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 электроснабжения производственных площадок: что необходимо учитывать при проектировании системы электроснабжения промышленных предприятий.

1. Простота и масштабируемость. Система электроснабжения промышленных предприятий должна быть максимально простой и масштабируемой. Ее не следует делать многоступенчатой, а питающие сети не должны быть длинными. Кроме того, она должна обеспечивать возможность внедрения нового оборудования.

2. Отсутствие перегрузок. Важное значение имеет не только размещение оборудования в цехах, но и расположение трансформаторных подстанций. 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 во избежание перегрузки.

3. Бесперебойный производственный процесс. При наличии параллельных технологических потоков сеть должна быть настроена таким образом, чтобы при необходимости отключения одного элемента сети (в случае аварии, с целью ремонта) отключались только те механизмы, которые относятся к данному потоку. Другие технологические потоки при этом должны оставаться в рабочем состоянии.

4. Безопасность. Все используемое электрооборудование должно соответствовать условиям работы конкретного цеха и иметь степень защиты, необходимую в данном случае.

Также необходимо учитывать класс опасности производственных помещений, которые могут быть с взрыво- и пожароопасными зонами, с химически активной или органической средой, а также сухие, влажные, сырые, жаркие и пыльные помещения. Рекомендации по степени защиты электрооборудования в зависимости от среды приводятся в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ).

Учитывая все эти факторы на этапе проектирования системы, можно повысить возможности расширения производства, внедрения новых технологий и применения 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).

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