потребители могут иметь третий независимый источник питания для большей надежности. Перерыв в электроснабжении потребителей первой категории разрешается только лишь на время автоматического включения резервного источника питания.

В зависимости от мощности потребителя, в качестве резервного источника электроснабжения может выступать линия электрической сети, аккумуляторная батарея либо дизельный генератор.

ПУЭ определяет независимый источник питания как источник, на котором сохраняется напряжение в послеаварийном режиме в регламентированных пределах при исчезновении его на другом источнике питания. К числу независимых источников питания относятся две секции или системы шин одной или двух электротстанций или подстанций при одновременном соблюдении следующих двух условий:

• каждая из секций или систем шин в свою очередь имеет питание от независимого источника питания,
• секции (системы) шин не связаны между собой или имеют связь, автоматически отключающуюся при нарушении нормальной роботы одной из секций (систем) шин.

Особая группа категории электроснабжения — выделяется из состава электроприемников первой категории, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров. Для электроснабжения особой группы электроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.
В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников первой категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), предназначенные для этих целей агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т.п.

Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить непрерывность технологического процесса или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения.

Электроснабжение электроприемников первой категории с особо сложным непрерывным технологическим процессом, требующим длительного времени на восстановление нормального режима, при наличии технико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, определяемые особенностями технологического процесса.

Вторая категория электроснабжения потребителей

Ко второй категории снабжения относятся потребители, при отключении питания которых, останавливается работа важных городских систем, на производстве возникает массовый брак продукции, есть риск выхода из строя крупных взаимосвязанных систем, циклов производства.

Помимо предприятий, ко второй категории электроснабжения относятся:

• Детские учреждения, школы и детские сады (как обычных, так и в сельской местности), ясли.
• Различные медицинские организации, больницы, аптеки и аптечные пункты.
• Городские учреждения.
• Крупные торговые комплексы и спортивные сооружения с большим скоплением людей, например, ледового дворца.
• Объекты в результате отключения электроэнергии могут привести к аварийной ситуации или подвергать жизнь людей. К ним относится уличное освещение, наружное освещение переездов на железной дороге, заградительных огней при выполнении ремонтных работ, освещение опасных участков автомобильных дорог, автостоянок, аэропорта и т.п.
• Газовые котельные, узлы учета газа, насосные и перекачивающие станции, которые не относятся в первой категории.
• Вторая категория электроснабжения предусматривает питание потребителей от двух независимых источников. При этом допускается перерыв в электроснабжении на время, в течение которого обслуживающий электротехнический персонал прибудет на объект и выполнит необходимые оперативные переключения.

Третья категория электроснабжения потребителей

Третья категория электроснабжения потребителей включает в себя всех оставшихся потребителей, которые не вошли в первые две категории. В нее входят все производственные, коммерческие, коммунальные, муниципальные и бытовые (многоквартирные и частные дома, коттеджные поселки и дачные/гаражные кооперативы) объекты, для которых временное отключение питания не является критичным и не влечет серьезных рисков.

Потребители третьей категории получают питание от одного источника питания. Перерыв в электроснабжении потребителей данной категории, как правило, не более суток — на время выполнения аварийно-восстановительных работ.

При разделении потребителей на категории учитывается множество факторов, оцениваются возможные риски, выбираются наиболее надежные и оптимальные варианты.

Максимальное допустимое число часов отключения в год и сроки восстановления энергоснабжения

Вопросы электрообеспечения, включая надежность электроснабжения, определяются в договоре потребителя с субъектом электроэнергетики. В договоре устанавливают допустимое число часов отключения в год и сроки восстановления электроснабжения (это фактически допустимая продолжительность перерыва питания по ПУЭ).

Для I и II категорий надежности допустимое число часов отключения в год и сроки восстановления энергоснабжения определяются сторонами в зависимости от конкретных параметров схемы электроснабжения, наличия резервных источников питания и особенностей технологического процесса потребителя, но не могут быть более соответствующих величин, предусмотренных для IIIкатегории надежности, для которой допустимое число часов отключения в год составляет 72 ч (но не более 24 ч подряд, включая срок восстановления энергоснабжения).

