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 электросетям на промышленных объектах

Кроме основных принципов электроснабжения на промышленных предприятиях, таких как бесперебойность, экономичность, гибкость, приближенность к источникам питания, минимальное число трансформаторных подстанций и использование надежных магистральных схем, также существуют определенные нормативные требования к электросетям на промышленных объектах.

Источником питания может стать электрическая станция центральной системы электроснабжения или собственная станция предприятия. Если энергопотребление велико, если есть специальные требования к питанию или если предприятие находится в удаленном районе, то необходима собственная электростанция.

Требования к источникам питания следующие:

1. На промышленных объектах с электроприемниками I и II категорий должно быть не менее двух независимых взаимно резервируемых источников питания.
2. В случае электроприемников особой группы I категории должен быть предусмотрен третий независимый источник питания.
3. Питание энергоемких предприятий следует осуществлять при напряжении 110 или 220 кВ.
4. Предприятия с незначительной нагрузкой могут работать при напряжении 6, 10 и реже 35 кВ.
5. Если нагрузка мала, достаточно напряжения 0,4 кВ от сетей энергосистемы либо от соседнего предприятия.
6. Распределительная сеть на промышленных объектах должна работать на напряжении 10 кВ, а в особых случаях — на напряжении 6 кВ и 110 кВ для энергоемких объектов.

Один приемный пункт может быть обеспечен, если электроприемники компактно размещены. Однако, если на предприятии есть две или более относительно мощных обособленных групп потребителей, если есть повышенные требования к надежности устройства I категории или если предприятие будет развиваться поэтапно для питания нагрузок второй очереди, то необходимо иметь два приемных пункта.

Существует множество нормативных документов, которые регулируют требования к электроснабжению на различных промышленных объектах. На промышленных предприятиях можно выделить следующие документы:

• Правила устройства электроустановок (ПУЭ);
• НТП ЭПП-94. Нормы технологического проектирования. Проектирование электроснабжения промышленных предприятий;
• СН 357-77. Инструкция по проектированию силового и осветительного электрооборудования промышленных предприятий;
• СНиП 3.05.06-85. Электротехнические устройства;
• ГОСТ 30852.0-2002 (МЭК 60079-0:1998). Межгосударственный стандарт. Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 0. Общие требования НТП ЭПП 94. Проектирование электроснабжения промышленных предприятий.

Проектирование электроснабжения играет ключевую роль при вводе в эксплуатацию промышленных объектов. Поэтому любые ошибки на этапе проектирования могут привести к проблемам в функционировании всего предприятия.

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