Какие бывают категории надежности электроснабжения по пуэ?

Категории электроприемников.

Системы электроснабжения промышленных предприятий, административных и жилых зданий состоят из электроустановок, обеспечивающих электроэнергией потребителей.

Потребителем является электроприемник или группа электроприемников, расположенных на одной территории и выполняющих единый технологический процесс .К электроприемникам относятся аппараты, агрегаты, механизмы, предназначенные для преобразования электрической энергии в другой вид энергии .

Все приемники подразделяются на три категории по надежности электроснабжения  :

1. Электроприемники первой категории не допускают перерыва электроснабжения, т.к. это может привести к следующим последствиям:

а) опасность для жизни;

б) повреждение оборудования;

в) нарушение технологического процесса.

Все это приводит к опасности для жизни персонала и экономическому ущербу. Потребители первой категории имеют два независимых источника питания.Имеется подстанция с двумя системами шин. Секционный выключатель Q3 отключен.

Каждая секция питается отдельно от своего источника питания.

В случае КЗ в т. К выключатель Q1 отключается, а секционный выключатель Q3 автоматически включается. Электроснабжение автоматически восстанавливается.

Перерыв в электроснабжении для потребителей первой категории допускается только на время автоматического подключения электроприемников к другому независимому источнику питания (ИП) (десятые доли секунды).

ИП считается независимым если в послеаварийном режиме в нем сохраняется в допустимых пределах напряжение при исчезновении его на других источниках .

Если имеются потребители, при прекращении бесперебойного электроснабжения которых может произойти взрыв или пожар, то для них предусматривается питание от третьего независимого ИП.

Отдельно из первой группы выделяется первая особая группа электроприемников :

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.

2. Электроприемники второй категории.

К ним относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может привести к:

а) массовому недоотпуску продукции;

б) простоям механизмов и промышленного транспорта;

в) нарушению нормальной деятельности большого количества людей.

 Электроприемники второй категории имеют два независимых источника питания, однако перерыв электроснабжения допускается в них на большее время.

На время необходимое для для включения резервного питания дежурным персоналом или выездной бригадой.

3. Электроприемники третьей группы – потребители не относящиеся ни к первой, ни ко второй группе.

Они снабжаются электроэнергией от одного ИП. Перерыв в электроснабжении, вызванные аварией не должен превышать одних суток.

Раздел 1. ОБЩИЕ ПРАВИЛА

Категории электроприемников и обеспечение надежности электроснабжения

1.2.17. Категории электроприемников по надежности электроснабжения определяются в процессе проектирования системы электроснабжения на основании нормативной документации, а также технологической части проекта.

1.2.18. В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на следующие три категории.

Электроприемники первой категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.

Из состава электроприемников первой категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.

Электроприемники второй категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприемники третьей категории — все остальные электроприемники, не подпадающие под определения первой и второй категорий.

1.2.19. Электроприемники первой категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.

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.

1.2.20. Электроприемники второй категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.

Для электроприемников второй категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

1.2.21. Для электроприемников третьей категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.

Категории надёжности электроснабжения здания/объекта

Существует таблица, где отображается категория надёжности жилых домов, общежитий, учрежденческих зданий и объектов:

• Жилой дом, где есть наличие электроплит, относят ко 2 группе.
• Дом, в котором 8 квартир и имеются электроплиты – 3-я группа.
• Садовые участки – 3.
• Помещение с противопожарным оборудованием – 1.
• Общежитие, где проживают больше 50 человек – 2. Меньше 50–3.
• Индивидуально тепловой пункт и ЦТП – 1.
• Здания, где работают больше 2 тысяч человек – 1.
• Высотные здания больше 16 этажей – 1.
• Санаторные здания и дома отдыха – 1.
• Госстрах и финансовые учреждения с наличием охранной сигнализации и противопожарных устройств – 1.
• Библиотеки с охранным обустройством – 1.
• Библиотеки, где хранятся одна тыс. экземпляров книг – 2.
• Сохранность экземпляров книг до 100 единиц – 3.
• Дошкольные и школьные учреждения с охранным оборудованием – 1.
• Гостиницы с охранным и противопожарным обустройством – 1.
• Столовые, кафе и другие помещения для приёма пищи – 1.
• Здания бытового обслуживания (парикмахерские, где больше 15 человек, ателье, когда 50 людей и химчистки с производительностью в 500 кг) – 2.
• Музеи федерального, краевого и республиканского значения – 1.
• Медицинские здания с интенсивной терапией, операционной, палатой недоношенных детей – 1.
• Временные объекты – 3.