Что дает разделение потребителей на категории

Разделение потребителей на категории в первую очередь позволяет правильно спроектировать тот или иной участок электросети, связать его с объединенной энергосистемой. Основная цель — построить максимально эффективную сеть, которая с одной стороны должна осуществлять в полной мере потребности в электроснабжение всех потребителей, удовлетворять требованиям по надежности электроснабжения, а с другой стороны быть максимально упрощенной с целью оптимизации средств на обслуживание и ремонт сетей.

В процессе эксплуатации электрических сетей разделение потребителей на категории электроснабжения позволяет сохранить стабильность работы объединенной энергосистемы в случае возникновения дефицита мощности по причине отключения блока электростанции либо серьезной аварии в магистральных сетях. В данном случае работают автоматические устройства, отключающие от сети потребителей третьей категории, а при больших дефицитах мощности — второй категории.

Данные меры позволяют оставить в работе наиболее важных потребителей первой категории и избежать техногенных катастроф в масштабах регионов, гибели людей, аварий на отдельных объектах, материального ущерба.

В отечественных системах электроснабжения наиболее часто используется принцип горячего резерва: мощность трансформаторов ТП, ГПП (и пропускная способность всей цепи питания к ним) выбирается большей, чем этого требует поддержание нормального режима, для обеспеченна электроснабжения электроприемников I и II категории в послеаварийном режиме, когда одна цепь питания отказывает в результате аварии (или отключается планово).

Холодный резерв, как правило, не используется (хотя более выгоден по суммарной пропускной способности), ток как предусматривает автоматическое включение под нагрузку элементов сети без предварительных испытании.

Категории электроснабжения потребителей

Согласно ПУЭ все потребители электрической энергии условно разделяют на три категории (группы), в зависимости от их важности. В данном случае идет речь о том, насколько надежным должно быть энергоснабжение потребителя с учетом всех возможных факторов. Приведем характеристики каждой из категорий электроснабжения потребителей и соответствующие требования относительно надежности их питания.

К первой категории электроснабжения относятся наиболее важные потребители, перерыв в электроснабжении которых может привести к несчастным случаям, крупным авариям, нанесению большого материального ущерба по причине выхода из строя целых комплексов оборудования, взаимосвязанных систем. К таким потребителям относятся:

• горнодобывающая, химическая промышленность и др. опасные производства;
• важные объекты здравоохранения (реанимационные отделения, крупные диспансеры, родильные отделения и пр.) и других государственных учреждений;
• котельные, насосные станции первой категории, перерыв в электроснабжении которых приводит к выходу из строя городских систем жизнеобеспечения;
• тяговые подстанции городского электрифицированного транспорта;
• установки связи, диспетчерские пункты городских систем, серверные помещения;
• лифты, устройства пожарной сигнализации, противопожарные устройства, охранная сигнализация крупных зданий с большим количеством находящихся в них людей.

Потребители данной категории должны питаться от двух независимых источников питания — двух линий электропередач, питающихся от отдельных силовых трансформаторов. Наиболее опасные потребители могут иметь третий независимый источник питания для большей надежности. Перерыв в электроснабжении потребителей первой категории разрешается только лишь на время автоматического включения резервного источника питания.

В зависимости от мощности потребителя, в качестве резервного источника электроснабжения может выступать линия электрической сети, аккумуляторная батарея либо дизельный генератор.

ПУЭ определяет независимый источник питания как источник, на котором сохраняется напряжение в послеаварийном режиме в регламентированных пределах при исчезновении его на другом источнике питания. К числу независимых источников питания относятся две секции или системы шин одной или двух электротстанций или подстанций при одновременном соблюдении следующих двух условий:

каждая из секций или систем шин в свою очередь имеет питание от независимого источника питания,

секции (системы) шин не связаны между собой или имеют связь, автоматически отключающуюся при нарушении нормальной роботы одной из секций (систем) шин.

