Выбор основных параметров и элементов системы электроснабжения промышленных предприятий

Электроснабжение промышленных предприятий и установок в неблагоприятных климатических условиях

Большинство предприятий имеют загрязненные области, которые возникают из-за образования вредных веществ. Они отрицательно влияют на токоведущие элементы электрических установок. Источники загрязнения – химические, ферросплавные производства, а также производства стали, магния и др. Такие загрязнения имеют пять степеней (первая степень – самая мощная).

Выбор основных параметров и элементов системы электроснабжения промышленных предприятий

Для загрязненных областей устанавливаются специальные нормативы для определения типа изоляции, подстанций, линий электропередач. Также рассчитываются минимальные промежутки от источников загрязнения. Расстояние зависит от класса производства. К примеру, для пятой степени – от пятидесяти метров, для первой – до 1500 метров.

Проблема загрязнения требует особого внимания и принятия необходимых мер.

Системы электроснабжения на выставке

Если вам интересно, в каком состоянии в нынешнее время находится данная отрасль, какие ожидаются перспективы её развития, инновационные проекты, передовые современные технологии, то рекомендуем вам посетить данное мероприятие.

Выставка «Электро» международного масштаба проводится в ЦВК «Экспоцентр» уже не первый год. Это мероприятие посвящено оборудованию, светотехнике и автоматизации зданий и сооружений.

На выставке собираются производители, ведущие специалисты, поставщики и потребители электроэнергетического оборудования со всего мира. Это самая крупномасштабная выставка не только в России, но и в странах СНГ.

Благодаря насыщенной деловой программе вы сможете обсудить с представителями крупнейших компаний, государственной властью и отраслевыми ассоциациями самые актуальные вопросы в данной сфере деятельности.

На выставке будут представлены современные системы электроснабжения с разными характеристиками.

Системы электроснабжения промышленных предприятийСистемы электроснабженияСистемы автономного электроснабжения

Режимы работы систем электроснабжения

Любая система электроснабжения обладает собственной защитой от различных внештатных ситуаций. Такая защита носит название релейная. Её строение довольно сложное.

Имеется три основных режима работы:

  • Нормальный. Это установившейся режим работоспособности СЭС. Он гарантирует бесперебойное снабжение всех потребителей электричеством в нужном количестве и соответственного качества.
  • Аварийный. Данный режим работы нарушает нормальный. Он продолжается до того момента, пока не будет осуществлено отключение повреждённого элемента. Данный аварийный режим в любых случаях кратковременный.
  • Послеаварийный. В этот период система электроснабжения функционирует до того, пока не будет восстановлена нормальная работа.

Повышение надежности электроснабжения

Для повышения надежности электроснабжения необходимо изучить все возможные варианты систем электроснабжения. Учесть все возможные влияния на безотказную работу электрооборудования, проанализировать количество и технологические параметры приемников особой категории, изучить влияние агрессивных сред (при их наличии) на системы питания. Также при резервировании нужно учитывать время ввода резерва, чтобы избежать нарушений в технологических процессах и не создавать аварийных ситуаций. Немаловажную роль играет правильный выбор электрооборудования, а также при эксплуатации своевременное проведение ремонтов и обслуживания электрооборудования.

Автоматизированные системы электроснабжения

С их помощью удаётся выполнить измерения различных контролируемых величин, проверять в каком состоянии находятся элементы сети, а также оценивать и оптимизировать расчёты.

В качестве целей создания таких систем может выступать следующее:

  • увеличение точности, достоверности и оперативности контроля состояния энергетического оборудования;
  • уменьшение сроков устранения последствий от аварий и внештатных ситуаций;
  • снижение эксплуатационных затрат;
  • предупреждение аварийных ситуаций;
  • увеличение организационного и технического уровня ведения работ;
  • снижение простоев оборудования.

Автоматизация систем электроснабжения позволяет реализовать ряд основополагающих функций, к которым относится:

  • управление производством;
  • контролирование, в каком состоянии находится оборудование;
  • определение необходимости тех либо иных ресурсов, а также планирование их расходов в зависимости от деятельности предприятия;
  • управление и организация техническим обслуживанием;
  • контроль над распределением и потреблением энергоресурсов;
  • передача данных в соседние автоматизированные системы;
  • диагностика работы энергетического оборудования.