Здание, которое имеет 3 группу и питание происходит по одной линии, следует охранное и пожарное оборудование подключать к автономным источникам.

Силовые электроприёмники и освещение подключаются от трансформаторов.

Трансформаторные подстанции используются для общественных зданий встроенные или пристроенные.

Жилое здание может питаться от пристроенных подстанций только в том случае, если они наполнены жидким диэлектриком.

Использование ТП в жилом корпусе и школьном заведении запрещено.

Размещать ТП следует таким образом, чтобы была возможность круглосуточного доступа для организаций и персонала, которые занимаются обслуживанием.

Изменение категории надежности

Категория надежности может изменяться при необходимости. Для этого потребитель должен уведомить поставщика электроэнергии специальным заявлением. Как правило, потребитель просит повысить надежность объекта. Это происходит в случае увеличения риска на производстве или при переводе жилого помещения в нежилое.

Подача электроснабжения в жилые районы происходит по общим распределительным сетям – такие потребители относятся к III категории электроснабжения. Перед тем, как передавать энергию потребителям II категории, проводится тщательный анализ технологического процесса и степени ущерба от возможных перерывов в системе электроснабжения.

Потребителей I категории сравнительно мало, но перед их подключением производятся действия, аналогичные для потребителей II категории. Персонал РЭС ответственен за обеспечение надежности подключения и поставки электроэнергии согласно договору о подключении.

Требования к источникам электроснабжения

Электроприёмники каждой категории согласно правилам установки имеют определённые требования.

• В 1 группе элктроприёмников обязательно питание подключается от независимых блоков питания. А если речь идёт об особой группе приёмников, то здесь дополнительно предусматривается третий независимый взаимно резервирующий электрический блок. Таким образом, обеспечивается бесперебойное и надёжное электрическое питание. Так как сбои в электропитании могут привести к человеческим жертвам, материальному ущербу, нарушению технического процессу, сбою работы телевидения и т. д.
• Во второй группе электроприёмников также идёт обеспечение от двух независимых источников. С той лишь разницей, что здесь допускается некоторое количество времени для подключения резервного источника, тогда как в первой категории переключение ведётся автоматически. Резервное питание может подключаться выездной оперативной бригадой или дежурным персоналом. Перерыв питания в этой группе может привести к простою рабочих и электрооборудованию, остановке выпуска продукции.
• В электоприёмниках третьей группы питание ведётся одним источником и перерыв в питании не может быть более 24 часов.

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

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. 

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:

• 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.

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 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

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. 

Схемы (описание)

Обязательным условием приёмников первой группы являются независимые источники питания. И в случае нарушения электропитания, автоматически идёт его восстановление от резервного электроснабжения. Электричество независимых источников ведётся с различных подстанций или с одной. При этом должны, соблюдены некоторые условия:

• Шины или секции подключаются от независимых источников;
• Соединения между шинами или секциями не должно быть. Отключение происходит автоматически в аварийной ситуации.

Резервным источником питания могут служить аккумуляторные батареи, приборы бесперебойного питания, местные электростанции.

Рис.1

На рисунке 1 показана радиальная схема потребителей 1 категории. Во время аварийного выключения электроэнергии на одной из секций произойдёт автоматическое включение выключателя на шине.

Со второй категорией потребителей при нарушении целостности электрической цепи возможна некоторая задержка питания, пока не включится резервное электрическое устройство.

