Экспертное руководство по планированию и проектированию систем распределения энергии

Системы распределения энергии требуют детального внимания при планировании и проектировании. Энергосистема критична для бесперебойной повседневной работы. Рассмотрим важные аспекты планирования и проектирования распределительных систем.

---

Важность планирования

Для прибыльности компании необходима минимальная суммарная стоимость владения (TCO). Это значит выбор конфигураций с низкой стоимостью с учетом эксплуатации, обслуживания, обновлений и вывода из эксплуатации.

Планирование нужно для проектирования системы с оптимальной производительностью: обеспечение непрерывности снабжения, минимизация потерь, качество энергии, бесперебойная работа за счет правильного выбора оборудования под воздействия среды.

Планирование промышленных систем распределения

Начинается с оценки предопределенного энергопотребления объекта. Для понимания потребностей в потреблении до проектирования — информация о похожих объектах с аналогичным оборудованием и процессами. Это отправная точка, лучшая аппроксимация на основе машин и оборудования объекта. Данные для оценки мощности:

• Список подключенных нагрузок и локаций
• Профиль нагрузки (вариации процесса)
• Разделение критических и некритических нагрузок
• Нагрузки с высокими гармониками
• Включение планов будущего роста
• Интерфейс с коммунальной сетью

Список локаций нагрузок и профиль загрузки помогут оценить коэффициент нагрузки, коэффициент спроса, коэффициент разнообразия. Применение этих факторов критично для точной оценки энергопотребностей и проектирования систем распределения.

Прогноз будущего роста

Для планирования будущей системы распределения нужен хороший запас времени. 5 лет — хороший старт. Расширение в работающем объекте вызывает операционные неудобства. Хорошая практика — переинжинирить начальную емкость с разумным запасом для возможных расширений. Другой вариант — оборудование с двойным рейтингом.

Подход выше для проектов с достаточным финансированием. Для проектов с низким бюджетом — планирование расширения требует пространства и оборудования для обновленной системы. Делается путем предположения расширения с уже готовыми планировкой и дизайном.

Размещение оборудования

Общий принцип — размещать оборудование распределения в центральной локации для нагрузок, питаемых от него. Идеальное местоположение дает:

• Короткие маршруты кабелей
• Единообразие направления потока энергии
• Меньшие потери и меньшие сечения кабелей
• Минимизацию чрезмерного падения напряжения

Правильное размещение снижает затраты на кабели и эксплуатацию за счет минимизации потерь мощности. Выбор локации не всегда прост — кратчайший путь. После установки компоненты трудно перемещать. Правильный выбор на планировке критичен и требует должного внимания.

Выбор параметров системы распределения

Следующий шаг — установка параметров системы. Включают:

• Экологические спецификации
• Уровни напряжения и частота
• Допустимые вариации параметров
• Емкость прерывания/выносливости к коротким замыканиям

Экологические спецификации

Зависят от локации объекта. Температура и влажность — определяющие факторы для выбора оборудования. Другие соображения: плотность молний для защиты, пыль, возгораемые газы, химические загрязнители. Помогают определить подходящую локацию.

Напряжение и частота системы распределения

Определение значений напряжения и частоты. Частота обычно по региональным стандартам. Выбор напряжения сложнее. Оборудование должно соответствовать внешней коммунальной системе. Обычно определяется на основе общей ожидаемой нагрузки.

Допустимые вариации параметров

Частота и напряжение контролируются системами в пределах. Нормально вариации происходят в зависимости от условий эксплуатации и нагрузки. В пределах нормы — не проблема. Аварийные режимы (короткие замыкания) могут вызвать скачки за пределами.

