Электроснабжение промышленных предприятий: требования и особенности

Актуальность эффективного электроснабжения на современных промышленных предприятиях связана с динамичностью технологических процессов и необходимостью постоянного совершенствования производства. Гибкость, простота и надежность системы электроснабжения становятся ключевыми требованиями, обусловленными разнообразием отраслевых особенностей промышленных объектов.

Значимость энергетической составляющей в производственном процессе настолько высока, что правильное проектирование электроснабжения в значительной степени определяет экономическую эффективность и конкурентоспособность продукции. При правильном подходе к проектированию каналов электроснабжения, издержки могут быть существенно оптимизированы, что приведет к уменьшению себестоимости производимой продукции.

Особенности проектирования системы электроснабжения на производственных площадках

При проектировании системы электроснабжения на производственных площадках следует руководствоваться конкретными принципами, которые позволят обеспечить бесперебойность работы всех технологических процессов. Рассмотрим основные принципы, которые следует учитывать при построении сети электроснабжения промышленных предприятий.

• Простота и масштабируемость системы. При проектировании системы электроснабжения следует придерживаться принципов простоты и масштабируемости. Система не должна быть слишком сложной, питающие сети не должны быть слишком длинными, а способ прокладки сети должен быть максимально простым. Важно также обеспечить возможность внедрения нового оборудования в сеть, то есть система должна быть масштабируемой.
• Отсутствие перегрузок. Одним из ключевых моментов при проектировании системы электроснабжения является отсутствие перегрузок. При проектировании цехов промышленных предприятий очень важно правильно разместить оборудование в цехах и расположить трансформаторные подстанции. Кроме того, каждый участок должен быть снабжен отдельным распределительным устройством, которое устанавливается рядом с центром нагрузки. Другие потребители и участки не должны иметь возможности подключения к данному устройству, чтобы избежать перегрузки.
• Обеспечение бесперебойного производственного процесса. Важным фактором является обеспечение бесперебойного производственного процесса. Если на производстве есть параллельные технологические потоки, то сеть должна быть построена таким образом, чтобы при выключении одного элемента сети (в случае аварии или ремонта) отключались только те механизмы, которые относятся к данному потоку. Другие технологические потоки при этом должны оставаться в рабочем состоянии.
• Безопасность. Обеспечение безопасности – важный аспект проектирования системы электроснабжения. Все используемое электрооборудование должно иметь степень защиты, соответствующую условиям работы конкретного цеха. При работе с различными веществами и материалами следует соблюдать рекомендации по степени защиты электрооборудования, которые приводятся в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ).

Важно также учитывать класс опасности помещения, в котором размещается электрооборудование. Помещения могут быть со взрыво- и пожароопасными зонами, с химически активной или органической средой, сухими, влажными, сырыми, жаркими или пыльными. Рекомендации по степени защиты электрооборудования в зависимости от условий работы помещения приводятся в ПУЭ.

Все эти факторы должны учитываться на этапе проектирования системы электроснабжения, чтобы обеспечить надежную работу всего производственного комплекса. Если все эти принципы учтены при проектировании системы, значительно повышаются возможности расширения производства, внедрения новых технологий и применения инновационного оборудования.

Основные элементы системы электроснабжения предприятий включают в себя пять составляющих:

1. Источник питания.
2. Линии электропередачи от источника питания к предприятию.
3. Пункт приема электрической энергии.
4. Распределительные сети.
5. Приемники (потребители электроэнергии).

Питающая и распределительная сети составляют основу системы электроснабжения. Питающая сеть обеспечивает передачу электроэнергии от источника питания к пункту приема электрической энергии. Распределительная сеть, в свою очередь, передает электроэнергию от пункта приема к электрооборудованию.

Схемы питания могут быть радиальными, магистральными или смешанными. Магистральная схема предпочтительна для энергоемких производств, машино- и приборостроении, цветной металлургии и экспериментальном производстве. Эта схема обеспечивает питание узлов и мощных потребителей по отдельным линиям, присоединенным к магистрали в различных точках, и является высоконадежной.

