Наиболее распространенные проблемы при проектировании электрического оборудования электростанции

Электростанции, электростанции и электростанции - все это обычное дело названия, используемые электростанциями. Электростанции необходимы в повседневной жизни современной жизни. Не было бы ни телевидения, ни интернета, ни электричества, ни света. Производство электроэнергии началось с конца 1800-х годов, когда вода из озера использовалась для питания динамо-машин Siemens. Электроэнергия обеспечивала освещение, отопление, производство горячей воды, работу лифта, а также трудосберегающие устройства и хозяйственные постройки.

Электростанция - это промышленный объект по производству электроэнергии. Каждая электростанция может содержать множество генераторов для преобразования механической энергии в электрическую. Уровень инженерии требует множества размышлений, прежде чем даже задуматься о реализации. С какими проблемами проектирования электрооборудования электростанций сегодня сталкиваются предприятия? И какие обычные дневные решения помогли решить эту проблему?

Электростанция

До недавнего времени основной задачей электрических систем было обеспечение бесперебойной работы систем освещения, технологических процессов и защиты окружающей среды на объекте. Эта очень простая модель была получена в начале двадцатого века, когда потребление энергии в основном зависело от линейных нагрузок. В последние годы нелинейные нагрузки, такие как двигатели с регулируемой скоростью, программируемые логические контроллеры и другое электрическое оборудование, стали нормой.
По сравнению с линейными нагрузками эти нелинейные нагрузки гораздо более чувствительны к перенапряжению, пониженному напряжению и другим помехам, которые всегда существовали в линии электропередач. Такие обычные нарушения могут вызвать проблемы, начиная от незначительных неисправностей оборудования и заканчивая дорогостоящими остановами системы и повреждением оборудования. Кроме того, нелинейные устройства могут создавать собственные помехи в питании, которые могут вызывать проблемы в других частях производственного объекта и могут передаваться обратно в распределительную систему энергоснабжения.
Возросшая зависимость от нелинейных нагрузок поставила новые задачи в проектировании электрических систем. В то время как гарантированное электроснабжение остается критически важным, вопросы надежности и качества электроэнергии приобретают первостепенное значение, а требования к мощности увеличиваются. Кроме того, для сохранения конкурентоспособности сохраняется потребность в контроле энергопотребления и затрат. Перед лицом этих проблем инженеры-электрики должны учитывать риск возникновения проблем с надежностью и качеством электроэнергии, а также оценивать экономические последствия проблем и внедрять программу управления рисками с точки зрения затрат.

Надежный источник питания

Надежный источник питания - это источник, который подает электроэнергию в достаточной степени, чтобы обслуживать нагрузку объекта с требуемым уровнем качества электроэнергии, и источник, который обеспечивает достаточную мощность во время отключения или других аварийных условий для обеспечения безопасности персонала и защиты критически важных процессов и технологического оборудования.
Электрическая конструкция электростанции, которая может предвидеть требования к нагрузке, предъявляемые предприятием, редко бывает близка к идеальной. Инженерам завода необходимо провести профиль нагрузки объекта. Профиль предоставит управленческой команде полное представление о том, как изменяется потребление электроэнергии на предприятии за желаемый интервал времени. Одним из методов определения структуры нагрузки электроснабжения является проведение анализа с помощью диаграмм спроса. Или, в качестве альтернативы, используйте измерительные системы для передачи данных с информацией во время пикового использования. Контрольно-измерительные приборы необходимы для постоянного мониторинга электрических систем и информирования операторов об их работе и эффективности.

ненадежный источник питания

Качество электроэнергии

Что касается качества электроэнергии, то обычные коммунальные службы не на 100% надежны. Для некоторых потребителей коммунальных услуг, готовых платить больше, надежность источника питания может быть приближена к 100%. Даже на этом более высоком уровне надежности некоторым пользователям может потребоваться установка собственной системы кондиционирования электроэнергии.
Несмотря на то, что инженеры завода используют диагностические и профилактические меры, неожиданные отключения и другие сбои все же случаются. В таких ситуациях хорошо управляемая электрическая система завода обеспечивает аварийное питание, по крайней мере, достаточное для отключения оборудования.
Резервное питание может подаваться вспомогательными генераторами или устройством, известным как источник бесперебойного питания (ИБП). На растущем числе станций может быть экономически целесообразным обеспечить производство электроэнергии на месте с помощью когенерационной системы. Системы когенерации используют отходы или покупают топливо для выработки энергии и рекуперации потерянного тепла.

