Надежность электроснабжения промышленных предприятий влияет на качество выпускаемой продукции и безопасность персонала.
Аварийный останов производства при повреждениях в питающей сети приводит к существенному экономическому ущербу, а восстановление технологического процесса занимает длительное время (от нескольких часов). Поэтому важно регулярно проводить аудит питающих электрических сетей, вовремя отслеживать неисправности оборудования и следить за качеством электроэнергии.
Типовые проблемы, связанные с электрическими сетями промышленных предприятий:
- Неселективное или ложное срабатывание релейной защиты
- Изменение схемы питания, связанной с расширением производства или заменой оборудования
- Высокие потери в сети, перегрузка оборудования, отклонение напряжения от номинальных параметров
- Качество электроэнергии (провалы напряжения, гармонические искажения)
- Проблема пуска двигателей и отключения контакторов при просадке напряжения
Указанные выше проблемы влияют на многие аспекты в работе:
- Безопасность рабочего персонала
- Безопасность оборудования
- Срок службы оборудования
- Аварийный простой
- Качество выпускаемой продукции
Что предлагает компания Siemens для решения этих проблем
Это обследования и разработку мероприятий, направленных на повышение надежности и качества электроснабжения промышленного предприятия.
Возможные направления:
- Расчёты и анализ потерь активной и реактивной мощности и энергии в электрических сетях;
- Анализ фактической загрузки электротехнического оборудования как в ремонтный, так и в нормальном режиме работы сети;
- Оптимизация режима работы распределительных сетей для нормальных и ремонтных режимов по уровню напряжения в центрах питания, активной и реактивной мощности, и потерям мощности в элементах сети;
- Расчет и анализ статической и динамической устойчивости электротехнических систем при аварийных режимах или переключениях диспетчера для определения наиболее чувствительного электрического и технологического оборудования к провалам напряжения и разработки мероприятий по повышению надежности его электроснабжения;
- Расчёт пусков и самозапусков электродвигателей с учетом различных нагрузочных характеристик двигателей, последовательный (ступенчатый) пуск множества двигателей, остаточные уровни напряжения на шинах ГПП, РУ, ТП и клеммах нагрузок при пуске и самозапуске ЭД, плавный пуск ЭД (УПП, ПЧ);
- Анализ схем внутреннего и внешнего электроснабжения, в том числе оценка независимости источников питания и технико-экономическое обоснование применения БАВРа. Определение параметров независимости и надежности взаимно резервирующих источников питания промышленных предприятий;
- Разработка и сопровождение единой расчётной цифровой/математической моделей схемы электроснабжения промышленного предприятия для всех стадий жизненного цикла электрической части объекта: планировании нового объекта, проектирование, строительство, пусконаладка, сдача в эксплуатацию, эксплуатация оперативным персоналом заказчика, принятие решений о модернизации;
- Расчёт симметричных и несимметричных токов КЗ на шинах промышленного предприятия (0,4-35 кВ) и прилегающей сети 110-220 кВ для анализа уставок РЗА и противоаварийной автоматики, в том числе анализ взаимовлияния технологических и электрических защит. Проверка селективности работы устройств РЗА и ПА;
- Анализ качества ЭЭ. Разработка мероприятий по снижению текущего и перспективного уровня гармонических искажений до допустимого ГОСТ 32144 и оценка их эффективности;
- Организация ведения статистки отказов электрооборудования для анализа и дальнейшей разработки мероприятий по повышению надежности промпредприятий.