Радиальные схемы питания применяются в помещениях с любой средой и подходят для питания сосредоточенных нагрузок и мощных электродвигателей. При такой схеме каждый потребитель соединен с подстанцией или распределительным пунктом по отдельной линии.

Смешанная схема подразумевает использование магистральных линий питания, которые питают ряд пунктов, от которых отходят радиальные линии непосредственно к приемникам. Применяется она там, где требуется питание сосредоточенных нагрузок и мощных электродвигателей.

Требования к электросистемам промышленных предприятий

Помимо вышеперечисленных принципов электроснабжения промышленных предприятий, таких как бесперебойность, экономичность, гибкость, приближенность к источникам питания, минимальное число ступеней трансформации, использование надежных магистральных схем и так далее существуют нормативные требования к электросистемам промышленных объектов.

Источником питания на промышленных предприятиях может быть электростанция, центральная система электроснабжения или собственная станция предприятия. Применение собственной электростанции целесообразно в случаях большого потребления энергии, специальных требований к надежности системы электроснабжения и удаленности предприятия от энергосистемы.

Требования к источникам питания:

1. На промышленных предприятиях с электроприемниками класса I и II должно быть два и более независимых взаимно резервируемых источника питания.
2. Для электроприемников особой группы класса I должен быть предусмотрен третий независимый источник питания.
3. Питание энергоемких предприятий от сетей энергосистемы должно осуществляться при напряжении 110 В или 220 В.
4. Предприятия с незначительной нагрузкой могут работать при напряжении 6, 10 В или реже 35 кВ.
5. При малой нагрузке достаточно напряжения 0,4 кВ от сетей энергосистемы или соседнего предприятия.
6. Распределительная сеть промышленных предприятий должна работать на напряжении 10 кВ, в некоторых случаях – 6 кВ, а энергоемкие объекты – на напряжении 110 кВ.

Если приемники электроэнергии компактно расположены, то можно обойтись одним приемным пунктом. Два приемных пункта выбираются в следующих случаях:

1. При наличии на предприятии двух и более относительно мощных групп потребителей.
2. При повышенных требованиях к надежности питания электроприемников класса I.
3. При поступательном развитии предприятия для питания нагрузок второй очереди.

Существует множество нормативных актов, которые регулируют требования к электроснабжению различных типов объектов. Особое внимание следует уделять проектированию электроснабжения, так как любые ошибки на этом этапе могут привести к проблемам в дальнейшей эксплуатации всего предприятия. К числу многих документов, которые следует учитывать в процессе проектирования электроснабжения промышленных объектов, относятся, в частности, Правила устройства электроустановок (ПУЭ), НТП ЭПП-94, СН 357-77, СНиП 3.05.06-85 и ГОСТ 30852.0-2002 (МЭК 60079-0:1998).

При проектировании системы электроснабжения промышленных предприятий необходимо учитывать ряд основных параметров. В первую очередь следует определить электротехнические нагрузки групп электротехнических приемников, узлов нагрузок и всего предприятия в целом, структуру системы электроснабжения (число и место размещения всех элементов системы), а также рациональное напряжение для питающей и распределительной сетей.

Важно также учесть способ транспорта электроэнергии в сетях питания и распределения, а также конструктивное исполнение электроустановок и электрооборудования. Наконец, необходимо обеспечить технические средства для обеспечения электробезопасности при эксплуатации системы электроснабжения.

Качественно выполненный этап проектирования позволит избежать таких проблем, как увеличение сметы при монтаже и «наползание» разных инженерных сетей друг на друга. Тщательная проработка деталей проекта поможет минимизировать доработки при монтаже и интегрировать все инженерные системы между собой.

Проектирование и эксплуатация систем электроснабжения промышленных предприятий являются многофункциональной и трудоемкой задачей. В связи со всё более сложными технологиями и оборудованием, требования к качеству электрической энергии и надежности электроснабжения постоянно повышаются. Для решения поставленных задач используется вычислительная техника, а также требуется высокий профессионализм.

Фото: freepik.com