Проектирование электроснабжения промышленных предприятий

Содержание

Правила и нормы для электроустановок

Производство и распределение электроэнергии в СССР регламентированы следующими едиными и обязательными для всех ведомств правилами: устройства электроустановок — ПУЭ, содержащими требования при проектировании и сооружении электроустановок, а также нормы для испытаний электроустановок; технической эксплуатации электроустановок потребителей — ПТЭ, содержащими требования по обеспечению надежности и сохранности электроустановок; техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей — ПТБ, содержащими указания по обеспечению безопасности людей, обслуживающих электроустановки или соприкасающихся с ними; строительными нормами и правилами СНиП 3.05.06- 85, содержащими указания по организации и производству монтажных и наладочных работ в электроустановках промышленных предприятий. По условиям электробезопасности ПУЭ разделяют электроустановки до 1 и выше 1 кВ, а по размещению — на открытые (наружные, в том числе под навесом) и закрытые внутренние, размещенные в зданиях, защищающих установки от атмосферных воздействий. По условиям среды размещения электроустановок ПУЭ разделяют помещения на следующие: сухие, в которых относительная влажность не превышает 60 % от того количества влаги, которое при данной температуре соответствует полному насыщению воздуха водяными парами; влажные, в которых водяные пары и конденсирующая влага выделяются кратковременно и относительная влажность не превышает 75 %; сырые, в которых относительная влажность длительно превышает 75 % особо сырые, в которых относительная влажность близка к 100 % (полы, стены, потолки покрыты влагой); жаркие, в которых температура воздуха постоянно или периодически (в течение более 24 ч) превышает + 35 °С; пыльные, в которых выделяется технологическая пыль, оседающая на проводах и проникающая внутрь машин и аппаратов. Пыльные помещения подразделяют на помещения с токопроводящей пылью и нетокопроводящей пылью. ПУЭ также определяют помещения с химической активной или органической средой, в которых постоянно или длительно содержатся агрессивные пары, газы, жидкости, образующие отложения, плесень, разрушающие изоляцию и токоведующие части электрооборудования. По условиям опасности поражения людей током ПУЭ определяют помещения: с повышенной опасностью, в которых имеется наличие одного из следующих условий, создающих повышенную опасность: а) сырость или токопроводящая пыль; б) токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т. и.); в) высокая температура, длительно (более 1 сут) превышающая +35 °С; г) возможность одновременного прикосновения человека к металлическим корпусам электрооборудования и к технологическому оборудованию, механизмам и металлоконструкциям зданий, имеющих соединение с землей; особо опасные помещения, в которых имеется одно из следующих условий: а) особо сырое помещение; б) помещение с химически активной средой; в) одновременно присутствуют два признака или более повышенной опасности. К помещениям без повышенной опасности относят те, для которых отсутствуют признаки повышенной или особой опасности.

Что такое системы энергоснабжения

Система энергоснабжения жилых, общественных и производственных объектов не включает конечные источники потребления, так как предназначена для получения, преобразования и распределения тока от энергоснабжающей организации. Без СЭ не может функционировать ни одно здание, так как все бытовые, торговые, промышленные, общественные и иные потребности напрямую связаны с электротехническим оборудованием. Проектировать систему энергоснабжения нужно:

  • при возведении нового здания, подключении его к сетям общего пользования;
  • при проведении капитального ремонта, когда заказчик планирует полностью или частично менять сети, оборудование, модернизировать систему энергоснабжения, увеличивать входную мощность;
  • при реконструкции строения, когда придется обеспечивать электроэнергией пристройки, новые этажи.

Возможен и вариант с подготовкой технического задания исключительно для работ на электрооборудовании и внутренних сетях. В этом случае можно обойтись без полноценного проектирования, так как подрядчику будет достаточно рабочей документации.

Нормативные документы в 2021 году

Для разработки проекта на строительство, реконструкцию или капремонт зданий применяются нормы Градостроительного кодекса РФ и Постановления . Оба нормативных акта включают описание системы энергоснабжения в обязательный раздел проектной документации. Также непосредственно для конструирования СЭ будут учитываться:

  • свод правил СП 31-110-2003 на проектирование и монтаж электроустановок в жилых и общественных зданиях ();
  • СП 118.13330.2012 для проектирования общественных зданий;
  • СП 54.13330.2016 для разработки проектной документации на МКД ();
  • СП 56.13330.2011 для подготовки проекта на производственные здания ().

