Закон от отрасли отстал

Некоторые проблемные вопросы электроснабжения угольных предприятий Кузбасса


Масштабная авария в кузбасской энергосистеме, произошедшая 26 января 2014 года на двухцепной ВЛ-110 кВ: ПС 110/35/6 кВ «Беловская» — ПС 110/35/6 кВ «Новоленинская», повлекшая остановку 7 угольных шахт и эвакуацию более тысячи человек подземного персонала, является крупнейшей аварией в энергосистемах Российской Федерации за последние десятилетия, приведшая к массовой остановке угольных предприятий. К счастью, обошлось без человеческих жертв, однако развитие данной аварии вполне могло привести к гибели людей на шахтах. О причинах данной аварии, а также о проблемных вопросах электроснабжения угольных предприятий Кузбасса (опасных производственных объектов — ОПО) и пойдет речь в данной статье.

Административные вопросы и планирование технологического присоединения опасных производственных объектов — угольных шахт Кузбасса

Кузбасская энергосистема является уникальной в Российской Федерации в части количества присоединенных к различным сетевым организациям опасных производственных объектов — угольных шахт и разрезов. Во многом данная энергосистема и развивалась благодаря угольной отрасли Кузбасса. Не было бы развития горного (угольного) производства в Кузбассе — не расширялась бы и кузбасская энергосистема.

В советский период перспективным развитием кузбасской энергосистемы в части присоединения новых угольных предприятий занимался головной отраслевой проектно-изыскательский институт «Кузбассгипрошахт» в Кемерове. Данным институтом разрабатывалась генеральная схема перспективного развития электроснабжения конкретного угольного месторождения, она согласовывалась со всеми заинтересованными организациями, количество которых в советский период было значительно меньше, чем в настоящее время. Угольные объединения (за редким исключением) имели территориальный принцип размещения предприятий — «одно угольное месторождение — одно угольное объединение». Соответственно для угольного месторождения предусматривалась районная ГПП (главная понизительная подстанция), размещаемая, как правило, в географическом центре предполагаемой электрической нагрузки разрабатываемого месторождения. Центр электрической нагрузки определялся специализированным горным институтом и учитывал плановое перспективное развитие всех предприятий конкретного угольного месторождения.

Следует отметить, что в советский период отсутствовали требования нормативных документов (например, ВСН 12.25.003-80 «Инструкции по проектированию электроустановок угольных шахт, разрезов и ОФ) в части обеспеченности угольных предприятий — опасных производственных объектов автономными источниками электроснабжения для электропотребителей «особой» группы надежности электроснабжения. Да и уровень энерговооруженности (количество и мощность электроустановок) угольных предприятий был значительно ниже.

В то же время при разработке генеральных схем электроснабжения угольных месторождений неукоснительно соблюдались требования нормативных документов в части обеспечения надежности категорийных электропотребителей, к которым относятся все угольные предприятия. А сами технические решения по внешнему электроснабжению угольных предприятий разрабатывались исключительно специалистами электромеханических отделов угольных проектных институтов, имеющих соответствующие знания и многолетний опыт разработки подобных проектов.

После развала СССР ситуация изменилась коренным образом. Прежде всего исчез территориальный принцип организации угольных компаний. На одном угольном месторождении может находиться десяток угольных предприятий, принадлежащих различным собственникам. Соответственно каждая угольная компания имеет собственный бюджет, собственные задачи по объемам добычи угля и самостоятельно решает вопросы технологического присоединения к различным электросетевым организациям, присутствующим на рынке электроэнергии.

Хочется отметить международный тренд роста электропотребления при угольном производстве, связанный с резким увеличением объема производства, применением новых, высокопроизводительных комплексов, систем автоматизации и механизации технологических процессов, строительством обогатительных фабрик на промплощадках шахт и разрезов, повсеместным применением электрифицированного железнодорожного транспорта для перевозки произведенной товарной продукции (угля).

Общее увеличение электропотребления значительного количества перспективных угольных предприятий в нулевые годы XXI века сразу привело к дефициту мощности данных производств и потребовало быстрого ввода в эксплуатацию дополнительных объектов электросетевого хозяйства Кузбасса, прежде всего находящихся в ведении системообразующей распределительной компании — филиала ОАО «МРСК Сибири» — «Кузбассэнерго — РЭС», ныне входящей в состав ОАО «Россетей». Однако «опережающего строительства» объектов электросетевого хозяйства, необходимых для реконструкции и нового строительства перспективных угольных предприятий, со стороны электросетевых организаций, гарантирующих поставщиков электроэнергии, не наблюдалось. В ряде случае (участки «Жерновский-1» и «Жерновский-3» и другие Талдинского угольного месторождения) отсутствие возможности технологического присоединения электросетей новых шахт к сетям гарантирующих поставщиков электроэнергии привело к «заморозке» строительства новых предприятий. Конкурсы на недропользование были проведены, а предприятия — не строятся, соответственно нет дополнительной налогооблагаемой базы, новых рабочих мест, развития производства и так далее. Причина в одном: после развала СССР в Кузбассе отсутствует как таковая головная проектная организация, отвечающая за развитие перспективного планирования сетей электроснабжения угледобывающих предприятий.