Построение цифрового двойника электрической сети предприятия
Неселективное или ложное срабатывание релейной защиты
Типовые проблемы, связанные с устройствами релейной защиты:
- Отсутствие селективности срабатывания релейной защиты
- Нечувствительность устройств защиты к определенным повреждениям
- Ложные срабатывания
- Останов производства при внешних коротких замыканиях
- Избыточные срабатывания защит минимального напряжения при пуске электродвигателей
Решение
- Создание математической модели сети
- Расчет уставок релейной защиты, их координация
- Выдача рекомендаций по замене уставок или устройств релейной защиты
Анализ установившегося режима
Типовые проблемы установившихся режимов:
- Необходимость расширения производства / замена оборудования
- Отклонение напряжения от номинальных параметров
- Необходимость изменения схемы заземления
- Перегрузки оборудования при секционировании
- Высокие потери
Решение
- Расчеты и моделирование текущего состояния сети (потери, ток, напряжение с учетом изменения нагрузки в течение дня)
- Разработка оптимальной конфигурации сети, выбор мест установки и параметров устройств компенсации реактивной мощности
- Разработка концепций системы заземления
- Разработка системы автоматизированного управления электрической сетью
- Технико-экономический анализ предлагаемых решений
Анализ качества электроэнергии. Расчет и анализ гармоник
Типовые проблемы, связанные с качеством электроэнергии:
- Повышение уровня гармонических искажений
- Нагрев или взрывы компенсирующих устройств реактивной мощности
- Снижение момента на валу электродвигателей с прямым пуском
Решение
- Проведение измерений на объекте заказчика
- Проведение анализ качества (P,Q) электроэнергии на основании результатов измерений
- Расчет и выявление резонансных гармоник
- Разработка фильтро-компенсирующих устройств и оценка их рабочих показателей
Анализ динамического поведения системы и расчет переходных процессов
Типовые проблемы, связанные с динамическими процессами в электрической системе:
- Пуск двигателей происходит не с первого раза
- Отключение контакторов при просадке напряжения
- Возникновение провалов напряжения
Решение
- Моделирование и анализ перенапряжений и других переходных процессов
- Анализ коммутационных воздействий и их влияния на показатели системы
- Оценка допустимого напряжения
- Определение необходимого уровня изоляции оборудования и системы
- Моделирование и анализ динамического поведения системы при коротких замыканиях
- Моделирование систем постоянного тока
Экономический эффект
Оценка экономического эффекта
- Экономического эффект является индивидуальным для каждого предприятия и для его оценки необходимо анализировать текущую карту аварийных событий на производстве.
- Достижение оптимального решения проблемы благодаря проведенным измерениям и анализу
Основные факторы окупаемости
- Отсутствие простоев оборудования связанных с проблемами электросети;
- Сокращение времени поиска и устранения неисправностей в сети предприятия.
- Отсутствие излишних инвестиций в оборудование
- Увеличение срока службы оборудования
Примеры решений
Расчет дугового разряда для заводов цементной компании
Проблемы:
- Дуговой разряд был причиной несчастных случаев, происходивших на промышленных предприятиях заказчика.
- Было принято решение о проведении соответствующих расчетов для оценки безопасности работы на электроустановках.
- Были проведены работы на 3 заводах заказчика в России, планируется проведение расчетов еще на одном.
Выполнение проекта:
- Сбор данных и построение модели электрической сети;
- Проведение расчета установившегося режима и коротких замыканий, анализ результатов;
- Анализ пуска электродвигателей;
- Анализ селективности работы устройств релейной защиты;
- Определение риска возникновения дугового разряда для каждого электрического распределительного щита;
- Маркировка панелей в соответствии с результатами исследования;
- Определение необходимых средств индивидуальной защиты, которые следует использовать при работе с каждым электрическим щитом.
Результаты проекта:
- Обеспечение безопасной работы персонала
- Обеспечение селективного срабатывания устройств защиты
- Рекомендации по замене оборудования
Анализ уставок релейной защиты на деревоперерабатывающем предприятии
Проблема:
Неселективная работа релейных защит
Выполнение проекта:
- Анализ корректности и селективности текущих уставок
- Проверка селективности уставок релейных защит в PSS SINCAL
- Расчет уставок для снижения времени отключения для обеспечения безопасности персонала и защиты оборудования
Решение
- Выполнена корректировка уставок релейных защит на распределительных пунктах предприятия
Результаты проекта:
- Существенное снижение количества ложных срабатываний релейных защит
Ссылки на вебинары по теме:
1. Начало работы в PSS SINCAL
https://www.youtube.com/watch?v=tDt95GBW7sw
2. Расчет режима в PSS SINCAL
https://www.youtube.com/watch?v=ae-vh-fA-GM
3. Географический вид и фоновые изображения в PSS SINCAL
https://www.youtube.com/watch?v=-E7mEuIt9Yg
При подготовке публикации использовались материалы и изображения SIEMENS AG
<-