Это лишь незначительный перечень стандартов, строительных правил и норм, которые предстоит учесть проектировщику. Для использования в разных типах зданий и помещений может применяться оборудование с совершенно различными характеристиками, показателями мощности и потребления, энергосбережения и защиты. Их выбор зависит от требований задания заказчика, технических условий на подключение, выданных энергоснабжающей организацией.

Рабочий проект нежилого помещения

Простым языком

Владельцу существующего или будущего объекта важно обеспечить бесперебойную и безопасную подачу электроэнергии. Для этого нужно получить технические условия, в которых будет указана предельная мощность, которая выделена для обеспечения объекта

Исходя из этого показателя будут определены характеристики оборудования и внутренних сетей, количество энергопринимающих устройств. В перечень оборудования СЭ могут входить устройства приема, передачи и распределения энергии, трансформаторы, провода, резервные источники питания, иные устройства и приборы.

Система — электроснабжение — предприятие

Система электроснабжения предприятия состоит из питающих, распределительных, трансформаторных и преобразовательных подстанций и связывающих их кабельных и воздушных сетей, а также токопроводов напряжением до 1000 В и выше.

Образцы плакатов для профилактики эдектротравматизма.

Система электроснабжения предприятия обычно состоит из питающих, распределительных, трансформаторных и преобразовательных подстанций и связывающих их воздушных и кабельных линий и токопро-водов. Распределение электроэнергии напряжением 35 — 220 кВ осуществляется, как правило, по воздушным линиям, а при напряжениях 6 — 10 кВ — по кабельным линиям.

Система электроснабжения предприятия состоит из источников питания и линий электропередачи, осуществляющих подачу электроэнергии к предприятию, понизительных, распределительных и преобразовательных подстанций и связывающих их кабелей и воздушных линий, а также токопроводов, обеспечивающих на требуемом напряжении подвод электроэнергии к ее потребителям.

Система электроснабжения предприятия тесно связана с технологической схемой производства, планировкой цехов, вспомогательных объектов и сооружений. При этом во всех случаях она должна быть экономичной, отвечать минимуму капитальных затрат, обеспечивать надежность по условиям бесперебойности электроснабжения потребителей электроэнергии соответствующей категории. Вместе с тем система электроснабжения должна предусматривать возможность расширения предприятия в ближайшие 8 — 10 лет с учетом планируемого увеличения нагрузок за счет совершенствования технологии и интенсификации процессов производства.

Система электроснабжения предприятия определяется не только характеристиками источников питания, электроприемников и распределительных сетей, но и технологией производства, планировкой и строительной частью предприятия, ростом его производственных мощностей и расширением, совершенствованием технологического процесса.

Структура СЭС.

Систему электроснабжения предприятия можно условно разбить на 3 части: систему питания, систему распределения и систему потребления. На рис. 2.9 представлена упрощенная структура СЭС.

Проектирование систем электроснабжения предприятий осуществляется на основе генерального плана объекта, на который наносятся все производственные цеха и отдельные участки предприятия. Расположение цехов на генеральном плане определяется технологическим процессом производства, а также архитектурно-строительными и эксплуатационными требованиями.

План предприятия для нанесения сети внутризаводского электроснабжения и местоположения ГПП.

Проектирование системы электроснабжения предприятия предусматривает рациональное размещение на ее территории заводской и цеховых подстанций. Для нахождения места их размещения на генплан предприятия наносится картограмма нагрузок Р; ( см. § 2.9), представляющая собой окружности, площади которых кЩ в выбранном масштабе т равны расчетной нагрузуке Pi соответствующих цехов.

В системе электроснабжения предприятия сами эти преобразователи электроэнергии являются потребителями переменного тока.

В системах электроснабжения предприятий предусматриваются централизованное ( диспетчерское) управление и контроль за работой входящих в него электроустановок с применением средств автоматики и телемеханики. В систему централизованного управления обычно включается также водо-паро-воздухо — и газоснабжение.