Планирование развития электросетевого хозяйства Кузбасса в интересах угольных предприятий осуществляется по «заявочному» принципу. Обратилась угольная компания или отдельное предприятие в электросетевую компанию — данная сетевая компания начала заниматься вопросами технологического присоединения. Не обратилась угольная компания в электросетевую компанию — никто перспективным планированием развития энергосистемы для данного угледобывающего района не занимается.

Использование «отпаечных» схем технологического присоединения ОПО

«Заявочный» принцип технологического присоединения шахт и разрезов не только фактически похоронил перспективное планирование развития энергосистемы угольных месторождений в Кузбассе, но и ввел порочную практику повсеместного внедрения «отпаечных» схем присоединения, напрямую влияющих на безопасность производства. Особенно наглядно неприемлемый подход использования «отпаечных» схем присоединения опасных производственных объектов отразился в упомянутой аварии 26.01.2014 года, когда фактическое время устранения аварии составило более 13 часов, были погашены 4 подстанции, обесточено 7 опасных производственных объектов, эвакуировано на поверхность более тысячи человек подземного персонала. Необходимо указать, что данная авария с масштабным развитием была не первой на линии ВЛ-110 кВ ПС «Беловская» — ПС «Новоленинская». Так, 28.05.2002 года в результате стихийного бедствия (урагана) на данной линии обрушилась опора. Также пострадали 4 угольные шахты. Также эвакуировался подземный персонал. Однако на тот период количество присоединенных по «отпаечным» схемам подстанций к данной ВЛ было меньше. Отсутствовали подстанция 110/6/6,3 кВ «Костромовская» и подстанция 110/6/6,3 кВ «Заречная-Новая», введенные в эксплуатацию в 2007-2008 годах, то есть уже после аварии 28.05.2002 года. До сих пор сетевой организацией никаких выводов о необходимости реконструкции данной ВЛ-110 кВ в части обеспечения заявленной 2-й категории надежности для присоединенных опасных производственных объектов не сделано. Линия приведена в доаварийное состояние. И всё.

Еще хуже обстоят дела с другой проблемной линией: ПС 220 ЗСМК-1,2 — ПС 110/10 кВ «Сидоровская» в Новокузнецком районе Кемеровской области. Данная линия является двухцепной, а ПС 110/10 кВ «Сидоровская» является сельской «тупиковой» подстанцией, не предназначенной для электроснабжения опасных производственных объектов.

К данной линии по «отпаечной» схеме присоединена ПС 110/35/6 кВ «Юбилейная» шахты «Полосухинская». От данной ПС питаются сети шахт: «Антоновская», «Большевик», «Юбилейная» и обогатительной фабрики «Юбилейная», также относящейся к опасным производственным объектам. В результате любого воздействия на двухцепную ВЛ 110 кВ произойдет гашение сразу пяти опасных производственных объектов с непредсказуемыми последствиями. Более того, так как линия предназначена для питания «тупиковой» сельской подстанции, на ней невозможно изменить схему технологического присоединения подстанции «Юбилейная» шахты «Полосухинская», по сути являющейся главной понизительной подстанцией данного угольного района, с «отпаечной» на «шлейфовый заход».

Все выше перечисленные факты говорят об отсутствии как такового перспективного планирования развития кузбасской энергосистемы в интересах угольных предприятий, составляющих основу экономики Кузбасса. Присоединение опасных производственных объектов зачастую осуществляется без учета соблюдения требований по надежности электроснабжения.

Обеспеченность автономными источниками электроснабжения шахт Кузбасса

Масштабная авария в кузбасской энергосистеме 26.01.2014 года выявила несколько острых проблемных вопросов, один из которых — выполнение требований правительства РФ №861 от 27.12.2004 в действующей редакции в части обеспеченности шахт автономными источниками электроэнергии требуемой мощности.

Для электроснабжения электроприемников «особой» группы и «аварийной брони» на шахтах и разрезах должны использоваться автономные источники электроэнергии требуемой мощности. Зачастую суммарная мощность данных электроприемников превышает 4 МВА для отдельной шахты. А бывает, что мощность данных электропотребителей составляет от 9 до 15 МВА для крупных шахт. Таким образом, мощность автономной энергоустановки шахты приближается к мощности малой ТЭЦ.

