Суржиков александр Викторович методы повышения надежности электроснабжения и устойчивости работы

---

 
На правах рукописи 
СУРЖИКОВ Александр Викторович 
МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ 
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И УСТОЙЧИВОСТИ РАБОТЫ 
ПРЕДПРИЯТИЙ С НЕПРЕРЫВНЫМИ 
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ 
Специальность 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы 
АВТОРЕФЕРАТ 
диссертации на соискание ученой степени 
кандидата технических наук 
Москва – 2012

---

Работа выполнена в Российском государственном университете 
нефти и газа имени И.М. Губкина 
 
Научный руководитель –
доктор технических наук, профессор 
Егоров Андрей Валентинович 
Официальные оппоненты – доктор технических наук, профессор 
Белоусенко Игорь Владимирович 
кандидат технических наук 
Скреплев Иван Владимирович 
Ведущая организация – Национальный исследовательский университет 
«Московский энергетический институт» 
Защита диссертации состоится «13» марта 2012 года в 16 часов 30 минут на 
заседании диссертационного совета Д 212.200.14 при Российском государственном 
университете нефти и газа имени И.М. Губкина по адресу: Ленинский проспект, 65, 
Москва, ГСП-1, 119991, Россия, ауд. 308. 
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного 
университета нефти и газа имени И.М. Губкина. 
Автореферат разослан « 02» февраля 2012 г. 
И.о. ученого секретаря 
диссертационного совета 
д.пед.н., проф. 
В.Л. Шатуновский

---

3 
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 
 
Актуальность работы.
В настоящее время кратковременные нарушения 
электроснабжения (КНЭ) предприятий нефтяной, газовой и нефтехимической 
промышленности служат основной причиной нарушений устойчивости нормальных 
режимов работы их многомашинных электротехнических систем (ЭТС). 
Следствием настоящих нарушений электроснабжения являются аварийные 
остановы 
технологических 
процессов 
вышеуказанных 
предприятий, 
характеризующихся высокими требованиями в части непрерывности, качества и 
надежности электроснабжения. Обозначенная выше проблема, обусловленная КНЭ, 
становится все более актуальной по мере усложнения технологических процессов 
промышленных предприятий с непрерывными технологическими процессами, а 
также использования микропроцессорных средств управления как отдельными 
технологическими установками, так и целыми технологическими комплексами. 
В 90-х годах прошлого столетия в США и Канаде надвигающиеся 
последствия КНЭ оценили более чем в 150 миллиардов долларов потерь в год, 
результатом 
чего 
стала 
программа 
общенациональных 
энергетических 
обследований большого числа предприятий, разработка новых концепций защиты 
промышленного оборудования от КНЭ. Следует отметить, что по сравнению с 
вышеуказанными странами, в Российской Федерации существует ряд 
дополнительных факторов, увеличивающих вероятность возникновения КНЭ и 
обусловленных значительным снижением надежности систем внешнего 
электроснабжения 
из-за 
высокого 
физического 
износа 
их 
основного 
электрооборудования, ограниченного финансирования программ по его 
модернизации и капитальным ремонтам. Фактически в период с начала 90-х годов 
прошлого века вплоть до середины 2000-х годов осуществлялся лишь точечный 
ремонт и модернизация объектов единой электроэнергетической отрасли страны 
при практически полном отсутствии системного подхода и единой технической 
политики в данном вопросе. При этом данный процесс сопровождался 
непрерывным реформированием организационной и управленческой структуры 
этой отрасли. Сложившуюся ситуацию усугубляет и тот факт, что в течение 
обозначенного периода времени при практически полном отсутствии ввода в 
эксплуатацию новых генерирующих мощностей наблюдался значительный рост 
потребления электроэнергии, обусловленный ростом экономики страны. Все это 
привело к тому, что общесистемные показатели надежности электроснабжения в 
ряде регионов Российской Федерации вплотную приблизились к своим предельно 
допустимым минимальным значениям. 
Выполненный в настоящей работе анализ действующей законодательной и 
нормативно-технической документации по данному вопросу показывает, что 
приведенный в ней понятийный аппарат имеет значительное количество 
неточностей и неопределенностей, допускающих двусмысленную трактовку ряда 
определений и положений, что, в свою очередь, не позволяет потребителям 
электроэнергии 
вести 
претензионно-исковую 
работу 
в 
отношении 
энергоснабжающих компаний по факту не обеспечения последними требуемых 
показателей 
надежности 
электроснабжения 
и 
качества 
поставляемой 
электроэнергии. Ввод в действие с 1 июля 2013г. нового нормативно-технического 
документа ГОСТ Р 54149-2010, определяющего данные показатели, лишь только 
усугубит эту и без того непростую ситуацию. Данное утверждение обусловлено 