Сегодня, для того чтобы осуществлять экономию всех тех средств, которые выделяются на покрытие расходов за потребляемую электрическую энергию, обязательно нужно всё это учитывать. Такая система контроля напрямую связана со схемой электроснабжения самого предприятия, а также характера ЭП.

Именно поэтому в системах технического и коммерческого учёта потребления электричества применяются автономные системы электроснабжения. С её помощью выполняется учёт потребляемой предприятием электроэнергии, производится расчёт параметров такого снабжения, оперативный контроль.

АСУЭ используется и на электростанциях, а также в системах электроснабжения с большой потребляемой мощностью. Самым главным отличием таких вычислительных машин по сравнению с машинами с релейным управлением является огромный объём выполняемых функций и быстродействие. Особенно такие характеристики актуальны при анализе аварий.

Создание системы электроснабжения промышленных предприятий

Для начала необходимо провести анализ и планирование будущих нагрузок, которые будут воздействовать на систему. От качественно проведенной системы нагрузок зависит эффективность выбранной системы и правильная работа элементов системы электроснабжения предприятий.

Популярные статьи  Ультразвуковые датчики

При оценке нагрузки следует учитывать такие показатели, как надежность электроприемников, тип используемого тока, режимы работы, а также мощность и напряжение.

На данный момент все промышленные предприятия работают на трехфазном переменном токе. Чтобы запитать приемники, работающие на постоянном токе, используются специальные преобразователи. На больших объектах применяются преобразовательные подстанции, которые оборудованы ртутными и полупроводниковыми выпрямителями.

При том что большая часть предприятий требует переменного тока, электроприемники зачастую работают на постоянном токе, поэтому преобразовательная подстанция необходима практически везде.

Существует несколько видов приемников электроэнергии:

  1. Приемники с высокой частотой тока – более 10000 Гц.
  2. Приемники с частотой до 10 000 Гц.
  3. Самая распространенная категория – приемники нормальной частоты, которая составляет 50 Гц.
  4. И приборы пониженной частоты, менее 50 Гц.

Основным током в системе промышленного электроснабжения является переменный трехфазный ток с частотой 50 Гц. Другие установки приема, с повышенной или высокой частотой, используются в промышленности с целью индуктивного и диэлектрического нагрева.

Ток пониженной частоты, в свою очередь, предназначен для питания многих плавильных установок, таких как установки электрошлакового переплава и другие.

При создании системы электроснабжения следует учитывать также то, что в разных фазах обычно разная нагрузка, в сети она часто бывает несимметрична. Среди несимметричных приемников, которые установлены на промышленных объектах, выделяют осветительные приборы, однофазные  трансформаторы и различные виды электропечей.

Все эти электрические аппараты нового поколения представлены на российской выставке «Электро».

К симметричным приемникам относятся все электрические машины, которые характеризуются симметричной работой всех трех фаз, в частности, трехфазные печи и электродвигатели.

Сравнение влияния перерывов в электроснабжении на производственный цикл промышленных предприятий

Как известно каждое производство имеет свои особенности технологических процессов. Брак продукции, порча электрооборудования, возникновения ситуаций угрожающих жизни и здоровью людей – это все возникает при перерыве в электроснабжении. Причем время перерыва может составлять до 30 минут на одних предприятиях, а на других 2-3 часа и более. Также отличие есть и во времени, необходимом для восстановления нормального производственного цикла после перерыва питания электроэнергией. Это время может колебаться от 5 минут до 2 часов, а иногда и более.

Некоторые производства после восстановления электропитания работают с пониженной производительностью (бумагоделательные машины) от нескольких часов до нескольких суток. Если происходит перерыв питания прокатного стана хотя-бы на 10-15 минут, это не приведет к массовому браку продукции, но из-за перерыва в работе стана нарушится технологический процесс. Слитки, подготовленные к прокату, за время останова остынут. Их необходимо подогреть, что приведет к финансовым затратам, а в плавильных печах необходимо поддерживать постоянную температуру даже на время простоя стана, что ведет дополнительным тратам на топливо. После восстановления напряжения питания прокатного стана необходимо не менее 1 часа для восстановления нормального технологического цикла.

