Комплексное руководство по промышленному распределению электроэнергии: надежные решения и лучшие практики

Распределение электроэнергии в промышленности — всё, что нужно знать

Сегодня мы перенесёмся в промышленную среду, показывая как электрическая энергия распределяется в промышленности. В промышленности электрощиты играют главную роль в распределении энергии — в них размещены шины, автоматические выключатели, измерительные приборы и др.

Эти щиты распределены по разным участкам завода для питания индивидуальных установок и соединены кабельными каналами. Рассмотрим концепцию подробнее.

Структура распределения энергии в промышленности

В промышленной электросистеме энергия поступает от частных или государственных энергокомпаний, или от обоих. Напряжение поставки — 11, 33, 66 или 132 кВ. Эти высокие напряжения понижаются до низкого с помощью понижающих трансформаторов.

Напряжения 440 В и ниже называются низковольтными (НВ) системами. Это пониженное напряжение дальше подаётся на различные щиты и оборудование через коммутационную аппаратуру: электровыключатели, автоматические выключатели, предохранители, защитное оборудование, измерительные щиты и т.д.

На рисунке ниже показана схема распределения энергии. Эта модель используется для крупных и средних предприятий. В некоторых случаях под-НВ щиты отсутствуют — питание идёт прямо от НВ щитов к ЩРН (SDB) в зависимости от размера зоны распределения и числа секций.В элементах этой модели распределения входят НВ щит, под-НВ щит, ЩРН (подраспределительный щит), ЩРЭ (щит распределения энергии) и ЩРС (щит распределения освещения).

Различные трансформаторы питют НВ щиты, которые служат главной коммутационной системой всей схемы распределения и несут полную нагрузку. Элементы внутри НВ щитов обсудим позже. Выходные фидеры НВ щита подключены к под-НВ щитам, размещённым для группы нагрузок на заданном участке.

Ввод под-НВ щита подключается к ЩРН, которые питят нагрузки, состоящие из группы машин: электропечи, тали и др. (подключённые к различным ЩРЭ).

ЩРЭ — это фактическое силовое соединение нагрузки с источником, где отдельные машины подключены напрямую к питанию. Часть энергии от ЩРЭ идёт к ЩРС для питания осветительного оборудования: уличных фонарей (см. простой проект светофора), освещения рабочих зон, розетных групп и т.д.

Все щиты в системе распределения заземлены с надёжным заземлением и узаземлением для защиты приборов и обслуживающего персонала.

Низковольтный (НВ) щит

Коммутационная аппаратура на каждой стороне распределения размещается в металлических корпусах — НВ (низковольтных) щитах. Они распределяют энергию различным под-НВ щитам, получая её от трансформатора. Номинал: 430 В, 3 фазы, 50 Гц, трёх- или четырёхпроводная система.

Это напольный самонесущий блок, полностью закрытый и выдвижной тип. Конструкция включает все меры безопасности для операционного и обслуживающего персонала.

Внутренние соединения НВ щита показаны на рисунке ниже.

Воздушный автоматический выключатель (ВАВ / ACB)

Включает или размыкает цепь вручную или дистанционно в нормальном режиме и автоматически размыкает при аварии. Могут быть 3/4-полюсными, номинал по току нагрузки (или разрывающей способности), выдвижные или стационарные.

ВАВ (ACB) имеют необходимые шины для соединения клемм с болтовыми нулевыми перемычками. Оснащены микропроцессорными системами для защиты: перегрузка, заземление, короткое замыкание. ВАВ также дают индикацию и измерения через ТТ, лампы, амперметры, вольтметры и др.

Шины и соединения

Шины из высокопроводящей меди (иногда алюминий для снижения стоимости). НВ щит включает систему главных горизонтальных шин и вспомогательных вертикальных шин в шинных коридорах, где щиты могут размещаться с фронтальным доступом для подключения кабелей.

Исходящие кабели подключаются к шинам твёрдо или гибко — зависит от производителя. Все шины надёжно изолированы/обмотаны утверждённым способом.

Шины собирают питание от клемм трансформатора и снабжают элементы щита: ВАВ, коммутацию батарей конденсаторов и другие нагрузки. Шины могут идти сверху, снизу или с обеих сторон, но чаще верхние шины берут питание от трансформатора, а нижние — от ДГУ (дизель-генераторной установки).

Шинный связыватель (Bus Coupler)

Соединяет одну шину с другой шины другого источника (но одинакового номинала) без дуг и прерывания питания. При обслуживании других выключателей на том же щите шинный связыватель переключает источник питания на другой. Это тоже коммутационная аппаратура с ВАВ и предусмотрена блокировка.