---

4 
тем, что в этом документе пересмотрены требования к показателям качества 
электроэнергии в сторону их (требований) снижения. 
Помимо обозначенных выше организационных и правовых аспектов задачи 
обеспечения предприятий надежным электроснабжением с требуемыми 
показателями качества электроэнергии необходимо учитывать и технические 
особенности данной проблемы, связанные с существующей зависимостью 
источников питания, обусловленной их работой в составе единой энергосистемы с 
большим количеством электрических связей. 
Таким образом, задача повышения надежности электроснабжения 
предприятий, в первую очередь требует разрешения сложившегося противоречия 
между их потребностями в бесперебойной работе и регламентированными 
нормами, приведенными в действующей нормативно-технической документации и 
отражающими интересы энергоснабжающих организаций. Здесь следует отметить, 
что 
для 
эффективного 
решения 
проблемы 
повышения 
надежности 
электроснабжения непрерывных производств необходимо реализовать целый 
комплекс организационных и технических мероприятий, как со стороны 
промышленных предприятий, так и со стороны энергоснабжающих организаций. 
Ввиду вполне понятных ограничений достаточно сложно реализовывать какие-либо 
мероприятия на уровне энергосистемы. Таким образом, в сложившейся ситуации 
решение проблемы обеспечения надежного и бесперебойного электроснабжения 
промышленных предприятий, чувствительных к КНЭ, фактически возлагается на 
сами предприятия. 
Представляется очевидным, что у промышленных предприятий значительно 
ограничена возможность самостоятельного повышения показателей надежности 
собственного электроснабжения, однако разработка перечня мероприятий по 
повышению устойчивости их электротехнических систем к КНЭ представляется 
достаточно перспективным направлением развития. Наиболее актуальными 
разработка и внедрение данных мероприятий являются для технологических 
процессов нефтяной и газовой промышленности, и особенно для процессов нефте- 
и газопереработки, нефте- и газохимии. Потеря устойчивости электротехническими 
системами таких промышленных предприятий приводит к неминуемому 
аварийному нарушению технологических процессов, останову оборудования, и, как 
следствие, к значительным финансовым потерям. Также необходимо отметить, что 
во многих случаях результат подобных происшествий не ограничивается только 
убытками от недовыпуска продукции. При аварийных остановках подобных 
производств велик риск возникновения пожароопасных и взрывоопасных ситуаций, 
что создает угрозу жизни людей, целостности окружающей среды и самих 
предприятий. Это объясняется тем, что целый ряд их производств связан с 
переработкой токсичного, в том числе и высокотоксичного сырья. Аварийные 
остановки подобных производств неминуемо будут приводить к сбросу в 
атмосферу значительных объемов не переработанного или переработанного только 
частично сырья, что, в свою очередь может привести к весьма тяжелым 
экологическим последствиям для целого региона, в котором располагается 
предприятие. Помимо этого аварийные остановки производства и их последующие 
пуски приводят к ускоренному износу основного технологического и 
электротехнического оборудования. Данную составляющую убытков достаточно 
сложно определить количественно, однако не учитывать этот фактор в принципе 
неверно. Таким образом, повышение надежности электроснабжения и устойчивости 
ЭТС к кратковременным нарушениям электроснабжения является одной из 

---

5 
первоочередных задач для предприятий нефтегазового сектора, степень 
работоспособности и исправное функционирование которого в настоящее время 
напрямую определяют стабильность экономического развития страны. 
Для решения обсуждаемых проблем на сегодняшний день существуют 
различные подходы и методики, которые постоянно совершенствуются по мере 
развития 
соответствующей 
научно-технической 
базы. 
Общие 
вопросы 
устойчивости, как крупных многомашинных комплексов, так и отдельных узлов 
электродвигательной нагрузки изучались многими исследователями. Отдельные 
вопросы устойчивости и надежности электроснабжения ЭТС объектов 
нефтегазовой промышленности исследованы в ряде диссертационных работ и 
научных публикаций. Разработаны и успешно применяются специализированные 
программные продукты, предоставляющие возможность уточнить полученные 
ранее результаты и расширить представление о рассматриваемой области знаний. 
Наряду с этим опыт эксплуатации электротехнических систем промышленных 
предприятий с непрерывными технологическими процессами показывает нехватку 
научной базы для проведения расчетов и анализа режимных вопросов с целью 
принятия обоснованных и правильных решений, обеспечивающих приемлемые 
показатели надежности электроснабжения и устойчивости электротехнических 
систем данных предприятий на стадии их проектирования, эксплуатации и 
реконструкции. 
Представляемая работа посвящена анализу режимов и устойчивости 
промышленных ЭТС с асинхронными машинами, разработке и систематизации 
рекомендаций, способствующих решению вопросов надежного электроснабжения, 
а также повышения и более полного использования существующего запаса 
устойчивости таких ЭТС, что является актуальной научной и технической задачей.