В системах электроснабжения предприятий ЭДСП рассматриваются как резкопеременные нагрузки, обусловливающие колебания напряжения в сети

На генерирование высших гармоник обычно обращается внимание в значительно меньшей мере, поскольку в сравнении с вентильными преобразователями той же мощности уровни гармоник, генерируемых ЭДСП, оказываются в 3 — 4 раза меньше

Поэтому для практических целей важно знать уровни гармоник для периода расплавления. В этот период кривые токов и противо — ЭДС дуг значительно искажены; эти искажения различны по фазам сети; токи высших гармоник образуют системы прямой и обратной последовательностей.

В этот период кривые токов и противо — ЭДС дуг значительно искажены; эти искажения различны по фазам сети; токи высших гармоник образуют системы прямой и обратной последовательностей.

П-4. Кривые зависимости предельной величины сопротивления изоляции К от емкости фазы сети С относительно земли.

Типы электрических сетей

Все существующие сети электроснабжения можно разделить на отдельные типы по областям применения, роду тока и масштабным признакам.

По назначению электросети делятся на 4 основных типа:

  • системы общего назначения, предназначенные для обеспечения электрической энергией жилых сооружений, а также промышленных, административных и сельскохозяйственных объектов;
  • электрические системы автономного типа, которые используются для обеспечения энергией автономных и мобильных объектов, в том числе: судов, самолетов, транспортных средств и автономных станций;
  • системы для технологических сооружений, необходимые для подачи электричества на специальные производственные предприятия и другие инженерные системы;
  • контактные сети, основной направленностью которых является передача электрической энергии на движущиеся потребители, к примеру, на трамваи и локомотивы.

По масштабным признакам и размерам электрические системы разделяются на следующие виды:

  1. Магистральные линии электроснабжения – электрические системы, которые связывают отдельные страны и регионы, включая их крупнейшие центры потребления и источники электроэнергии. Для таких систем характерен сверхвысокий уровень напряжения и значительные потоки мощности.
  2. Региональные электрические системы – системы в масштабах области или отдельного региона, которые питаются от магистральных электросетей и собственных местных источников. Региональные сети необходимы для обеспечения электроэнергией крупных потребителей – районов, городов и крупнейших производственных предприятий. Для таких системы характерен высокий и средний уровень напряжения и большие мощности, которые могут выражаться в гигаваттах и сотнях мегаватт.
  3. Распределительные и районные системы, получающие питание от региональных источников. В большинстве случаев, районные сети не имеют собственных источников электричества, они предназначены для обслуживания мелких и средних потребителей, к примеру, поселков, предприятий, кварталов и т.д. Для этих сетей характерен низкий и средний уровень напряжения.
  4. Внутренние электрические системы. Такие сети предназначены для распределения электрической энергии на небольших расстояниях, в пределах одного квартала или района. Внутренние системы иногда имеют собственные источники, но обычно имеют не больше двух точек питания.
  5. Системы нижнего уровня. Это электрические сети отдельных сооружений и даже помещений. Часто рассматриваются совместно с внутренними электрическими системами. К таким сетям относятся, к примеру, проекты электроснабжения офисов, частных домов и квартир.

По роду тока электрические сети можно разделить на сети с переменным трехфазным, переменным однофазным и постоянным током.

Переменный трехфазный тип характерен для большей части существующих магистральных, региональных и районных систем. Однофазная проводка обычно используется в бытовых электрических системах конечных потребителей. Постоянный сок используется только в контактных системах, к примеру, в системах автономного электрического снабжения.

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

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).

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.

Структура электрической сети

Сеть может обладать сложной структурой, которая обусловлена территориальным расположением источников, потребителей, требованиями надежности и иными соображениями. Для соединения подстанций в сети существуют линии электропередач, которые могут быть двойными (двухцепными) и одинарными. Они также могут иметь отпайки (ответвления). Как правило, к подстанциям подходит несколько линий. В самих подстанциях осуществляется преобразование напряжения, а также распределение потоков электрической энергии среди подходящих линий. Чтобы соединять линии с оборудованием внутри подстанций применяют различные типы электрических коммутаторов. Структура электросети при помощи переключения коммутаторов может динамически меняться.