Ниже приведен график зависимости восстановления технологического процесса на азотно-туковом заводе:

Выбор основных параметров и элементов системы электроснабжения промышленных предприятий

Где tэ – время прерывания электроснабжения часов, tп – время восстановления нормального цикла производства. Как упоминалось выше, при перерыве подачи электроэнергии восстановления нормального цикла производства для каждого цеха может иметь разное время. Ниже приведен график зависимости восстановления технологического процесса на заводе по производству синтетического спирта и полиэтилена:

Выбор основных параметров и элементов системы электроснабжения промышленных предприятий

Где tэ – время прерывания электроснабжения часов, tп – время восстановления нормального цикла производства, 1 – цех пиролиза, 2 – цех газораспределения, 3 – цех гидрации и ректификации спирта, 4 – цех полиэтилена низкого давления, 5 — цех полиэтилена высокого давления.

Также перерывы в подаче электрической энергии ведет к нарушению технологических процессов, что существенно влияет на выпуск продукции. Ниже приведен график изменения технологического параметра при перерыве электроснабжения:

Выбор основных параметров и элементов системы электроснабжения промышленных предприятий

Чтобы сохранить бесперебойную работу технологической установки необходимо не превышать продолжительность перерыва tпер. больше допустимого tдоп.т., с одной стороны и величину допустимую по условиям самозапуска (например приводного электродвигателя) tдоп.э.:

Схемы электроснабжения промышленных предприятий

Самая надежная, экономичная система электроснабжения – та, при которой источники наивысшего напряжения приближены к потребителям максимально, а прием электрической энергии распределяется по всем пунктам. При строительстве системы все ее элементы формируются под нагрузкой.  При этом, «холодный» резерв не применяется. Таким образом, потери электрической энергии снижаются, а надежность – возрастает. Почему это происходит? Резервные элементы, которые продолжительное время находились в бездействии, могут при включении не заработать из-за неисправного состояния. Для того чтобы избежать последствий данной ситуации, в схеме предусматривается «скрытый» резерв, который в послеаварийном состоянии сможет взять на себя основную нагрузку нерабочего элемента.

Выбор основных параметров и элементов системы электроснабжения промышленных предприятий

Возобновление питания потребителей происходит автоматически на переменном оперативном токе. В этом случае производится автоматическое отключение неисправных потребителей на послеаварийный период. Кстати, зачастую с успехом используется раздельная работа элементов. В таком случае ток короткого замыкания понижается и коммутация упрощается.

Автоматика обеспечивает надежность электроснабжения в раздельной работе.  Качество питания получается не хуже, чем при параллельной работе. Применяется секционирование всех элементов со схемами АВР (автоматическое включение резерва). Такой метод способствует увеличению надежности электроснабжения. К сожалению, не во всех случаях раздельная работа с АВР показывает необходимый результат. Добиться быстрого восстановления системы удается не всегда.

Популярные статьи  Как устроены мощные промышленные ветрогенераторы

Схемы электрического снабжения формируются по ступеням, которые обозначают мощность предприятия и расположение электрических нагрузок. Чаще всего используются 2-3 ступени. Если их больше, то усложняются защита, эксплуатация, коммутация. Такие схемы применимы на периферийных участках, на отдельных трансформаторах.

Схемы с одной ступенью используются на малых и средних предприятиях, применяясь на:

  • магистральных, радиальных линиях глубоких проводов 110-220 кВ – мощность более 50 МВ-А;
  • магистральных, радиальных токопроводах 6-10 кВ – мощность более 15-80 МВ-А;
  • магистральных, радиальных кабельных сетях 6-10 кВ – мощность 15-20 МВ-А.

Схемы с более глубокими вводами, магистральными токопроводами требуют соблюдения некоторых моментов. Например, если есть возможность без труда реализовать принцип дробления подстанций и глубокие вводы 110 кВ, то нет нужды использовать токопроводы. В том случае, если расположение немалого числа подстанций 35-220 кВ, а прохождение воздушных линий глубоких вводов затруднено, то используются токопроводы. Исходя из этих подсчетов, можно принять окончательное решение построения схемы.

Основные факторы влияющие на надежность систем электроснабжения

Число отказов от нормальной работы в год определяет степень повреждаемости системы. Повреждаемость состоит из повреждаемости оборудования (электрические машины и аппараты, кабели, трансформаторы, бытовые устройства и системы), возникающей из-за ошибок обсуживающего персонала, нарушения правил эксплуатации устройств, наличие агрессивных сред на производстве, ошибок при проектировании и монтаже. При проведении расчетов надежности проектируемого объекта обязательно учитываются два ключевых фактора: безотказность системы и ее ремонтопригодность.

