Системы электроснабжения предназначены для обеспечения необходимого качества электрической энергии в соответствии с ГОСТ 13109—97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения»: экономичности, надежности электроснабжения, безопасности и удобства эксплуатации электрооборудования, качество электрической энергии, гибкость системы (возможность дальнейшего развития), максимальное приближение источников питания к электроустановкам потребителей, в том числе сельскохозяйственных и промышленных предприятий и коммунальных объектов..
В отношении надежности обеспечения электрической энергией в зависимости от степени важности и значения для жизнеобеспечения потребители разделяются на три категории.
Выбор системы электроснабжения объекта осуществляется на основе технико-экономического сравнения нескольких вариантов с учетом категории приемников электроэнергии. При определении категории руководствуются требованиями ПУЭ, при этом надо избегать необоснованного завышения категории электроприемника. Электроприемники и отделения цехов разной категории рассматриваются как объекты с разными условиями резервирования. Надежность электроснабжения потребителя обеспечивается требуемой степенью резервирования. Электроприемники первой и второй категорий должны иметь взаимно резервируемые (резервные) источники питания. Резервирование необходимо для продолжения работы основного производства в послеаварийном режиме. Питание электроприемников третьей категории резервирования не требует.
К потребителям первой категории относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, нарушение сложных технологических процессов, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.
К таким потребителям относятся узлы связи, предприятия железнодорожного, воздушного, и водного транспорта, электростанции, хлебопекарни, предприятия с непрерывным циклом работы, крупные животноводческие предприятия, магистральные канализационные насосные станции, предприятия водоснабжения…
Перерыв в электроснабжении электроприемников первой категории допускается только на время автоматического переключения с одной линии электроснабжения на другую для восстановления питания. Двумя независимыми источниками питания являются два кабеля или две воздушных линии электропередач, смонтированные на одной опоре и запитанные от двух соседних независимых ячеек электрической подстанции. Система электроснабжения в послеаварийном режиме должна обеспечить функционирование основных производств предприятия после необходимых переключений.
Основными источниками питания большинства предприятий являются электростанции (в том числе шины генераторного напряжения), собственные ТЭЦ и районные подстанции энергосистем. Выбор независимых источников питания осуществляет энергоснабжающая организация, которая в технических условиях на присоединение указывает их характеристики. С начала 90-х годов в энергосистемах наметилась тенденция питания потребителей с шин районных подстанций напряжением 110—220 кВ. На многих строящихся электростанциях вообще не предусматриваются распределительные устройства 6, 10 и 35 кВ, предназначенные для потребителей электроэнергии, вся мощность передается на напряжениях 110 и 220 кВ к ближайшим районным подстанциям. Строительство собственных ТЭЦ на предприятиях также считается невыгодным, тем не менее, ввиду неоправданно высокой стоимости электроэнергии, поставляемой предприятиям РАО ЕС, Рыбинское Научно – производственное объединение «Сатурн» 5 лет тому назад вынуждено было установило на своей котельной турбогенератор. Такое решение оказалось экономически оправданным и позволило несколько повысить надежность электроснабжения потребителя.
В соответствии с нормативными требованиями, определенными в ПУЭ, питание потребителей первой категории допускается производить от двух секций или систем шин одной районной подстанции. В настоящее время это широко используется при проектировании многих промышленных предприятий, но является недостаточно надежным. Разработчику проекта электроснабжения следует обратить особое внимание на следующие факторы, определяющие бесперебойность питания электроприемников при аварийном отключении одного из независимых источников питания: установившееся значение напряжения на оставшемся источнике питания в послеаварийном режиме должно быть не менее 0,9 номинального напряжения; при аварийном отключении одного из источников питания и действии релейной защиты и автоматики на оставшемся источнике питания может иметь место кратковременное снижение напряжения. Если значение провала напряжения и его продолжительность таковы, что вызывают отключение электроприемников на оставшемся источнике питания, то эти источники питания не могут считаться независимыми. Значение оставшегося напряжения на резервирующем источнике питания должно быть не менее 0,7 номинального напряжения.
Для повышения надежности электроснабжения предприятий с потребителями первой категории большой мощности необходимо предусматривать два территориально независимых источника питания.
Ряд электроприемников первой категории - наиболее ответственные (особая группа приемников), в целях предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров, оборудуются третьим независимым источником питания. К таким потребителям относятся центры управления, командные пункты, узлы связи, диспетчерские узлы систем электроснабжения, радиолокационные станции обеспечивающие безопасность полетов, системы аэронавигации аэродромов, боевые стартовые позиции ракетно – космических войск, войск ПВО (ПРО).
В качестве третьего источника питания для особой группы и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников первой категории могут быть использованы собственные электростанции или электростанции энергосистемы (в частности, шины генераторного напряжения), агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи, подвижные генераторы или изотопные термоэлектрогенераторы … Назначение третьего независимого источника питания — обеспечение безаварийного останова производства. Завышение мощности третьего источника в целях использования его для продолжения работы производства при отключении двух основных независимых источников питания может быть допущено только при наличии технико-экономического обоснования.
Схема электроснабжения электроприемников особой группы первой категории должна обеспечивать: постоянную готовность третьего независимого источника к включению и автоматическое его включение при исчезновении напряжения на обоих основных источниках питания, перевод независимого источника питания в режим горячего резерва при выходе из строя одного из двух основных источников питания (в обоснованных случаях может быть допущено ручное включение третьего независимого источника питания).
Часть потребителей особой группы потребителей первой категории предъявляют дополнительные требования к электроснабжению, которое должно осуществляться без перерыва синусоиды. Такие требования предъявляют к электроснабжению системы управления полетами, системы ввода полетных заданий в память ракет и системы управления пуском ракетно – космических комплексов за 15 минут до пуска, так как в это время система управления вырабатывает сигналы, приводящие к выполнению необратимых операций, после выполнения которых обязателен пуск ракеты. А сбой в пуске приведет к выводу из строя ракеты и может привести к выводу из строя ракетно – космического комплекса. Такие электропотребители оборудуются дизель - генераторами, синхронный генератор которых подключен к дизелю с помощью электромагнитной муфты. Синхронный генератор раскручивается от сети на холостом ходу и в случае исчезновения напряжения включается электромагнитная муфта. Массивный ротор синхронного генератора в силу инерции продолжает вращаться, генератор берт на себя нагрузку, а сила инерции ротора запускает дизель и электропотребитель переходит к питанию от автономного генератора без разрыва синусоиды. Для обеспечения надежного пуска дизеля в последнем поддерживаются при температуре 80 ° С вода системы охлаждения и масло системы смазки, а в масляной системе поддерживается необходимое давление.
Электроприемники второй категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервируемых источников питания. Ко второй категории следует относить только такое технологическое оборудование, без которого невозможно продолжение работы основного производства на время послеаварийного режима. К такому оборудованию относятся электропотребители, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям производств и промышленного транспорта, нарушения нормальной жизнедеятельности значительного количества сельского и городского населения. Это котельные, крупные предприятия, крупные животноводческие комплексы, больницы… Перерывы в электроснабжении потребителей второй категории допустимы только на время переключения с одного источника электрической энергии на другой дежурным персоналом или выездной бригадой, а в случае выхода из строя обоих источников – на время не более трех часов, требуемых для устранения неисправности.
Все остальные электропротребители относятся к третьей категории. Потребители третьей категории запитываются от одного источника электрической энергии при условии, что перерывы в электроснабжении, необходимые для восстановления системы электроснабжения не должны превышать одних суток.