Рис.2

Вторая схема рис.2 отображает потребителей 2 категории. Также можно использовать и для 1 группы.

Аварийное отключение питания на одной из секций не помешает продолжению работы второй секции.

Рис.3

На рис 3 изображена схема потребителей 3 категории. Используя аварийный источник, схему можно использовать для потребителей 1 категории.

Электроприемники и их типы

Электроприемники не являются частью системы электроснабжения, но обязательно учитываются при ее проектировании. Используются они как в производстве, так и в повседневной жизни. Все они различаются техническими характеристиками, потребляемой мощностью и режимами работы.

Основная часть ЭП делится на четыре группы:

• Электрические двигатели – наиболее распространенный тип ЭП, относящийся к первой по назначению группе. Электроприводы постоянного тока используются в установках без регулировки скорости – это довольно мощные синхронные и асинхронные двигатели. Асинхронные двигатели, несмотря на преимущества синхронных, наиболее распространены в связи с простотой управления и небольшой стоимостью. Мощность таких электроприемников потребляет около 70% общей мощности всего предприятия.
• Вторая группа – электротехнологические и электротермические установки. В объединение с первой она считается силовой нагрузкой. На долю второй группы приходится 20% от общей мощности. Наиболее распространенные электроприемники этой группы это дуговые и индукционные печи, печи сопротивления, установки диэлектрического нагрева, сварочные аппараты, электролизные, гальванические и высоковольтные электростатические установки.
• Третья группа электроприемников включает в себя установки электрического освещения с различными типами ламп. Доля потребления осветительной нагрузки составляет как максимум несколько десятков процентов.
• Четвертая группа включает в себя устройства обработки и управления информацией. Эта группа требовательна к надежности электроснабжения, но потребляет незначительное количество мощности.

Электроприемники подразделяются и по другим критериям:

• По роду тока. Это ЭП, питающиеся от переменного тока (для большинства предприятий актуальна частота 50 Гц – при этом такой переменный ток носит название ток промышленной частоты; также существуют токи повышенной и пониженной частоты), постоянного тока и импульсного.
• По номинальному напряжению: до 1 кВ и более 1 кВ. Учет этих групп очень важен для проектирования системы электроснабжения и ее безопасности.
• По количеству фаз: одно-, двух- и трехфазные электроприемники. Но все они питаются от трехфазной сети, однофазным электроприемникам при этом требуется наличие нейтрали (нулевого провода).
• По графикам нагрузки: длительный, кратковременный, повторно-кратковременный. График нагрузки мощных ЭП называется резкопеременным, т. к. при их работе мощность нагрузки возрастает почти до аварийных пределов и может вызвать достаточно сильные колебания напряжения.
• По типу номинальной мощности: кВт и кВА.
• По режиму нейтрали: глухозаземленные, изолированные, заземленные через активное сопротивление, компенсированные индуктивные.

КАТЕГОРИИ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ ПО НАДЕЖНОСТИ

Согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ) выделяют три класса, различающиеся степенью надежности и защиты электроприемников.

Первая категория.

Данная группа подразумевает непрерывную подачу электричества к объектам и не допускает перерыва в электроснабжении. Перебои в поставке тока может привести к очень серьезным последствиям, а именно:

• угрозе жизни и здоровья людей;
• значительным финансовым потерям;
• поломке дорогостоящего оборудования, нарушению функционирования объектов ЖКХ;
• сбою в технологических процессах и т.п.

Питание установок в этом случае производится при помощи двух независимых друг от друга источников, один из которых является резервным. Отсутствие электричества допускается лишь на момент автоматического включения резервного источника.

Из первой группы категории электроприемников выделяются установки, сбой в работе которых может повлечь чрезвычайно высокий риск травматизма, смерти и аварии на производстве. В этом случае требуется наличие третьего источника питания для повышения степени защиты электроснабжения.

В качестве второго или третьего источника электроэнергии могут применяться местные энергосистемы и электростанции.