Источник бесперебойного питания

Источники проблем с качеством электроэнергии

Несмотря на то, что сегодня коммунальные предприятия используют передовое оборудование и программное обеспечение на своих подстанциях и в своих распределительных системах, возникают сбои в электроснабжении. Они могут возникнуть в результате:

• Сбои передачи
• Неисправности переключения системы распределения.
• Удары молнии
• Одновременная работа оборудования

Во многих случаях нарушения могут быть связаны с проблемами электропроводки и заземления на самом предприятии. Обычными помехами являются перебои в работе, пониженное напряжение, перенапряжение, скачки, скачки напряжения или шум. Эти нарушения могут варьироваться по продолжительности от длительных перебоев в работе на несколько часов до скачков напряжения продолжительностью всего несколько микросекунд, незаметных для инженеров-технологов.

Удары молнии вызывают проблемы с качеством электроэнергии

На старое электрическое оборудование, такое как двигатели, соленоиды и электромеханические элементы управления, в основном не влияют кратковременные помехи. Однако твердотельное электронное оборудование наиболее восприимчиво к широкому спектру помех. Эта уязвимость связана с тем, как электронное устройство потребляет подаваемую на него мощность переменного тока. Электронные устройства, которые не могут преобразовать мощность переменного тока в мощность постоянного тока (DC), могут иметь проблемы, в том числе:

• Прерывание работы устройства
• Ошибки данных
• Потеря памяти
• И даже отключения

В худшем случае некоторые устройства могут выйти из строя.

Рекомендации по устранению проблем с качеством электроэнергии

Существует несколько типов средств защиты твердотельного, чувствительного к мощности оборудования от сбоев питания; большинство из них простые и недорогие. Кроме того, помехи можно полностью предотвратить, настроив источник питания для сглаживания формы синусоидальной волны (подробности здесь). Поскольку оборудование для регулирования мощности является дорогостоящим, оно лучше всего подходит только для тех приложений, где требуется наивысший уровень мощности.

• Электропроводка и заземление
  Примерно 80% проблем с качеством электроэнергии на коммерческих и промышленных объектах можно объяснить проблемами с ненадлежащим заземлением, ненадлежащей проводкой, неплотными соединениями и накоплением пыли и грязи из-за ненадлежащего технического обслуживания. Важность хорошего заземления с низким сопротивлением невозможно переоценить, особенно потому, что твердотельные системы зависят от заземления для опорной работы и для рассеивания паразитной мощности, которая может вызвать повреждение, если оставить ее в цепи. Это недорогая мера предотвращения проблем с качеством электроэнергии.
  
• Выделенные схемы
  Большинство сбоев в электроснабжении в виде шума генерируется внутри самого завода. В результате эффективным методом защиты критически важного или высокочувствительного оборудования является размещение оборудования в его собственной изолированной цепи, чтобы защитить его от сбоев питания, вызванных другим оборудованием, находящимся поблизости.
  
• Подавитель шипов
  Подавители скачков напряжения уменьшают амплитуду скачков напряжения до безопасного уровня и могут устранить многие внезапные изменения напряжения. Это самые простые и недорогие защитные устройства; однако их возможности зависят от качества приобретенного глушителя.
• Изолирующие трансформаторы
  Изолирующие трансформаторы фильтруют электрические шумы и искажения от другого оборудования на объекте или от входящей мощности. Однако они не могут защитить от других типов помех, таких как скачки и скачки напряжения.
  
  
• Регуляторы напряжения
  Стабилизаторы напряжения поддерживают относительно постоянное напряжение, защищая от скачков и провалов механическими или электрическими средствами. Этот вариант более дорогостоящий, чем перечисленные выше, но находится в середине диапазона затрат на устройства повышения мощности.
• Источник бесперебойного питания
  ИБП защищает от кратковременных перебоев в подаче электроэнергии и внешних сбоев в электроснабжении. Системы ИБП обычно состоят из выпрямителя / зарядного устройства, аккумуляторной батареи, статического инвертора и автоматического или ручного переключателя байпаса. Он предлагает защиту от всех проблем с качеством электроэнергии, включая кратковременные отключения. Защита от длительных отключений ограничена размером аккумуляторной батареи. ИБП не защищает от переходных процессов, провисаний, вздутий и других отклонений.