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 промышленных площадок

Какие принципы необходимо учитывать при проектировании системы электроснабжения промышленных предприятий?

1. Простота и масштабируемость. Важно, чтобы система снабжения была простой, не имела многоступенчатой структуры, а питающие сети были проложены максимально простым способом. Также система обязана обеспечивать возможность внедрения нового оборудования и расширения производства.

2. Отсутствие перегрузок. Расположение оборудования в цехах и трансформаторных подстанциях должно быть продуманным, а каждый участок должен быть обеспечен отдельным распределительным устройством рядом с центром нагрузки. Также необходимо предотвращать возможность подключения других потребителей и участков к данному устройству, чтобы избежать перегрузки.

3. Обеспечение бесперебойного производственного процесса. При проектировании системы необходимо учитывать возможность отключения одного элемента сети в случае аварии или ремонта, чтобы отключались только те механизмы, которые относятся к этому потоку. Важно сохранять в работоспособном состоянии другие технологические потоки.

4. Безопасность. Электрооборудование должно обладать степенью защиты, соответствующей условиям работы конкретного цеха.

   Производственные помещения делятся на несколько классов опасности, например, на помещения со взрыво- и пожароопасными зонами, с химически активной или органической средой, на сухие, влажные, сырые, жаркие, пыльные помещения. Степень защиты электрооборудования в зависимости от среды приводится в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ).

При учете всех этих факторов в проектировании системы электроснабжения повышаются возможности расширения производства, внедрения новых технологий и инновационного оборудования.

Основными элементами системы электроснабжения предприятия являются:

1. Источник питания - это устройство, которое обеспечивает электрическую энергию для работы электрооборудования.
2. Линии электропередачи от источника питания к предприятию - это линии, которые соединяют источник питания с пунктом приема электрической энергии.
3. Пункт приема электрической энергии - это устройство, которое принимает электрическую энергию от линий электропередачи и распределяет ее по распределительным сетям.
4. Распределительные сети - это линии, которые подводят электроэнергию от пунктов приема непосредственно к электрооборудованию.
5. Приемники (потребители электроэнергии) - это устройства, которые используют электрическую энергию для своей работы.

Основные составные части системы электроснабжения - это питающая и распределительная сети. Питающая сеть состоит из линий, отходящих от источника питания к пункту приема электрической энергии. Распределительные сети, в свою очередь, состоят из линий, подводящих электроэнергию от пунктов приема непосредственно к электрооборудованию.

В зависимости от схемы питания, могут быть использованы радиальные, магистральные или смешанные схемы. Магистральная схема подразумевает питание узлов и мощных потребителей по отдельным линиям, присоединенным к магистрали в различных точках. Эта схема электроснабжения подходит для энергоемких производств в машино- и приборостроении, цветной металлургии, экспериментальном производстве, а также в помещениях с нормальной средой и достаточно равномерным распределением оборудования.

Радиальные схемы питания, в свою очередь, применяются в помещениях с любой средой, где каждый потребитель соединяется с подстанцией или распределительным пунктом по отдельной линии. Смешанные схемы питания, в свою очередь, используются там, где каждая магистраль питает ряд пунктов, от которых отходят радиальные линии непосредственно к приемникам. Радиальные схемы используют для питания 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).

Современные промышленные предприятия не могут функционировать без электрической энергии, которая является одним из главных источников энергии на производстве. При проектировании системы электроснабжения необходимо учитывать ряд важных параметров.

Одним из главных критериев является электротехническая нагрузка. На этапе проектирования необходимо определить нагрузки групп электротехнических приемников, узлов нагрузок и всего предприятия в целом. Также для успешной реализации проекта важна структура системы электроснабжения. Необходимо определить число и место размещения всех элементов системы, а также рациональное напряжение питающей и распределительной сетей.

Существует несколько способов транспорта электроэнергии в сетях питания и распределения. Конструктивное исполнение электроустановок и электрооборудования также играет важную роль в качественном выполнении проекта. Кроме того, технические средства для обеспечения электробезопасности при эксплуатации системы электроснабжения являются неотъемлемой частью проектирования.

Качественно выполненный проект способен избавить от таких распространенных проблем, как увеличение сметы при монтаже и «наползание» разных инженерных сетей друг на друга. Тщательная проработка деталей проекта позволяет минимизировать доработки при монтаже и интегрировать все инженерные системы между собой.

Проектирование и эксплуатация систем электроснабжения промышленных предприятий является многофункциональной и трудоемкой задачей. В этой сфере постоянно вводятся новые технологии и оборудование, что усложняет ее.

Для успешного выполнения поставленных задач необходимо применение вычислительной техники, а также высокий профессионализм. Требования к качеству электрической энергии и надежности электроснабжения также неуклонно повышаются и являются важными аспектами при проектировании системы электроснабжения.

Фото: freepik.com