Электроснабжение промышленных предприятий: требования и особенности

Динамичность технологических процессов и закономерное совершенствование производства требуют от системы электроснабжения современных предприятий гибкости, простоты и надежности. При этом промышленные объекты различных отраслей хозяйства имеют свои, зачастую уникальные требования к проектированию каналов электроснабжения.

Электроэнергия — равноправный компонент производственного процесса, а значит, правильно спроектированное электроснабжение промышленного предприятия способно существенным образом оптимизировать издержки и в результате сократить себестоимость продукции.

Особенности электроснабжения производственных площадок

Какими же практическими принципами следует руководствоваться при проектировании промышленной системы электроснабжения?

Простота и масштабируемость. Система электроснабжения промышленных предприятий не должна быть многоступенчатой, питающие сети не должны быть длинными, а способ прокладки сети должен быть максимально простым. Кроме того, система обязана обеспечивать возможность внедрения нового оборудования, то есть быть масштабируемой.

Отсутствие перегрузок. При проектировании цехов промышленных предприятий значение имеет как размещение оборудования в цехах, так и расположение трансформаторных подстанций. По возможности 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.

Обеспечение бесперебойного производственного процесса. На производствах с параллельными технологическими потоками сеть должна быть построена так, 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.

Безопасность. Все используемое электрооборудование должно обладать степенью защиты, соответствующей условиям работы конкретного цеха.

Если все эти факторы учтены на этапе проектирования системы, повышаются возможности расширения производства, внедрения новых технологий, применения инновационного оборудования.

Элементы системы электроснабжения предприятий

К основным элементам системы электроснабжения относятся:

• источник питания;
• линии электропередачи от источника питания к предприятию;
• пункт приема электрической энергии;
• распределительные сети;
• приемники (потребители электроэнергии).

Основными составными частями системы электроснабжения являются питающая и распределительная сети. Питающая сеть — это линии, отходящие от источника питания к пункту приема электрической энергии. Распределительные сети — это линии, подводящие электроэнергию от пунктов приема непосредственно к электрооборудованию. При этом схемы питания могут быть радиальными, магистральными или смешанными. Магистральная схема подразумевает питание узлов и мощных потребителей по отдельным линиям, присоединенным к магистрали в различных точках.

Магистральная схема актуальна для энергоемких производств в машино- и приборостроении, цветной металлургии, экспериментальном производстве. Магистральные схемы электроснабжения предприятий являются высоконадежными, применяются в помещениях с нормальной средой и достаточно равномерным распределением оборудования. Радиальные схемы питания применяются в помещениях с любой средой. При данной схеме каждый потребитель соединяется с подстанцией или распределительным пунктом по отдельной линии. При смешанной схеме 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 промобъектов

Помимо озвученных выше принципов электроснабжения промышленных предприятий (бесперебойность, экономичность, гибкость, приближенность к источникам питания, минимальное число ступеней трансформации, использование надежных магистральных схем и пр.), существуют также определенные нормативные требования к электросетям промобъектов.

На промышленных предприятиях источник питания может представлять собой электрическую станцию центральной системы электроснабжения или собственную станцию предприятия. Собственная электростанция необходима при большом потреблении энергии, при наличии специальных требований к надежности системы электроснабжения, при удаленности предприятия от энергосистем.

Требования к источникам питания:

• На предприятиях с электроприемниками I и II категорий должно быть два и более независимых взаимно резервируемых источника питания.
• Для электроприемников особой группы I категории должен быть предусмотрен третий независимый источник питания.
• Питание энергоемких предприятий от сетей энергосистемы следует осуществлять при напряжении 110 или 220 кВ.
• Предприятия с незначительной нагрузкой могут работать при напряжении 6, 10 и реже 35 кВ.
• При малой нагрузке достаточно напряжения 0,4 кВ от сетей энергосистемы либо соседнего предприятия.
• Распределительная сеть промышленных предприятий должна работать на напряжении 10 кВ, в некоторых случаях — 6 кВ, энергоемких — на напряжении 110 кВ.

Пункт приема при компактном размещении приемников электроэнергии может быть один. Два приемных пункта необходимы при следующих условиях:

• при наличии на предприятии двух и более относительно мощных обособленных групп потребителей;
• при повышенных требованиях к надежности питания электроприемников I категории;
• при поэтапном развитии предприятия для питания нагрузок второй очереди.

Требования к электроснабжению различных типов объектов обширны и регулируются большим числом нормативных актов. В части электроснабжения промышленных предприятий можно выделить следующие документы:

• Правила устройства электроустановок (ПУЭ) — группа нормативных документов, которая не является документом в области стандартизации.
• 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 промобъектов. Любые ошибки на этапе проектирования в будущем приведут к проблемам в функционировании всего предприятия.

Проектирование систем электроснабжения промышленных предприятий

При проектировании системы электроснабжения в первую очередь определяются следующие параметры:

• электротехнические нагрузки групп электротехнических приемников, узлов нагрузок и всего предприятия в целом;
• структура системы электроснабжения — число и место размещения всех элементов системы;
• рациональное напряжение питающей и распределительной сетей;
• способ транспорта электроэнергии в сетях питания и распределения;
• конструктивное исполнение электроустановок и электрооборудования;
• технические средства для обеспечения электробезопасности при эксплуатации системы электроснабжения.

Качественно выполненный этап проектирования избавит от таких распространенных проблем, как увеличение сметы при монтаже и «наползание» разных инженерных сетей друг на друга. Тщательная проработка деталей проекта позволяет минимизировать доработки при монтаже и интегрировать все инженерные системы между собой.

Проектирование и эксплуатация систем электроснабжения промышленных предприятий — задача многофункциональная и трудоемкая. Данная сфера постоянно совершенствуется и усложняется в силу появления новых технологий и оборудования. Требования к качеству электрической энергии и надежности электроснабжения также повышаются. Для решения поставленных задач в данной сфере необходимо применение вычислительной техники, а также высокий профессионализм.