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 на производственных площадках

При проектировании системы электроснабжения на производственных площадках следует руководствоваться конкретными принципами, которые позволят обеспечить бесперебойность работы всех технологических процессов. Рассмотрим основные принципы, которые следует учитывать при построении сети электроснабжения промышленных предприятий.

• Простота и масштабируемость системы. При проектировании системы электроснабжения следует придерживаться принципов простоты и масштабируемости. Система не должна быть слишком сложной, питающие сети не должны быть слишком длинными, а способ прокладки сети должен быть максимально простым. Важно также обеспечить возможность внедрения нового оборудования в сеть, то есть система должна быть масштабируемой.
• Отсутствие перегрузок. Одним из ключевых моментов при проектировании системы электроснабжения является отсутствие перегрузок. При проектировании цехов промышленных предприятий очень важно правильно разместить оборудование в цехах и расположить трансформаторные подстанции. Кроме того, 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, чтобы избежать перегрузки.
• Обеспечение бесперебойного производственного процесса. Важным фактором является обеспечение бесперебойного производственного процесса. Если на производстве есть параллельные технологические потоки, то сеть должна быть построена таким образом, чтобы при выключении одного элемента сети (в случае аварии или ремонта) отключались только те механизмы, которые относятся к данному потоку. Другие технологические потоки при этом должны оставаться в рабочем состоянии.
• Безопасность. Обеспечение безопасности – важный аспект проектирования системы электроснабжения. Все используемое электрооборудование должно иметь степень защиты, соответствующую условиям работы конкретного цеха. При работе с различными веществами и материалами следует соблюдать рекомендации по степени защиты электрооборудования, которые приводятся в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ).

Важно также учитывать класс опасности помещения, в котором размещается электрооборудование. Помещения могут быть со взрыво- и пожароопасными зонами, с химически активной или органической средой, сухими, влажными, сырыми, жаркими или пыльными. Рекомендации по степени защиты электрооборудования в зависимости от условий работы помещения приводятся в ПУЭ.

Все эти факторы должны учитываться на этапе проектирования системы электроснабжения, чтобы обеспечить надежную работу всего производственного комплекса. Если все эти принципы учтены при проектировании системы, значительно повышаются возможности расширения производства, внедрения новых технологий и применения 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 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