Система електропостачання: проектування, пристрій, експлуатація. Автономні системи електропостачання

Підвищення якості утримання будівель і промислових комплексів зумовило широке використання джерел електроенергії та супутньої інфраструктури. На сучасних підприємствах функції систем енергопостачання припускають найбільшу відповідальність, оскільки найменший збій у харчуванні обладнання може спричинити порушення виробничих процесів. І це лише частина ризиків, які необхідно мінімізувати ще на стадії розробки проекту системи електропостачання. Не менш значимі питання оптимізації даної інфраструктури, оскільки витрати на енергетичні ресурси, як правило, стають найбільш дорогим пунктом в кошторисі за змістом підприємств.

Призначення систем електропостачання

Зазвичай фахівці поряд з першорядними завданнями таких систем виділяють їх склад і характеристики. Але поділ даних параметрів дозволить точніше визначити компоненти і завдання електропостачальних систем. Головне їхнє призначення полягає в забезпеченні споживачів енергоресурсом. У якості останнього може виступати і невеликий приватний об`єкт, і масштабне підприємство регіонального значення. За великим рахунком, система електропостачання виступає сполучною компонентом між джерелом і приймачами енергії.

Структура і складові елементи

Комплекс електропостачання можна представити у вигляді трискладового системи. Це безпосередньо джерело живлення, распределяющая інфраструктура і засоби подачі електроенергії. Для взаємозв`язку між цими компонентами пристрій системи електропостачання передбачає широкий перелік обладнання та допоміжних елементів:

• лінії електропередачі (забезпечують передачу енергії до приймачів);
• знижувальні підстанції (здійснюють первинне перетворення енергії від її джерел);
• розподільні станції (виконують важливу функцію мережевого розподілу енергії для постачання декількох споживачів);
• перетворювальні установки (здійснюють підготовку електричного потоку для кінцевого використання);
• повітряні лінії і кабелі (сполучні елементи, які формують мережу в інфраструктурі електропостачання);
• струмопроводи (забезпечують кінцевий підвід енергії її приймачів).

Різновиди генераторів

Енергетичні станції більшою мірою розраховані на автономні системи електропостачання різних типів. Це пристрої, які включають в себе мотор, виробляє струм. Сучасні електростанції працюють на трьох основних видах палива - це бензин, газ і дизель.

Генератори на бензиновому паливі зазвичай застосовуються в якості резервних систем і розраховуються на короткочасні періоди експлуатації. Такі станції дешевше і простіше в обслуговуванні, але високі витрати на паливо не дозволяють їх використовувати в інтенсивних режимах. Більш потужна дизельна система електропостачання вигідна низькими витратами на утримання (на 20% менше в порівнянні з бензиновими аналогами), але саме устаткування і монтаж обходяться дорожче. Газове електропостачання знайшло своє місце в обслуговуванні великих промислових об`єктів - до плюсів такої інфраструктури відноситься цінова доступність палива і довговічність.

Проектування

У процесі створення моделі майбутньої системи електропостачання потрібне виконання декількох етапів, в числі яких - розробка плану силовий електрики, трасування, визначення місцеположення і параметрів обладнання. Сучасне проектування систем електропостачання включає наступні роботи:

• створення плану розміщення обладнання;
• складання схем живильних і розподільних мереж;
• добірка кабелів, розрахункові роботи щодо їх параметрів;
• створення кабельної звітності;
• трасування проводів;
• розробка специфікації;
• підготовка схеми розташування електропроводки і супутнього устаткування.

При виконанні більшості проектувальних операцій фахівці повинні визначати електронавантаження і вести розрахунок електромережі, яка буде служити для трансляції та розподілу електроенергії між її приймачами. Також беруться до уваги коефіцієнти попиту і встановлена потужність.

Вибір обладнання

Коли проект готовий, фахівці переходять до підбору технічних засобів, що реалізують систему електропостачання. Базові дані, на основі яких підбирається устаткування, дає проектування систем електропостачання на основі розрахунків і умов експлуатації. Складові частини комплексу визначать його довговічність і надійність. На сьогоднішній день перелік обладнання для подібних цілей включає кабельно-провідникові вироби, високовольтну апаратуру, вибухозахищених електротехніку, світлотехнічну продукцію, генератори і електростанції, трансформаторні установки, силову електроніку і різні комплектуючі.

Монтаж

Це заключний етап у створенні комплексу електропостачання, який включає збірку і установку обладнання. Монтаж виконує з урахуванням даних проекту і характеристик підприємства - так, у випадку з реалізацією завдання на виробничих об`єктах фахівці враховують можливість поетапної установки окремих компонентів без необхідності зупинки робочого процесу. На цій же стадії виконується автоматизація систем електропостачання за рахунок пультів управління і спеціальних контролерів. Далі виконуються пуско-налагоджувальні операції та вносяться необхідні поправки в регламент техобслуговування та експлуатації.