Оборудование спроектировано для выносливости к некоторым вариациям. Если ожидается превышение проектных лимитов — варианты:

• Контроль степени вариации (компоненты для минимизации падения напряжения)
• Автоматические интерфейсы для ограничения вариаций (регулировка напряжения, снижение флуктуаций)
• Специальное оборудование для улучшения уровней вариаций (удовлетворительная работа в более широкой полосе напряжения)

Емкость к выносливости к коротким замыканиям

Оборудование, подвергаемое высоким токам КЗ, должно выдерживать термические и механические напряжения. Оборудование для прерывания КЗ имеет лимиты. Выбор должен иметь рейтинг выше токов КЗ, где они возможны.

Планирование конфигурации системы распределения

До сих пор обсуждали важные соображения. После понимания конфигураций — детальная финализация:

• Общая конфигурация
• Число входящих фидеров
• Уровни входящего и распределительного напряжения
• Рейтинги основного оборудования
• Тип распределения
• Интеграция аварийного резервного оборудования
• Защитное заземление системы

Эти детали ведут к общему однолинейному распределительному схемотехническому плану для планирования объекта. Оптимизация конфигураций сейчас потребует мало ревизий позже.

Рейтинг/размер оборудования

Следующий шаг — решение о рейтингах оборудования. Выбор требует финализации:

• Номинальное напряжение, ток, частота
• Вариации напряжения и частоты
• Ток и время выносливости к КЗ
• Емкость прерывания КЗ
• Клиренс и крипинг

Все оборудование приходит с параметрами системы распределения. Допустимые вариации напряжения/частоты специфичны для оборудования и должны соответствовать параметрам энергосистемы. Специфические меры для корректоров провалов и ИБП.

Рыночные ограничения доступности могут затруднить выбор для планирования конфигурации. Рейтинги коммутационных аппаратов, трансформаторов, прерывательной емкости автоматов могут стать ограничивающим фактором и вводить непреднамеренное дополнительное оборудование для поддержания спроектированных параметров.

Сводка проектирования и планирования

Системы распределения требуют больших инвестиций и значительных операционных затрат. Правильное планирование для оптимальной производительности требует шагов: сбор данных, выбор конфигураций, выбор оборудования с инструментами планирования и ПО для моделирования и документирования важных аспектов.

Проектирование и планирование с E3.Series

Планирование требует большого внимания к деталям. Проектирование, документирование, выбор оборудования уже требуют много времени. E3.series предлагает инструменты для упрощения.

E3.Schematic

Платформа для проектирования и документирования электрических управлений от предохранителей до трансформаторов. Рейтинги и размеры из интеллектуальных библиотек компонентов множественных производителей. Помогает предоставлять информацию и спецификации по параметрам и требованиям системы распределения. Также предлагает:

• Предотвращение коротких замыканий
• Повторно используемые централизованно хранимые подцепи
• Автоматические и параллельные соединения
• Библиотеки деталей, управляемые компонентами
• Гарантия использования валидных деталей
• Онлайн перекрестные ссылки связей и устройств
• Конфигурация клемм
• Интеграция ПЛК
• Автоматическая нумерация проводов

E3.schematic управляет всеми данными дизайна и связанной документацией: спецификации, списки соединений, инструкции сборки, даташиты.

E3.Panel

Позволяет инженерам размещать компоненты в корпусах щитов. Легкое размещение с привязкой, предотвращение коллизий компонентов, интеграция с E3.schematic — работа может начинаться в любом инструменте. Легко видеть слияние электрики и механики в единый CAD. Также трассировка проводов — автоматическое соединение из схемы с генерацией кратчайшего маршрута. Дает:

• Полные определения компонентов
• Функционал слотов и монтажа
• Поддержка ограниченных зон
• Детали пробой и резки
• Алгоритм кратчайшего пути для проводки
• Сегрегация проводов
• 3D-визуализация
• Интеграция со станками автопроводки, сверловки, фрезеровки

---

Получите лучшие инструменты для проектирования и планирования систем распределения

Уже так много работы и усилий требуется для дизайна и внедрения систем распределения. Не тратьте драгоценное время на то, что можно автоматизировать или упростить. Планирование и дизайн важны — правильное проведение с первого раза сэкономит огромное время в будущем.

---