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.

Основные элементы системы электроснабжения предприятий включают в себя пять составляющих:

1. Источник питания.
2. Линии электропередачи от источника питания к предприятию.
3. Пункт приема электрической энергии.
4. Распределительные сети.
5. Приемники (потребители электроэнергии).

Питающая и распределительная сети составляют основу системы электроснабжения. Питающая сеть обеспечивает передачу электроэнергии от источника питания к пункту приема электрической энергии. Распределительная сеть, в свою очередь, передает электроэнергию от пункта приема к электрооборудованию.

Схемы питания могут быть радиальными, магистральными или смешанными. Магистральная схема предпочтительна для энергоемких производств, машино- и приборостроении, цветной металлургии и экспериментальном производстве. Эта схема обеспечивает питание узлов и мощных потребителей по отдельным линиям, присоединенным к магистрали в различных точках, и является высоконадежной.

Радиальные схемы питания применяются в помещениях с любой средой и подходят для питания сосредоточенных нагрузок и мощных электродвигателей. При такой схеме каждый потребитель соединен с подстанцией или распределительным пунктом по отдельной линии.

Смешанная схема подразумевает использование магистральных линий питания, которые питают ряд пунктов, от которых отходят радиальные линии непосредственно к приемникам. Применяется она там, где требуется питание 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