Чтобы наглядно представлять структуру сети применяют специальное начертание схемы электрических цепей. На этих схемах отображают линии, системы шин и секции, трансформаторы, коммутаторы, устройства защиты.

Виды систем электроснабжения

Каждую СЭС можно классифицировать на три вида:

  • элементы распределения, преобразования и передачи электроэнергии (подстанции и электрические сети);
  • источники электрической энергии (электростанции);
  • бытовые и производственные потребители (электроприёмники).

Опираясь на возможности обеспечения питания от энергетической системы, выполняемые функции, режимы и величины потребления электроэнергии, мощности и правила пользования, всех потребителей.

СЭС можно классифицировать на следующие категории:

  • промышленные;
  • бытовые;
  • производственные и сельскохозяйственные;
  • общественные и коммунальные.

Требования к системам электроснабжения:

  • Качество.
  • Надежность систем электроснабжения.
  • Безопасность.
  • Удобства эксплуатации.
  • Экономичность.
  • Гибкость, обеспечивающая возможную модернизацию.

Ведь каждый приёмник электрической энергии предназначается для функционирования при определённых параметрах. Сюда относится: номинальный ток, напряжение, частота и многое другое.

Таким образом, качество поставляемой электроэнергии определяется рядом её особенностей, при соблюдении которых электроприёмники будут работать в нормальном режиме и выполнять своё предназначение.

Для более экономичного резервирования в СЭС учитывают ещё и перегрузочную способность электрического оборудования, возможность осуществления плановых ремонтных работ. Также во время возникновения аварий предусматривается ручная либо же автоматическая разгрузка от тех потребителей, которые неответственны.

Классификация систем электроснабжения

Системы электроснабжения для разных потребителей выглядят по-разному. Для промышленных объектов это более мощная система, для коммунальных и жилищных предприятий – более простая, с меньшей мощностью и количеством составляющих.

Классификация систем может осуществляться в зависимости от типа источника питания, конфигурации, роду и частоте тока, назначению и мобильности, а также по количеству фаз.

  • По типу источника выделяют дизель-генераторные, электрохимические, атомные.
  • По конфигурации системы могут быть централизованными, децентрализованными, а также комбинированными. Конфигурация – это особая схема включения в систему источников энергии, устройств ее распределения и передачи, то есть схема включения всех элементов системы.
  • По роду и частоте тока выделяют системы постоянного и переменного тока с нормальной частотой 50 Гц и более высокочастотные системы.
  • По назначению выделяют системы автономного, резервного и аварийного потребления.
  • По мобильности – стационарные, носимые, перевозимые, комбинированные.
  • По количеству фаз – одно- и многофазные системы.

Это упрощенная классификация систем электроснабжения, в реальности они делятся на категории по многим другим признакам.

Все системы электрообеспечения жилых домов и коммунальных предприятий также можно разделить на три основные категории:

  • К первой из них относятся системы бытового электроснабжения. Такие системы предусматривают работу с сетью, номинальное напряжение которой составляет 220/380 В. Это самые распространенные системы, которые установлены во всех жилых домах и общественных заведениях. В основе конфигурации – розеточная сеть и освещение, а также оборудование с малым потреблением электроэнергии.
  • Вторая категория – системы аварийного электроснабжения. В их состав входят генераторы и бесперебойные источники питания. Такие системы действуют в качестве резервных при авариях на основных.
  • Последняя категория – автономное электрообеспечение. В настоящее время такая система электроснабжения набирает популярность. В составе используются солнечные батареи, тепловые аккумуляторы или ветряные электростанции.

Автономная система электроснабжения очень выгодна для частных домов, в которых потребляемая энергия небольшая, а мощность всех нагрузок не превышает нескольких кВт. В этом случае создать автономную систему электроснабжения выгоднее, чем подключаться к основной сети.

Автономная система позволяет сэкономить на подключении, кроме того, владелец больше не зависит от цен на электроэнергию, а также сможет вырабатывать ровно столько электроэнергии, сколько ему необходимо.

