У навчальному посібнику викладено результати багаторічних спостережень і досліджень, виконаних Ю.Т. Разумним, на прикладі вугільних шахт, що дозволяють обгрунтовано підвищити стійкість і економічність систем їхнього енергозабезпечення. Представлено стосовно удосконалення режиму електроспоживання на шахтах реальні рішення, які відповідають світовому досвіду. Основою дослідження цих режимів є графіки електричного навантаження і встановлення зв’язків із технологією. У результаті вивчення технологічних процесів у автора існувала можливість шляхом уведення додаткових пристроїв змінювати режими видобутку й транспортування вугілля, а також головного водовідливу. На технологічній основі пропонується здійснювати моделювання графіків електричного навантаження для будь-яких умов електропостачання.

Електропостачання шахт частіше здійснюється від енергопостачальних організацій централізованих енергосистем. Взаємовідношення між споживачами й енергопостачальними організаціями визначені у “Правилах користування електричною енергією” (далі Правила) [1]. Ними встановлюються умови щодо дотримання режимів електроспоживання і регулювання добового графіка навантажень підприємства. Електропостачальна організація погоджує також договірні значення електричної потужності, що споживач заявляє і повинен виконувати в періоди максимуму активних навантажень в енергосистемі. Години максимуму навантажень фіксуються в договорі і не повинні перевищувати наступних установлених на добовому інтервалі часу значень: з жовтня по березень: ранком - 2 години, увечері - 4 години; із квітня по вересень: ранком - 3 години, увечері - 2 години. При диференційованому тарифі також установлюються періоди часу, у межах яких різна оплата споживаної електроенергії.

Зазначені вимоги до регулювання добового графіка навантаження підприємства автор справедливо відносить до режимних (тарифних) обмежень електропостачання на добовому інтервалі. При цьому вказує, що збиток виробництву у виді переплати за користування електроенергією може складати від 80 до 400 тис. доларів у рік на одну шахту.

За браком резерву генеруючих потужностей та при відмовах устаткування електропостачальна організація може виконувати часткове відключення споживачів від живильної мережі. У разі потреби виконується відключення навантажень споживача до рівня аварійної й технологічної броні.

Перераховані обмеження автор відносить до аварійних і зазначає, що їхня тривалість досягає декількох діб, перевищуючи за цим показником режимні обмеження, здійснювані на добовому інтервалі. Очікуваний збиток виробництву від обмежень електропостачання цього виду складає до 400 тис. доларів у рік на одну шахту.

Правила встановлюють умови електропостачання при форс-мажорних обставинах як надзвичайну й нездоланну за даних умов силу (стихія, страйк, оголошена чи неоголошена війна, терористичний акт, блокада, революція, повстання, масові хвилювання, демонстрація, акт вандалізму, землетрус, повінь тощо), яка є обгрунтуванням і звільняє енергопостачальну організацію від відповідальності за невиконання зобов’язань. Зазначені обставини продиктовані реальною ймовірністю появи такої події. При цьому електропостачальна організація звільняє себе від матеріальної відповідальності перед споживачем за недопоставку електричної енергії, викликану форс-мажорними обставинами, що не передбачені в проектній та іншій нормативній документації. Обмеження цього виду в Правилах класифіковані як надзвичайні. Вони можуть бути тривалими й глибокими, аж до повного відключення підприємства. У результаті не забезпечується аварійна броня електропостачання і, отже, порушується усталена робота підприємства. Розрахований автором збиток, що очікується при такому виді обмежень, коливається від 6 до 46 млн. доларів на одну шахту за одну подію. До надзвичайних обмежень варто віднести також обмеження, обумовлені неможливістю забезпечити енергетичну безпеку.

Енергетична безпека вугільних шахт має особливо важливе значення, тому що трудящі знаходяться в підземних умовах, обводненому й метановмісному середовищі і, як правило, позбавлені можливості виходу на поверхню при відключенні електроенергії. Крім цього, створюються реальні передумови до виходу з ладу дорогого технологічного устаткування й механізмів, що значно знижує стійкість роботи шахти навіть при відновленні електропостачання. У зимовий час при мінусових температурах і тривалій перерві електропостачання з’являється загроза обмерзання стовбура, який подає повітря. Зазначені наслідки мали місце в різні роки на різних шахтах. У книзі подані й економічно обгрунтовані технічні рішення щодо забезпечення енергетичної безпеки шахт.

