2.2.5. Электроснабжение систем электропривода

Источники электроснабжения. Основными потребителями электроэнергии в технологических комплексах являются электроприводы, далее следует электронагревательное оборудование. Электроэнергия расходуется также на освещение и электропитание контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации.

Источниками электроснабжения технологических комплексов и агрегатов являются цеховые или комплектные трансформаторные подстанции и комплектные распределительные устройства. Стандартными на этом уровне распределения энергии являются напряжения 10, 6 и 3 кВ, 660, 380, 220 и 127 В переменного тока и 440, 220 и 110 В постоянного тока. Потребители электроэнергии напряжением 660 В и ниже относятся к категории потребителей низкого напряжения. Высокие напряжения 10, 6 и 3 кВ могут применяться для двигателей большой мощности.

Резервирование электропитания. Электроприёмники делятся на три категории, и для электроприемников I и II категорий требуется резервирование электропитания.

К электроприемникам I категории относятся такие, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный экономический ущерб, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, нарушение сложного технологического процесса. Для электроприемников I категории обязательно питание от двух независимых источников, при этом резервное питание должно иметь автоматическое включение.

К электроприемникам II категории относятся электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовой задержке отпуска продукции и массовым простоям оборудования.Для электроприемников II категории обязательно питание от двух, в том числе и зависимых источников, при этом резервное питание может включаться автоматически или дежурным персоналом.

Остальные электроприемники относятся к III категории.

Показатели качества электроэнергии. Государственный стандарт ГОСТ 13109–99 устанавливает показатели и нормы качества электрической энергии в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного 3-х фазного и однофазного тока частотой 50 Гц в точках общего присоединения, к которым присоединяются электрические сети потребителей.

Устанавливаются 11 основных показателей качества электроэнергии и их нормально допустимые и предельно допустимые нормы: отклонение частоты (); отклонение напряжения(); глубина(%) и длительность(с) или(эл. градусов) провала мгновенного значения напряжения (например,); коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения; коэффициенты несимметрии напряжений и др.

Энергосбережение средствами электропривода. Причины актуальности проблемы энергосбережения:

– электропривод потребляет большую часть (60…70%) производимой электроэнергии;

– В РФ более высокое потребление электроэнергии на единицу продукции (достигает значение в 2…3 раза);

– стоимость электроэнергии постоянно возрастает;

– в производстве и сфере обслуживания эксплуатируется масса нерегулируемого электропривода с низкими энергетическими показателями (электродвигатели выбраны с большим запасом по мощности, технологические параметры регулируются с помощью задвижек, заслонок и т.д.).

Методы энергосбережения. Основные методы энергосбережения средствами электропривода АТК:

– применение регулируемых электроприводов вместо нерегулируемых, что обеспечит оптимальное по энергетическим затратам ведение технологического процесса (регулирование производительности вентиляторов, насосов и т.д. изменением скорости вращения);

– оптимальный выбор силовых модулей на стадии проектирования электропривода: электродвигателей, трансформаторов, реакторов, управляемых преобразователей;

– применение силовых полупроводниковых модулей преобразователей, имеющих высокий КПД и (выпрямители, инверторы, тормозные модули, обеспечивающие рекуперацию энергии в сеть);

– применение современных методов и средств проектирования и реализации систем автоматического управления электроприводов;

– применение адаптивных методов управления режимами работы электроприводов механизмов, обеспечивающих минимизацию энергопотребления, например, минимум потерь в переходных режимах, минимум потребления электроэнергии за цикл работы и т.д.

– исключение режимов пуска и торможения технологических агрегатов (не связанных с технологическим процессом) и их перевода в непрерывный режим работы посредством применения вспомогательных механизмов и электроприводов (например, электрифицированного механизма автоматической смены приемных барабанов);

– использование автоматизированных электроприводов как силовых элементов и сервоприводов как средств регулирования технологических параметров АТК и организации оптимального ведения технологического процесса.

Правила устройства электроустановок. Правила устройства электроустановок (ПУЭ) [7] распространяются на вновь создаваемые и реконструируемые электроприводы и предназначены для обеспечения безопасной и безаварийной работы с ними.

В ПУЭ сформулированы требования:

– к электрооборудованию;

– к помещениям;

– к персоналу, эксплуатирующему электрооборудование.

ПУЭ разработаны с учетом:

– обязательности проведения в условиях эксплуатации планово-предупредительных и профилактических испытаний, ремонта электроустановок и электрооборудования;

– систематического обучения и проверки знаний обслуживающего персонала в объёме требований правил технической эксплуатации и правил техники безопасности.

ПУЭ разделяют:

– электроустановки по условиям электробезопасности на две категории: электроустановки напряжением до 1000 В и электроустановки напряжением свыше 1000 В;

– помещения по степени опасности поражения людей электрическим током на помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную опасность, и помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием в них одного или нескольких условий, создающих повышенную опасность.

Условия, создающие повышенную опасность помещений:

– сырость или токопроводящая пыль;

– токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т. п.);

– высокая температура;

– возможность одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлическим конструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам, с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования, – с другой.

Безопасность обслуживающего персонала должна обеспечиваться следующими способами (основными):

– применение надлежащей изоляции;

– применение двойной изоляции;

– соблюдение соответствующих расстояний до токоведущих частей или их закрытие и ограждение;

– быстродействующее отключение частей электрооборудования, случайно оказавшихся под напряжением, и поврежденных участков сети;

– заземление или зануление корпусов электрооборудования и элементов установок, которые могут оказаться под напряжением вследствие повреждения изоляции;

– применение предупреждающей сигнализации, надписей и плакатов;

– использование средств защиты и приспособлений.