На выставке «Электро», проходящей в Москве, постоянно представлены электрические машины нового поколения, которые используются в современных системах энергоснабжения.

Системы автономного электроснабженияРелейная защита и автоматика систем электроснабженияСолнечные системы электроснабжения

Энергоснабжение — промышленное предприятие

Энергоснабжение промышленного предприятия включает весь комплекс систем от получения энергоресурсов до их конечного использования, как в процессах преобразования энергии, так и в процессах выработки неэнергетической продукции.

Такое нерациональное энергоснабжение промышленных предприятий увеличивает затраты на энергоснабжающие установки, уменьшает возможную выработку на местных или районных ТЭЦ теплофикационной электроэнергии на базе тепловых нагрузок, покрываемых путем централизованного теплоснабжения, и вызывает значительный перерасход топлива на энергоснабжение предприятий.

Схема энергоснабжения промышленного предприятия, определяемая приходной частью энергетического баланса, характеризует основные параметры, оборудование и взаимные энергетические связи энергоснабжающих установок, служащих для энергоснабжения предприятия.

Под энергоснабжением промышленных предприятий понимается снабжение последних всеми видами энергии, необходимыми для выполнения производственных планов предприятий и получаемыми как от местных, так и от районных энергоснабжающих установок.

Первый вариант энергоснабжения промышленных предприятий следует применять на начальных этапах развития новых промышленных районов при недостаточном еще развитии или при полном отсутствии в данном районе других энергопроизводящих установок или районной энергетической системы, а также при наличии достаточных для полного энергоснабжения предприятия вторичных энергетических ресурсов.

Для обеспечения наиболее экономичного энергоснабжения промышленных предприятий необходимо использовать в качестве энергетического топлива в первую очередь местные энергоресурсы в виде отходящих горючих газов ( доменного, коксового и нефтяного), остающихся после покрытия потребностей технологических процессов в газе. Необходимо также возможно шире применять в качестве энергетических котлов котлы-утилизаторы, работающие на отходящих горячих газах промышленных печей.

Таким образом, энергоснабжение промышленных предприятий подразделяется в общем случае на электроснабжение, теплоснабжение и снабжение сжатым воздухом.

При выборе схемы энергоснабжения промышленного предприятия целесообразно ( на первой стадии определения основных возможных вариантов энергоснабжения) заменять потребности в сжатом воздухе, воде и кислороде расходами в электроэнергии в соответствующем эквиваленте. Такое условное допущение возможно потому, что производство сжатого воздуха, воды и кислорода, как правило, осуществляется при помощи электропривода, за исключением доменных паротурбинных и газотурбинных воздуходувных установок. Потребности в сжатом воздухе, вырабатываемом последними, могут быть условно заменены соответствующим расходом топлива на эти установки.

Правильно выбранный вариант энергоснабжения промышленного предприятия должен обеспечивать наибольшую возможную экономичность последнего, при требуемой надежности энергоснабжения.

Как показано выше, энергоснабжение промышленных предприятий является комплексной проблемой, допускающей ряд вариантных решений, из которых необходимо в каждом частном случае выбирать оптимальный вариант, обеспечивающий наиболее экономичное и достаточно надежное решение для всего рассматриваемого комплекса взаимно связанных установок.

Поэтому правильное решение задач энергоснабжения промышленных предприятий имеет огромное значение не только для самих предприятий, но и для всего народного хозяйства в целом.

В каждом частном случае энергоснабжения промышленного предприятия из вариантных энергоносителей должны выбираться оптимальные, обеспечивающие наилучшие технико-экономические показатели для обслуживаемых процессов.

Поэтому при решении задач энергоснабжения промышленных предприятий необходимо выбирать наиболее целесообразную схему энергоснабжения для каждого из рассматриваемых вариантов энергопотребления, с применением тех или других вариантных энергопроизводящих установок.

Особое место в системе энергоснабжения промышленных предприятий занимает система электроснабжения.

Для диспетчерского управления объектами энергоснабжения промышленных предприятий успешно применялись телемеханические устройства передачи информации типа ВРТ-53, РСТ, УТМ, УТБ-3, разработанные для контроля и управления сосредоточенными объектами энергосистем.