У Правилах указується, що в окремих випадках визначається необхідність розробки варіанта спорудження теплоелектроцентралі (ТЕЦ) на базі споживання теплової енергії чи розробки варіанта схеми живлення енергосистеми. Спорудження ТЕЦ може виявитися дуже доцільним, тому що мається власне паливо (вугілля), а теплові навантаження найближчих шахт забезпечать економічність системи за рахунок відмовлення від дрібних, менш економічних шахтних котелень. Якщо рішення про спорудження ТЕЦ будуть економічно виправдані, тоді буде забезпечена аварійна й технологічна броня електропостачання. Такі системи діють на металургійних та інших підприємствах і в організаціях. Різні аспекти проблеми забезпечення сталого електропостачання та шляхи їхнього рішення викладені в численних публікаціях [2-8], у яких висвітлюються питання підвищення усталеної роботи об’єктів у воєнний час, застосування резервних джерел живлення, інтеграції централізованого й децентралізованого виробництва електроенергії, визначення збитку від обмеження електропостачання споживачів з урахуванням їх адаптації до обмежень та ін. Дуже важливим є створення технологічних та енергетичних передумов із метою адаптації виробництва при обмеженнях електропостачання. Тому умови сучасного розвитку економіки вимагають комплексного розгляду й економічно виправданих витрат для забезпечення енергією підприємств при різних умовах обмежень електропостачання.

Виконаний автором аналіз усіх електроприймачів вугільної шахти щодо категорій надійності електропостачання показав, що окремі електроприймачі (наприклад, головний водовідлив), які відносяться до першої категорії надійності електропостачання, можуть без збитку допускати перерву, котра значно перевищує час дії автоматичних пристроїв. Окремі електроприймачі третьої категорії надійності (наприклад, очисний вибій) при тривалій перерві в електропостачанні необхідно відносити до аварійної броні. Спостереженнями та виконаним аналізом і спеціальними розрахунками встановлено, що допустимий час перерви в електропостачанні механізмів очисного вибою залежить від багатьох факторів і складає від 1,5 до 25 діб і більше. Допустима перерва в електропостачанні, що відноситься до аварійної броні споживачів, коливається в широких межах - від десятків хвилин до десятків діб. Тому сумарна потужність усіх електроприймачів аварійної броні електропостачання - це складна функція від тривалості перерви електропостачання, що залежить також від способу підсумовування окремих потужностей електроприймачів аварійної броні. Як показують результати досліджень автора, мінімізувати сумарну потужність аварійної броні електропостачання краще методами імітаційного моделювання на технологічній основі конкретного підприємства.

Споживачі-регулятори на діючих шахтах, указує автор, не використовуються для вирівнювання графіка електричного навантаження на інтервалах часу між максимумами навантажень в енергосистемі, а також не виконується мінімізація потужності аварійної броні електропостачання. Це підтверджується ростом нерівномірності графіків електричних навантажень на тих вугільних шахтах, де здійснюється регулювання режимів електроспоживання. Через це необхідно збільшувати пропускну здатність окремих елементів системи електропостачання, щоб уникнути їхнього перевантаження і не допустити зниження надійності постачання електричної енергії.

Регулювання режимів електроспоживання на шахті повинно бути спрямовано не тільки на зниження максимумів навантажень енергосистеми, але й на поліпшення техніко-економічних показників власного електрогосподарства при тарифних і аварійних обмеженнях, підвищення надійності електропостачання та сталості роботи виробництва в надзвичайних умовах.

В одному із завершальних розділів показано, як відноситися до ефективності регулювання режимів електроспоживання для всіх можливих обмежень електропостачання, у тому числі при оснащенні галузі вугільної промисловості автономними джерелами енергії, що представляють децентралізовані енергосистеми. Комплексний розгляд усіх енергетичних станів підприємства дозволив визначити високу ефективність регулювання режимів електроспоживання для усіх видів обмежень і умов електропостачання. Отже, на основі ідей теорії катастроф представлено ряд можливих станів енергозабезпечення вугільної шахти при всіх припустимих обмеженнях електропостачання.

Автор - Ю.Т. Разумний - є відомим вченим і фахівцем у галузі електропостачання промислових підприємств, він представив оригінальні рішення стосовно забезпечення енергетичної безпеки шахт. Матеріал книги якісно доповнює існуючі підручники, посібники та монографії з електропостачання новими результатами досліджень, що відповідають сучасним вимогам.

Книга, у першу чергу, необхідна студентам за фахом “електропостачання” як навчальний посібник, а також корисна аспірантам і фахівцям у галузі електропостачання й енергозбереження.

Г.Г. Півняк, ректор Національної гірничої академії України, академік НАН України, доктор технічних наук, професор