В случае, когда резервирование электроснабжения не гарантирует непрерывности технологического процесса, осуществляется технологическое резервирование путем монтажа взаимно резервирующих установок или специальных агрегатов безаварийной остановки процессов, срабатывающих при перебое в поставке энергии.

Электроприемники первой категории широко используются в промышленности (химической, металлургической), шахтах, лечебно-профилактических учреждениях и реанимационных, котельных, в противопожарных устройствах, лифтах и т.п.

Вторая категория.

Эта группа включает в себя устройства, отключение которых может привести к следующим последствиям:

• нарушению производственного цикла и недоотпуску продукции;
• простою оборудования, транспорта и различных механизмов;
• нарушению жизнедеятельности целых районов и большого количества людей.

Электроприемники данной группы также имеют два независимых источника питания. Однако, перерыв в подачи электроэнергии может быть более длительным, чем для установок первой категории. Например, отсутствие электричества допускается на время, необходимое для включения резервного источника питания аварийной бригадой.

К этой категории электроснабжения электроприемников относятся жилые многоквартирные здания, общежития, детские и медицинские учреждения, спортивные сооружения, магазины, предприятия общественного питания, школы, музеи, бани и т.д.

Третья категория.

Эта категория надежности включает в себя установки, которые нельзя определить в первые две группы. Это могут быть жилые малоквартирные дома, небольшие производственные площадки и вспомогательные цеха.

Питание осуществляется от одного источника, при этом перебои в поставки энергии могут достигать 24 часов (72 часа за год). За это время должен быть проведен ремонт электрооборудования, поэтому при проектировании подобных сетей необходимо учесть метод проводки кабелей и резервирование трансформатора.

2.1 Силовые общепромышленные установки

К этой группе приемников относятся компрессоры, вентиляторы, насосы и подъемно-транспортные устройства.

Двигатели компрессоров, вентиляторов и насосов работают примерно в одинаковом режиме и в зависимости от мощности снабжаются электрической энергией па напряжении от 0,22 до 10 кВ. Мощность таких установок изменяется в очень широком диапазоне от долей единицы до тысяч киловатт. Питание двигателей производится током промышленной частоты 50 Гц. Характер нагрузки, как правило, ровный, особенно для мощных установок. Перерыв в электроснабжении чаще всего недопустим и может повлечь за собой опасность для жизни людей, серьезное нарушение технологического процесса или повреждение оборудования. Например, прекращение подачи сжатого воздуха на машиностроительном заводе, где режущий инструмент крепится при помощи пневматических устройств, может вызвать ранения обслуживающего персонала. Прекращение электроснабжения насосной станции на металлургическом заводе может вывести из строя такую ответственную установку, как доменная печь, и причинить крупные убытки. Последствия отключения насосных установок во время пожара не нуждаются в пояснениях. В ряде цехов прекращение питания двигателей вентиляторов может вызвать массовые отравления работающего персонала. Таких примеров можно привести большое количество. В указанных случаях установки следует относить к потребителям 1-й категории.

Потребители рассматриваемой группы создают нагрузку равномерную и симметричную по всем трем (разам. Толчки нагрузки имеют место только при пуске. Коэффициент мощности достаточно стабилен и обычно имеет значение 0,8-0,85.

Для электропривода крупных насосов, компрессоров и вентиляторов чаще всего применяют синхронные двигатели, работающие с опережающим коэффициентом мощности.

Подъемно-транспортные устройства работают в повторно-кратковременном режиме. Для этих устройств характерны частые толчки нагрузки в связи с резкими изменениями нагрузки коэффициент мощности также изменяется в значительных пределах, в среднем от 0,3 до 0,8. По бесперебойности питания эти устройства должны быть отнесены (в зависимости от места работы и установки) к потребителям 1-й и 2-й категорий. В подъемно-транспортных устройствах применяется как переменный (50 Гц), так и постоянный ток. В большинстве случаев нагрузку от подъемно-транспортных устройств на стороне переменного тока следует считать симметричной по всем трем фазам.