Батарея конденсаторов

Отдельный щит, включающий шины, ВНВ (MCCB), согласованные реакторы, конденсаторные блоки, контакторы, измерительное оборудование и кабели. Также называется панелью автоматической коррекции коэффициента мощности (APFC). Подключается к НВ щиту через ВАВ и коммутационную аппаратуру кабелями.

Конденсаторы и реакторы — внутреннего типа с воздушным охлаждением. Батареи конденсаторов соединяются параллельно питанию для улучшения коэффициента мощности системы. Конденсаторы включаются автоматически (программируемыми устройствами) или вручную (выключателями) в зависимости от компенсируемой реактивной мощности.

Измерения и индикация

Вольтметры, амперметры и ваттметры (cos φ) в НВ щите показывают параметры, защищены АВ (MCB). На всех НВ щитах индикаторные лампы (преимущественно светодиодные) для каждой фазы — индикация напряжения или аварии. Пусковые и стоп-кнопки на измерительной панели для команд: включение питания и аварийная остановка.

Под-НВ щиты

Похожи на НВ щиты, но номинал ниже, и размещаются в конкретном участке завода (сборочный, отгрузочный) а не у трансформатора как НВ щит. Служат вводом для различных ЩРН, распределяя энергию к ЩРН, получая от НВ щитов.

Внутренняя схема та же: шины, соединения батарей конденсаторов, ВАВ, измерительные панели (шинные связыватели могут отсутствовать).Также включают камеру шин коммунального питания и камеру шин ДГУ, чтобы некоторые нагрузки (ЩРН) можно было переключить на ДГУ при недостатке питания от сети. Часто камера ДГУ отсутствует в под-НВ щитах — размещается в НВ щите. Под-НВ щиты также включают батареи конденсаторов или АПФК для улучшения cos φ.

Подраспределительные щиты (ЩРН / SDB)

Доступны в стандартных и кастомизированных исполнениях от разных производителей. ЩРН включают шины (медь или алюминий), получающие питание от под-НВ щитов или главных НВ щитов и распределяющие к тяжёлым машинам (печи, чиллеры, насосы, печи и др.) и ЩРЭ.

Питание (ввод) поступает через ВАВ или ВНВ и распределяется через исходящие ВНВ или ВРП (Switch-Disconnect-Fuses). ВРП — выключатели в серии с предохранительными вставками (предохранители HRC высокой разрывающей способности) с механизмом ручного управления. Используются для коммутации нагрузки, изоляции и защиты от КЗ.

Некоторые ЩРН также имеют батареи конденсаторов, особенно те, что питят тяжёлые индуктивные нагрузки для улучшения cos φ. ЩРН используют шины для соединения всех ВРП и устройств внутри через шинную камеру, а также для исходящих соединений через высокомощные кабели в кабельной камере.

Каждый отсек коммутации нагрузки имеет постоянные идентификационные ярлыки, индикационные лампы и измерительное оборудacolo (при необходимости). Ниже схема ЩРН.

Щиты распределения энергии (ЩРЭ / PDB)

Разработаны для распределения энергии различным машинам и оборудованию, даже в крупных зданиях наблюдается такое распределение через ЩРЭ. ЩРЭ имеют защиту от КЗ и перегрузки. Оснащены различными защитными реле, отключающими разные автоматические выключатели (высокой мощности) при различных неисправностях.ЩРЭ — металлические короба с различными АВ (MCB), установленными на металлической раме, соединяющей силовую аппаратуру (двигатели) и распределяющей энергию к различным ЩРС.

ЩРЭ получают питание от различных ЩРН и соответственно снабжают прилегающие нагрузки. Размещаются возле приложения: коммутация конвейеров, подъёмников и талей, насосные станции и т.д.

• Также читайте: Трёхфазный электромонтаж в доме

Могут быть настенными или напольными — зависит от требований заказчика и номинальной мощности. Помимо ввода ЩРН, некоторые ЩРЭ снабжены ИБП (UPS) как резервный источник для непрерывности работы при отключениях.

Щиты распределения освещения (ЩРС / LDB)

Это конечные коммутационные щиты (в электроустановке и монтаже) в зонах малой нагрузки: освещение, кондиционеры, малые двигатели, щиты для подключения портативных устройств (тепловентиляторы и др.). Такие ЩРС встречаются в домах и офисах — применяются в малых коммутационных операциях.

Нажмите здесь для схемы проводки ЩРС

ЩРС состоят из различных АВ (MCB), где каждый АВ — выключатель для индивидуальной нагрузки (иногда несколько ламп на один АВ). АВ защищают нагрузки от перегрузки и КЗ. АВ монтируются на металлических стойках. Щиты получают питание от ЩРЭ и подают на осветительные нагрузки. Преимущественно настенные.Также читайте: Разные методы электропроводки