Непрерывная безотказная работа в течении какого-то промежутка времени при нормальных условиях эксплуатации называют безотказностью. Примером может послужить интенсивность отказов для установки, вероятность безотказной работы, но этот пример для не ремонтируемых устройств или заменяющихся после первого отказа. А наработка на отказ, количество отказов – это для ремонтируемых устройств. Среднее время безотказной работы за какой-то промежуток времени – это наработка на отказ.

Предупреждение, обнаружение и своевременное  устранение неисправностей путем проведения технических обслуживаний и ремонтов – это ремонтопригодность. Примером ремонтопригодности может послужить среднее время восстановления, вероятность проведения ремонта в указанные сроки.

Режим работы, при котором возможно исчезновение напряжения питания (ввод резервного питания) не приводящие к расстройству технологических циклов и процессов, не приводят к значительному ущербу и возникновению опасности аварийных ситуаций называют бесперебойным питанием.

Категории электроснабжения предприятий

Надежность электроснабжения имеет решающее значение для нормальной работы всех промышленных предприятий

В зависимости от степени важности объекта, сложности технологических процессов, существует несколько категорий, определяющих критерии подачи электричества в каждом конкретном случае

Первая категория. Электроснабжение оборудования, входящего в данную категорию не должно прерываться. Нарушение этого требования приводит к возникновению опасных ситуаций для работающих, повреждению оборудования, нанесению значительного ущерба, выпуску бракованной продукции, расстройствам сложных технологических процессов.

Выбор основных параметров и элементов системы электроснабжения промышленных предприятий

В связи с этим для данной категории электроприемников предусматриваются два независимых источника питания. Перерыв в электроснабжении допускается только на момент включения автоматического ввода резерва. Наиболее яркими примерами служит сталелитейное производство, насосные станции, разливочные краны, котельные производственного пара и другие аналогичные объекты.

В первую категорию входит еще одна группа электроприемников, от бесперебойной работы которых зависит возможность безаварийной остановки производства. Например, в некоторых производственных процессах остановка вентиляции может привести к опасной концентрации газов, обладающих горючестью или токсичностью, прекращение работы насосов – к пожару или взрыву. Подобные электродвигатели устанавливаются на задвижках и запорной арматуре, приводах вентиляторов и компрессоров в центробежных насосах. К особой группе относятся и некоторые виды аварийного освещения.

Вторая категория. Считается наиболее многочисленной и включает в себя потребителей, также выполняющих важные функции, однако перерыв их электроснабжения вызывает лишь массовое недополучение продукции заказчиками, простои рабочих, машин, механизмов, оборудования и транспорта.

Выбор основных параметров и элементов системы электроснабжения промышленных предприятий

Требования к резервному питанию таких потребителей не столь строгие, как у первой категории. Во время перерыва электроснабжения дежурный персонал вручную включает резервные источники питания. При отсутствии постоянного персонала, эту процедуру выполняет выездная бригада. У электроприемников второй категории не существует каких-то постоянных критериев по предъявляемым требованиям. Одни группы больше напоминают 1-ю категории, а другие – третью

Поэтому следует осторожно подходить к вопросам резервирования именно этой категории потребителей, не допускать необоснованных действий по устройству резерва, во избежание удорожания всей системы электроснабжения

Третья категория. Включает в себя все остальные потребители, не относящиеся к 1-й и 2-й категориям. Они используются в основном в цехах и на участках вспомогательного назначения. В отношении третий категории допускаются перерывы в питании на период ремонтных или профилактических работ. Отсутствие электроснабжения допускается на срок, не превышающий одних суток.

Требования к энергоснабжению предприятия

Основным требованием к системе энергоснабжения предприятия считается ее экономичность, связанная с затратами и ежегодными расходами. Сюда же включаются и возможные потери электроэнергии, незапланированной расходование дорогостоящих материалов и оборудования.

Для обеспечения экономичной и надежной работы системы электроснабжения используется взаимное резервирование имеющихся сетей, а также объединение питания, поступающего к промышленным, сельскохозяйственным и коммунальным объектам.Выбор основных параметров и элементов системы электроснабжения промышленных предприятий
Если же на промышленном предприятии сооружается собственная электростанция, главная понижающая подстанция и прочие источники питания, необходимо учитывать и других, внезаводских потребителей электроэнергии. Это особенно актуально, когда энергосистема не в состоянии полностью охватить все районы, в результате, здесь нередко бывают проблемы с электричеством. Подключение к сети промышленного предприятия дает возможность полностью или частично решить эти вопросы.

