Электроснабжение промышленных предприятий: требования и особенности

В условиях динамичности технологических процессов и периодического совершенствования производства, эффективная система электроснабжения современных предприятий предъявляет повышенные требования к гибкости, простоте и надежности. Проектирование каналов электроснабжения должно учитывать индивидуальные особенности различных промышленных объектов организаций.

Как равноправный компонент производственного процесса, электроэнергия играет важную роль в сокращении издержек и оптимизации стоимости производства на промышленных предприятиях. Как следствие, правильно спроектированное электроснабжение оказывает существенное влияние на общую экономическую эффективность предприятия.

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