Причем в постановлении правительства РФ №861 от 27.12.2004 говорится именно об «автономном источнике», а не о «3-м источнике», под которым понимается отдельная фидерная линия от «другой» подстанции территориальной сетевой организации.

Реальных видов «автономных» источников электрической энергии в условиях Кузбасса может быть три: угольная ТЭЦ малой мощности (5-15 МВт), дизельная установка или газогенераторная установка, работающая на метане, извлекаемом из различных дегазационных систем шахты.

По нашему мнению, строительство малой угольной ТЭЦ на каждом угольном предприятии является абсолютно неприемлемым техническим решением ввиду огромных финансовых затрат, связанных как со строительством, так и с последующей эксплуатацией данного объекта.

По вопросу использования газогенераторных установок в качестве автономных источников на шахтах можно сделать однозначный вывод: в настоящее время в Кузбассе устанавливать газогенераторное оборудование, использующее полученный метан из угольных пластов в качестве топлива, для надежного электроснабжения электропотребителей «особой» группы и «аварийной брони» на шахтах нельзя. Причина: отсутствие гарантированного поступления шахтного метана как топлива для шахтной газогенераторной установки.

Остается одно — «старый добрый дизель», который на самом деле и является фактически единственным автономным источником электрической энергии, который можно реально применять на шахтах Кузбасса в настоящее время.

Однако, по нашему мнению, вопрос об использовании вместо автономного источника (дизеля) «3-го источника», под которым понимается отдельная фидерная линия от «другой» подстанции сетевой организации, не потерял актуальности. При определенных условиях 3-й, независимый, фидер может гарантированно заменить автономный источник.

По объективным и субъективным причинам 3-й, независимый, фидер на шахте гораздо надежнее и эффективнее дизеля. Вопрос находится в плоскости изменения положений правительства РФ №861 от 27.04.2012, а также иной нормативной документации.

В любом случае, в настоящее время требования положений правительства РФ №861 от 27.04.2012 по обеспеченности автономными источниками электроэнергии требуемой мощности на шахтах Кузбасса практически не выполняются.

Система аварийного отключения нагрузки (САОН) в энергосистеме и ее использование

применительно к шахтам

В Кузбасской энергосистеме присутствует и развивается система аварийного отключения нагрузки. Данная система предназначена для автоматического поэтапного отключения нагрузки при возникновении аварийной ситуации в энергосистеме. Мы отдаем себе отчет в том, что использование САОН для отключения нагрузки в энергосистеме вообще и опасных производственных объектов в частности является событием. То есть САОН вообще может никогда не использоваться. Однако, учитывая гипотетическую возможность использования САОН применительно к электропотребителям ОПО (шахт), по нашему мнению, необходимо согласовать действующую нормативную документацию по САОН для отрасли «энергетика» с нормативной документацией, действующей для угольной отрасли Российской Федерации, в части внешнего электроснабжения шахт и разрезов.

Внесение изменений в действующую НТД угольной отрасли РФ по вопросам внешнего электроснабжения ОПО

Вопросы, рассматриваемые нами в данной статье, напрямую касаются нормативно-технической документации, регламентирующей строительство и реконструкцию сетей внешнего электроснабжения угольных предприятий не только Кузбасса, но и всей Российской Федерации.

Основным документом, регламентирующим технические решения по строительству и реконструкции объектов внешнего электроснабжения угольных предприятий, должны являться «Правила безопасности в угольных шахтах». Однако в данном документе раздел «Внешнее электроснабжение шахт» отсутствует как таковой. Самым высоким классом напряжения, рассматриваемым данными ПБ, является класс 10 кВ. Между тем на современных шахтах присутствуют подстанции класса напряжения до 220 кВ включительно. Технические решения по проектированию, строительству и эксплуатации данных объектов электросетевого хозяйства, непосредственно относящихся к объектам поверхности угольных предприятий, определяются различными ведомственными документами, зачастую противоречащими друг другу или допускающими двоякое толкование содержащихся положений.

По нашему мнению, в «Правилах безопасности в угольных шахтах» должен содержаться отдельный раздел «Внешнее электроснабжение», регламентирующий основные технические решения по проектированию, строительству и эксплуатации объектов электросетевого хозяйства угольных предприятий. В том числе и по проблемным вопросам, отраженным в настоящей статье.

Дмитрий Кудряшов

PS  Редакция «УК» приглашает к детальному и открытому обсуждению затронутых в материале проблемных вопросов представителей всех заинтересованных организаций и отдельных специалистов, профессионально занимающихся вопросами внешнего электроснабжения различных угольных предприятий Российской Федерации. Ждем ваших материалов на адрес редакции, на электронный адрес, на адрес сайта «УК».


СГИ Тимофеева