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 в системе электроснабжения предприятий являются:

1. Источник питания.
2. Линии электропередачи от источника питания до предприятия.
3. Пункт приема электрической энергии.
4. Распределительные сети.
5. Приемники - потребители электроэнергии.

Питающая и распределительная сети являются главными компонентами в системе электроснабжения. Питающая сеть представляет собой линии, идущие от источника питания к пункту приема электрической энергии. Распределительные сети - это линии, которые направляют электроэнергию от пунктов приема напрямую к оборудованию.

При этом, существуют различные схемы питания - магистральные, радиальные и смешанные. Магистральная схема предполагает, что узлы и мощные потребители получают питание отдельными линиями, которые соединены с магистралью в разных точках. Эта схема наиболее выгодна для энергоемких производств, таких как машино- и приборостроение, цветная металлургия и экспериментальное производство.

Радиальные схемы питания используются в помещениях с любой средой. При данной схеме каждый потребитель соединяется с подстанцией или распределительным пунктом по отдельной линии. Схема актуальна для питания сосредоточенных нагрузок и мощных электродвигателей.

Смешанная схема подразумевает, что каждая магистраль питает ряд пунктов, от которых отходят линии непосредственно к приемникам - радиальные линии. Эта схема применяется для помещений с приблизительно равномерным распределением оборудования.

Таким образом, при выборе схемы питания, необходимо учитывать особенности помещения и характер нагрузки на оборудование для обеспечения максимальной надежности и производительности системы электроснабжения предприятия.

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