Принципи управління та експлуатація

Розглядаючи питання експлуатації систем електропостачання, важливо враховувати той факт, що обслуговують джерела енергії і супутнє електрообладнання повинні виробляти стільки ресурсу, скільки буде потрібно споживачам. Іншими словами, робота електростанцій і мереж розраховується на можливі зміни в навантаженнях приймачах. Раціональна експлуатація систем електропостачання передбачає спеціальну підготовку персоналу диспетчерських центрів, які зможуть точно відслідковувати попит приймачів на електроенергію. Керуючись цими показниками, служба підбирає оптимальну кількість генераторів при скороченні навантажень або, навпаки, запускає резервні станції при підвищенні потреб в енергії.

Важливо враховувати, що від якості обслуговування енергосистемою залежать продуктивність і безпеку робочих процесів на підприємстві. Порушення в електропостачанні здатні викликати аварії, простої на конвеєрах і інші неприємні ситуації і явища, в результаті яких не виключена поява жертв і недовипуск виготовляється.

Критерії якості роботи електропостачання

Відповідальність систем, що забезпечують харчування енергоресурсами підприємств, обумовлює необхідність підтримання достатніх показників їх працездатності. У зв`язку з цим обслуговування постачають установок будується на наступних принципах:

• Забезпечення безперебійної роботи генераторів, мереж і супутніх компонентів електропостачання. До слова, надійність систем електропостачання є однією з першорядних оцінок її якості, як і ремонтопридатність з довговічністю.
• Стабільність виконання плану по виробленню електроенергії та подальшого її розподілу з охопленням необхідних максимумів по навантаженнях споживачів.
• Збереження якості енергії, що постачається приймачів. Вона повинна відповідати запитам живлячої електроустаткування за частотою і напрузі.

Щоб досягалися оптимальні умови роботи, система електропостачання контролюється диспетчерськими пультами. Останні, у свою чергу, забезпечуються інструментами, за рахунок яких здійснюються контроль, настройка, управління електростанціями, ЛЕП і знижувальними підстанціями.

Режими роботи

Будь-який комплекс електропостачання передбачає індивідуальні засоби захисту на випадок позаштатних ситуацій. Як правило, це релейні системи захисту, які й зумовили поділ режимів експлуатації енергосистем на три види: нормальний, аварійний і післяаварійний. Перший режим характеризується безперебійним живленням енергією. У таких умовах роботи система електропостачання промислових підприємств поставляє ресурс в достатньому обсязі і необхідної якості. При аварійному режимі нормальна працездатність системи порушується і триває до того моменту, поки не буде відключений і пошкоджений компонент. Післяаварійний формат роботи системи електропостачання триває до того поки не буде відновлена нормальна працездатність всього комплексу.

Класифікації систем електропостачання

Існує кілька принципів поділу енергосистем, що постачають споживачів електрикою. Залежно від джерела система електропостачання може бути електрохімічної, дизель-електричної та атомної. Різні такі комплекси і в конфігурації, наприклад, бувають централізовані, децентралізовані і суміщені. Не менш значимі в класифікації та характеристики струму, постійного і змінного.

Системи електропостачання використовуються в різних умовах і на різних об`єктах. У зв`язку з цим варто враховувати їх мобільність (стаціонарні, носяться й возяться) і приналежність до споживача. Але, мабуть, головне поділ ставиться до призначення. Так, існують чергові системи, резервні та аварійні. Чергова система електропостачання підприємства виконує свої функції в штатному порядку і, як правило, є основним джерелом електроенергії. Резервні системи, навпаки, частіше виступають допоміжної інфраструктурою енергопостачання - на заміну основного комплексу. Аварійне електропостачання зазвичай передбачає можливість обслуговування найбільш відповідальних об`єктів протягом декількох годин або діб.

Автономні системи електропостачання

Концепція автономних систем відбувається з необхідності страховки електропостачання від можливих неполадок в магістральних мережах та інших форс-мажорних ситуацій. Зазвичай автономні системи електропостачання використовуються на підприємствах з налагодженим виробничим процесом і потребою в безперебійному енергопостачанні. По суті, це подача електрики з незалежним контролем. Важливо відзначити, що автономне електропостачання відрізняється довговічністю, але при цьому вимагає більш високих витрат на монтаж і обслуговування. З іншого боку, такий підхід себе виправдовує зважаючи надійності та стабільності енергозабезпечення.