Ко второй категории снабжения относятся потребители, при отключении питания которых, останавливается работа важных городских систем, на производстве возникает массовый брак продукции, есть риск выхода из строя крупных взаимосвязанных систем, циклов производства.

Помимо предприятий, ко второй категории электроснабжения относятся:

• детские заведения;
• медицинские учреждения и аптечные пункты;
• городские учреждения, учебные заведения, крупные торговые центры, спортивные сооружения, в которых может быть большое скопление людей;
• все котельные и насосные станции, кроме тех, которые относятся к первой категории.

Вторая категория электроснабжения предусматривает питание потребителей от двух независимых источников. При этом допускается перерыв в электроснабжении на время, в течение которого обслуживающий электротехнический персонал прибудет на объект и выполнит необходимые оперативные переключения.

Третья категория электроснабжения потребителей включает в себя всех оставшихся потребителей, которые не вошли в первые две категории. Обычно это небольшие населенные пункты, городские учреждения, системы, перерыв в электроснабжении которых не влечет за собой последствий. Также к данной категории относят многоквартирные жилые дома, частный сектор, дачные и гаражные кооперативы.

Потребители третьей категории получают питание от одного источника питания. Перерыв в электроснабжении потребителей данной категории, как правило, не более суток — на время выполнения аварийно-восстановительных работ.

При разделении потребителей на категории учитывается множество факторов, оцениваются возможные риски, выбираются наиболее надежные и оптимальные варианты.

Максимальное допустимое число часов отключения в год и сроки восстановления энергоснабжения

Вопросы электрообеспечения, включая надежность электроснабжения, определяются в договоре потребителя с субъектом электроэнергетики. В договоре устанавливают допустимое число часов отключения в год и сроки восстановления электроснабжения (это фактически допустимая продолжительность перерыва питания по ПУЭ).

Для I и II категорий надежности допустимое число часов отключения в год и сроки восстановления энергоснабжения определяются сторонами в зависимости от конкретных параметров схемы электроснабжения, наличия резервных источников питания и особенностей технологического процесса потребителя, но не могут быть более соответствующих величин, предусмотренных для III категории надежности, для которой допустимое число часов отключения в год составляет 72 ч (но не более 24 ч подряд, включая срок восстановления энергоснабжения).

Что дает разделение потребителей на категории

Разделение потребителей на категории в первую очередь позволяет правильно спроектировать тот или иной участок электросети, связать его с объединенной энергосистемой. Основная цель — построить максимально эффективную сеть, которая с одной стороны должна осуществлять в полной мере потребности в электроснабжение всех потребителей, удовлетворять требованиям по надежности электроснабжения, а с другой стороны быть максимально упрощенной с целью оптимизации средств на обслуживание и ремонт сетей.

В процессе эксплуатации электрических сетей разделение потребителей на категории электроснабжения позволяет сохранить стабильность работы объединенной энергосистемы в случае возникновения дефицита мощности по причине отключения блока электростанции либо серьезной аварии в магистральных сетях. В данном случае работают автоматические устройства, отключающие от сети потребителей третьей категории, а при больших дефицитах мощности — второй категории.

Данные меры позволяют оставить в работе наиболее важных потребителей первой категории и избежать техногенных катастроф в масштабах регионов, гибели людей, аварий на отдельных объектах, материального ущерба.

В отечественных системах электроснабжения наиболее часто используется принцип горячего резерва : мощность трансформаторов ТП, ГПП (и пропускная способность всей цепи питания к ним) выбирается большей, чем этого требует поддержание нормального режима, для обеспеченна электроснабжения электроприемников I и II категории в послеаварийном режиме, когда одна цепь питания отказывает в результате аварии (или отключается планово).

Холодный резерв, как правило, не используется (хотя более выгоден по суммарной пропускной способности), ток как предусматривает автоматическое включение под нагрузку элементов сети без предварительных испытании.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика