Энергетической безопасности и надёжности

В связи с большой социальной значимостью электроэнергии, являющейся одной из основ системы жизнеобеспечения общества, а также необходимостью поддержания производственной деятельности и экологического благополучия народонаселения, электроэнергетика является отраслью, определяющей энергетическую безопасность страны, ее регионов и конкретных потребителей.

Энергетическая безопасность– состояние защищённости граждан, общества, государства, экономики от угроз дефицита в обеспечении их потребностей в энергии экономически доступными энергетическими ресурсами приемлемого качества, от угроз нарушений бесперебойности электроснабжения.

Энергетическая безопасность связывается с отсутствием и определяется минимизацией количества крупных по величине и (или) длительности отказов, сопровождающихся нарушением работы систем жизнеобеспечения, инфраструктурных и других систем, имеющих общегосударственное, региональное или местное значение. Такие нарушения возникают в результате:

- необеспеченности балансов мощности и (или) энергии (в целом по стране, в отдельных регионах, крупных узлах потребления) из-за недостаточного развития генерирующих мощностей, необеспеченности их первичными энергоресурсами, недостаточного электросетевого строительства, внутренними проблемами потребителей электроэнергии;

- возникшего по любой причине, в том числе из-за интенсивных стихийных или социальных воздействий, крупномасштабного нарушения электроснабжения;

- проявления общественной неэффективности рынка – в виде необоснованного взвинчивания цен, ценовых дисбалансов, обвала рынка и т. п.

Предотвращение и ликвидация таких дисбалансов, обширных и длительных нарушений входит в задачи обеспечения электроэнергетической безопасности, которые должны решаться с учетом надежности, но в рамках самостоятельной проблемы.

Несмотря на то, что проблема безопасности имеет давнюю историю, количество и размеры аварий (катастроф) неуклонно растут. Одной из причин такого положения является недостаточная теоретическая разработка проблемы. Методологически многие вопросы безопасности близки к задачам теории надёжности и живучести. Однако теория надежности оперирует со случайной величиной времени между последовательными отказами, а для уникальных событий (аварий) она стремиться к бесконечности. Кроме того, причинами аварий выступают не только отказы техники, но и плохо формализуемые ошибки человека, и слабо предсказуемые нерасчетные внешние воздействия. Существенные отличия, заключаются и в том, что переходы системы в опасные состояния, сопровождаемые особо крупными ущербами, а иногда и гибелью людей, происходят вследствие сложных связей событий, которые определяются отказами структурных звеньев, ошибочными действиями лиц, принимающих решения, внешних воздействий на систему неблагоприятных природных факторов. Совокупности таких событий, которые называют исходными, определяются областью применения и условиями эксплуатации системы.

Разными авторами по-разному интерпретируется связь между свойствами «Безопасность» и «Надёжность». Следует отметить, что при детальном анализе к ним должны быть добавлены «Живучесть» и «Экономичность».

На рис. 4.1 а), б) представлены диаграммы двух возможных вариантов соотношений этих свойств в зависимости от требований конкретного потребителя к поглощающему влиянию того или иного свойства анализируемого объекта.

Рисунок 4.1 – Диаграммы возможных соотношений свойств

«Живучесть» (Ж), «Надёжность» (Н), «Безопасность» (Б),

«Экономичность» (Э)

а), б) – различные варианты ранжирования свойств Ж, Н, Б, Э;

в) – сочетания свойств Ж, Н, Б, Э

На рисунке 4.1, в) эти свойства представлены в виде диаграммы Эйлера-Венна.

Здесь:

1 – множество рациональных режимов работы анализируемого объекта

{Э∩Н∩Б∩Ж};

2 – множество

{Э∩Н∩Б}

эксплуатационных состояний (и подобных ему), не обеспечивающих рациональное функционирование объекта по одному из свойств;

3 – множество

{Б∩Ж}

(и подобных ему) состояний, практически не совместимых с нормальной эксплуатацией объекта;

4 – множество

{Н\Н∩Ж\Э∩Н\Н∩Б+Э∩Н∩Ж+Н∩Б∩Ж+Э∩Н∩Б\Э∩Н∩Б∩Ж}

(и подобных) запрещённых состояний.

На основании изложенного очевидно, что, требования потребителей должны по возможности учитывать соотношения, представленные на рис. 1, в.

В Федеральном Законе «Об электроэнергетике» надежность подразделяется на системную надежность и надежность электроснабжения потребителей.

Системная надежность определяется надежностью снабжения электростанций топливно-энергетическими ресурсами, надежностью генерации электроэнергии, надежностью основной электрической сети, а также участием потребителей в обеспечении устойчивости и живучести ЭЭС.

Надежность электроснабжения зависит от системной надежности, т. е. надежности поставки электроэнергии в пункты питания распределительных электрических сетей, надежности распределительных электрических сетей общего пользования, а также надежности схем электроснабжения конкретных электроприёмников.

Что касается свойства безопасности (технической безопасности), то отметим, что безопасность является важным комплексным понятием применительно к объектам электроэнергетики наравне с понятием надежности, многим соотносясь со свойством надежности.

Под безопасностью объекта электроэнергетики понимается его свойство не допускать ситуаций, опасных для людей, энергообъектов, потребителей и окружающей среды.

В целом проблемы обеспечения надежности и безопасности объектов электроэнергетики имеют много общих показателей и влияющих факторов, а также средств обеспечения надёжности и безопасности.

Различаются эти свойства по характеру последствий.

Обеспечение безопасности является прерогативой государства, и требования по её обеспечению излагаются в федеральных законах и технических регламентах, а надёжность обеспечивается состоянием энергоснабжающей системы и системы электроснабжения конкретного потребителя.

Проблема обеспечения надёжности электроснабжения заключается в совокупности объективных закономерностей: отказы в питающей и распределительной сети приводят к ущербу, а увеличение надёжности требует существенных материальных затрат.

Однако за рамками этой проблемы остаётся вопрос системной организации работы энергослужбы предприятия, фирмы по её обеспечению.

Актуальность организационного аспекта обеспечения надёжности подтверждается следующим:

- проблема надёжности трудно понимается администраторами – неспециалистами-электриками: действия по обеспечению надёжности, как правило, предпринимаются только после серии отказов в системе электроснабжения с тяжелыми технико-экономическими последствиями;

- на этапе эксплуатации оценка надёжности осуществляется при выполнении работ по ликвидации конкретного повреждения на основе анализа уже произошедших аварий, технологических нарушений и сбоев, часто с незначительным результирующим эффектом в условиях дефицита времени на принятие оптимальных решений;

- практически отсутствует возможность контроля тенденций изменения надёжности функционирования энергоустановок и прогнозирования эффективности внедряемых и предлагаемых к внедрению мероприятий по увеличению надёжности со стороны экономических служб и руководства организаций;

- практически отсутствует система сбора, обработки и обмена информацией по надёжности между энергослужбами и система внедрения передового опыта эксплуатации, что, имеет и объективную причину – опасность раскрытия коммерческой тайны;

- взаимодействие конечных потребителей с проектными организациями и энергокомпаниями по вопросам надежности сведено к формальному категорированию электроустановок по ПУЭ;

- почти повсеместно наблюдается прогрессирующее катастрофическое старение основного электрооборудования;

- вне крупных городов наблюдается ухудшение качества подготовки, переподготовки и контроля работы персонала энергослужб.