Все подстанции и электрические сети должны быть включены в состав общего комплекса предприятия, наряду с другими коммуникациями и производственными сооружениями. В связи с этим, при составлении проекта, энергетическая область обязательно увязывается с его строительными и технологическими частями, общим генеральным планом и очередностью строительства.

Выбор основных параметров и элементов системы электроснабжения промышленных предприятий

Особенно высокие требования в вопросах надежного и экономичного электроснабжения предъявляются крупными энергоемкими металлургическими, химическими и другими предприятиями. Как правило, они имеют высокие суммарные мощности установленных потребителей и электроприемников. Существенно возрастают и единичные мощности оборудования. В процессе развития предприятий их суммарные мощности могут достигать 1,5-2 тыс. МВт.

Электроснабжение промышленных зданий. Напряжение

Напряжение, подходящее для того или иного предприятия, зависит от:

  • потребляемой мощности предприятием;
  • промежутком от предприятия до источника;
  • значения номинального напряжения, при котором может производиться питание.

Для крупных предприятий применяется напряжение в промежутке 6-220 кВ. В некоторых случаях напряжение может достигать 330-500 кВ.

Выбор основных параметров и элементов системы электроснабжения промышленных предприятий

Средние предприятия применяют напряжение 35 кВ. Для крупных предприятий такое напряжение является недостаточным. Напряжение 20 кВ также недостаточно для таких зданий, но у такого показателя есть преимущества. К примеру, для напряжения 20 кВт применяются более легкие, экономичные аппараты, чем для 35 кВт. Годовые расходы при использовании такого напряжения значительно уменьшаются. Но, как уже было сказано выше, напряжение 20 кВт не подойдет для большого промышленного предприятия.

На второй и следующих ступенях распределения электроэнергии на больших и средних заводах может применяться напряжение 10 (6) кВ. Что касается первой ступени, то на крупных предприятиях такое напряжение возможно при использовании токопроводов.

Напряжение 3 кВ не применяется в качестве основного напряжения распределительной сети. Его использование может быть задействовано для действующих электрических установок до реконструкции.

Другие напряжения применяются:

  • для электроустановок до 1000 В – напряжение 380-220 В;
  • на реконструируемых промышленных предприятиях – напряжение 220-127 В (довольно редко);
  • в помещении с высокой опасностью – 36 В;
  • для питания переносных ламп – напряжение до 12 В;
  • на химических, нефтехимических промышленных предприятиях – 660 В (довольно редко).

Приемники, обеспечивающие электроснабжение промышленных объектов

Так как электросети и подстанции являются элементами общей структуры предприятия, они должны координироваться с технологическими, строительными частями, а также с планом здания. К примеру, высокие требования к надежному и качественному электроснабжению предъявляются крупными предприятиями цветной и черной металлургии. Они отличаются высокими значениями суммарных установленных мощностей электрических приемников, которые могут достигать 1700-2000 МВт.

Электроприемники можно разделить на 3 категории:

1. Электроприемники, которые вследствие перерывов в электроснабжении могут проявить опасность для людей, нанести ущерб оборудованию, продукции и т. д. Такие приемники должны питаться от двух отдельных источников. Перерыв электроснабжения возможен только на период автоматического включения резерва. Примеры: котельные производственного пара, доменные цехи, приводы вагранок, ответственные насосные, разливочные краны и др.

2. Электроприемники, перерыв в работе которых связан с недоотпуском продукции, простоем рабочих, механизмов, транспорта. Допустимы перерывы питания на время, которое необходимо для ручного включения резерва.

3. Прочие электроприемники, которым позволен перерыв электроснабжения на время ремонта (не более одних суток). Например, вспомогательные цеха, неответственные склады, цеха несерийного производства и др.

Выбор основных параметров и элементов системы электроснабжения промышленных предприятий

Для того чтобы правильно решать вопросы надежности, нужно точно установить режимы, которые возникают при аварии и после нее. Аварийный режим – временный режим, возникающий из-за нарушения приемлемой работы системы электроснабжения или ее отдельных элементов. Послеаварийный режим – режим после ликвидации аварии, который длится до полного восстановления нормальной работы.

Очевидно, что система электроснабжения должна строиться так, чтобы при послеаварийном режиме она смогла обеспечить функционирование главных производств промышленного предприятия (после необходимых пересоединений). При послеаварийном режиме допускаются перебои в подаче электроэнергии приемниками третьей и отчасти второй категорий на небольшое время.

Оцените статью
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: