Современная экономика постоянно развивается на основе промышленного производства. Нормальная работа в этой области зависит от многих факторов, однако ключевую роль здесь играет электроснабжение промышленных предприятий. Данная система включает в себя питающие, распределительные, трансформаторные и преобразовательные подстанции, а также связывающие их воздушные и кабельные линии, токопроводы высокого и низкого напряжения. Все участки электроснабжения организованы с учетом безопасной эксплуатации обеспечения качества производимой электроэнергии, бесперебойной работы системы в обычном и послеаварийном режимах.
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. 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.
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.
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.
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.
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.
Электроснабжение в послеаварийном режиме
Для того чтобы правильно решать вопросы резервирования, нужно установить режимы и ситуации, которые возникают при авариях и в послеаварийный период. Сам аварийный режим представляет собой кратковременную ситуацию переходного характера, возникающую при нарушении нормальной работы электроснабжения или отдельных участков и звеньев системы. Аварийный период продолжается до того момента, пока не будет отключен поврежденный элемент или целое звено.
Аварийный режим продолжается в соответствии с периодом, в течение которого действует релейная защита, автоматика и телеуправление. После этого наступает так называемый послеаварийный режим, после того как будут отключены все поврежденные элементы. Его продолжительность значительно больше, чем у аварийного режима. Данный период растягивается до полного восстановления нормальной работы всей системы электроснабжения.
Следовательно, данная система должна быть построена так, чтобы при наступлении послеаварийного режима основные производственные мощности предприятия могли нормально функционировать после выполнения всех действий по переключениям и переподключениям. Энергоснабжение налаживается с использованием всех резервных и дополнительных источников питания, даже тех, которые совершенно нерентабельны в нормальных условиях эксплуатации.
Послеаварийный режим допускает частичное ограничение подаваемых мощностей и перерывы в подаче питания на короткое время для всех потребителей третьей категории, и выборочно для второй категории. Кроме того, допускаются отклонения от нормальных уровней напряжения и частоты в рамках допустимых пределов.
При невозможности полного сохранения в рабочем состоянии всех основных производственных мощностей, необходимо обеспечить сокращенный рабочий режим предприятия, во время которого поддерживается состояние горячего резерва. В этом случае после полного восстановления штатного энергоснабжения, предприятие сможет быстро возобновить свою производственную деятельность в соответствии с заданной программой.
Энергоснабжение и потребляемая мощность
Энергоснабжение предприятий во многом зависит от потребляемой мощности. В связи с этим все предприятия могут быть крупными, средними и малыми.
Значения номинальных напряжений, принятых в ГОСТ для разных сетей, будут следующими:
- До 1000 вольт 36, 220/127, 380/220, 660/380В.
- Свыше 1000 вольт 3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500 и 750 кВ.
Напряжение, наиболее оптимальное для конкретного предприятия, зависит от ряда факторов. Среди них наиболее важными считаются потребляемая мощность, удаленность предприятия от источника питания, а также значение питающего напряжения. Как правило, промышленные предприятия получают напряжение в пределах 6-220 кВ. К предприятиям с высокой энергетической емкостью подводятся напряжения, величиной 330, а в некоторых случаях и 500 кВ.
На средних предприятиях используется напряжение величиной 35 кВ, подводимое на территорию в виде глубокого магистрального ввода. Сюда же в сеть подключаются трансформаторы 35/0,4 кВ, без промежуточного напряжения 6-10 киловольт. Внутри цехов применяется напряжение 20 кВ, подводимое с помощью недорогой аппаратуры и кабелей. Использование такого напряжения позволяет снизить годовые расходы и снизить потери электроэнергии в сетях, трансформаторах и прочем оборудовании. Тем не менее, 20 кВ не является единым напряжением на предприятиях, поскольку оно не обеспечивает всех потребностей на первых ступенях электроснабжения.
Электроустановки до 1000 В
Данный тип электроустановок эксплуатируется при напряжении 380/220В. Они обеспечивают питанием силовые и осветительные электроприемники через общие трансформаторы, но отдельные сети. На предприятиях, где проводится расширение или реконструкция очень редко используется напряжение 220/127В, хотя здесь и есть электроустановки, рассчитанные на такое напряжение.
Более низкое напряжение в 36 В применяется для освещения помещений с повышенной опасностью, где невозможно использование стационарного освещения и переносных ламп. В особенно неблагоприятных условиях для питания источников освещения требуется напряжение не более 12 вольт. Напряжение 660 вольт используется очень редко, в основном при большой удельной плотности нагрузок и высокой концентрации мощностей.