Промышленные предприятия являются крупными потребителями электроэнергии, имеющими разнообразные электроприемники.
Различные предприятия имеют электрические нагрузки от нескольких десятков до миллиона киловатт и более.
Электрические нагрузки зависят от вида и количества выпускаемой продукции, от технологии и организации производства, от требований по обеспечению условий труда рабочих и санитарно-гигиенических режимов данного производства.
Технологический процесс производства непосредственно влияет на нагрузку предприятия и ее характер. Так, например, непрерывные технологические процессы в химической промышленности или процессы производства металлов путем электролиза создают в нормальном режиме спокойные и почти неизменные во времени нагрузки. Суммарные нагрузки крупных предприятий такого типа достигают 800—1000 МВт и более.
Производства, использующие в основном сравнительно мелкое оборудование, например цехи механической обработки металла с большим количеством токарных и других металлорежущих станков, также имеют сравнительно спокойный характер нагрузки в течение рабочей смены. Провалы графика нагрузок таких цехов происходят в момент окончания рабочей смены и длятся 25—30 мин; за это время быстро упавшая до минимума в конце смены нагрузка постепенно достигает своего предыдущего среднего значения.
Наиболее неравномерную нагрузку дают реверсивные обжимные прокатные станы в металлургической промышленности, а также крупные сталеплавильные дуговые электропечи.
Главные приводы современных блюмингов и слябингов создают нагрузки с частотой колебаний 15—20 в минуту. За цикл прокатки электрические нагрузки этих станов резко изменяются от минус 2—3 МВт при торможении главного привода до плюс 30—40 МВт при рабочем ходе. В еще более широких пределах наблюдаются колебания реактивной мощности, особенно при питании прокатных двигателей от вентильных преобразователей. Все это вызывает необходимость принятия определенных мер по ограничению колебаний напряжения в сети. Нагрузки промышленного предприятия в целом всегда сглаживаются за счет общезаводских постоянных или незначительно изменяющихся нагрузок.
Такие мероприятия, как необходимая очистка промышленных вод и отходящих газов на металлургических и химических предприятиях, удаление излишнего тепла от рабочих мест в горячих цехах, очистка воздуха и гидросмыв в помещениях с повышенным выделением пыли, усиленное освещение и кондиционирование воздуха и т. п., создают в ряде производств значительные электрические нагрузки, вполне соизмеримые с нагрузкой, создаваемой основным технологическим процессом. Так, например, на заводах искусственного волокна, где по условиям технологии производства и гигиены труда требуется поддержание определенной температуры и влажности воздуха, кондиционирование воздуха составляет до 15—20% суммарной электрической нагрузки предприятия.
По характеру использования электроэнергии все многообразие электроприемников можно разделить на четыре основные группы:
а) электроприводы, т. е. машинные устройства, преобразующие электрическую энергию в механическую, состоящие из электродвигателя, передач от двигателя к исполнительному механизму и аппаратуры управления. Электроприводы — это наиболее распространенные в народном хозяйстве приемники электроэнергии, которые в нашей стране потребляют около 65% всей вырабатываемой электроэнергии;
б) светотехнические установки. Электрическое освещение является распространенным потребителем электроэнергии во всем народном хозяйстве. Огромное количество светоточек и небольшая мощность каждого отдельного источника света создают специфические условия светотехнических электроустановок. На электрическое освещение в нашей стране расходуется около 10% всей вырабатываемой электроэнергии;
в) электротермические установки, т. е. устройства, преобразующие электрическую энергию в тепловую. К этой группе электроприемников относятся разнообразные электропечи и нагревательные установки. Мощность этих установок колеблется от нескольких киловатт до 100 МВт в единице;
г) электротехнологические установки, в которых электрический ток непосредственно используется для различных технологических процессов. К таким установкам относятся электролизные установки, установки электроискровой обработки металлов и гальванопокрытий, устройства для создания электромагнитных полей, используемых для технологических нужд (ускорители заряженных частиц, радио, телевидение, связь и т. п.).
По режиму работы электроприемники разделяются на три группы:
а) продолжительный режим, при котором электроприемники работают длительное время и при этом превышение температуры нагрева электрооборудования над температурой окружающей среды устанавливается постоянным, не превышающим определенных нормами значений.
К электроприемникам продолжительного режима работы относятся электроприводы большинства насосов, вентиляторов, компрессоров, механизмов непрерывного транспорта, нагревательные печи и т. п., у которых периоды работы измеряются часами и даже сутками;
б) кратковременный режим, при котором рабочий период имеет ограниченную продолжительность, при которой превышение температуры нагрева электрооборудования над температурой окружающей среды не достигает допустимых предельных значений. При этом продолжительность пауз между рабочими периодами настолько велика, что электрооборудование успевает охладиться до температуры окружающей среды.
В кратковременном режиме работают, например, вспомогательные механизмы металлорежущих станков, механизмы для перестройки технологических агрегатов, электроприводы различных заслонок, механизмов открывания фрамуг и т. п., где пауза значительно превышает длительность рабочего периода;
в) повторно-кратковременный режим, при котором кратковременные рабочие периоды чередуются с паузами. При этом режиме ни в одном из периодов работы превышение температуры нагрева электрооборудования над температурой окружающей среды не достигает установившегося значения, а во время пауз электрооборудование не успевает охладиться до температуры окружающей среды.
Примером таких электроприемников являются электроприводы механизмов подъемных кранов, обслуживающих технологические процессы, главные приводы и приводы рабочих рольгангов реверсивных прокатных станов, механизмы автоматизированных поточных линий в циклическом режиме работы, электросварочные аппараты для точечной сварки и т. п.
Характер и режимы работы электроприемников определяют соотношение между установленной мощностью электроприемников и расчетной нагрузкой цеха или предприятия, определяют возможность появления недопустимых колебаний напряжения в сети и вытекающие из этих условий требования к системе электроснабжения.
Так, например, подключение к одному трансформатору или протяженному токопроводу 6—10 кВ мощных электроприемников с повторно-кратковременным режимом работы и устройств автоматического управления технологическим процессом или светотехнических устройств может привести к невозможности нормальной работы средств управления, к недопустимым колебаниям освещенности.
Недостаточный учет при проектировании характера и режимов работы электроприемников, может привести к нарушениям технологического процесса производства, к снижению качества продукции.
Следовательно, при создании схемы электроснабжения и при выборе способов конструктивного исполнения сетей необходимо учитывать все особенности электроприемников, режимы работы и требования их отдельных групп к качеству электроэнергии.
Электроприемники (электродвигатель, электропечь, светоточка, электролизная ванна, электромагнит и т. п.) объединяются в электроустановки технологией производства. Технологические установки или агрегаты могут содержать большое количество отдельных электроприемников различного характера, назначения и мощности. Такие отдельные технологические установки (например, насосные и компрессорные станции, литейные, прокатные, механические и другие цехи предприятий), а также отдельные технологические агрегаты (например, мостовой многодвигательный подъемный кран, многодвигательный станок для обработки металла и т. п.) являются потребителями электроэнергии внутризаводской системы электроснабжения.
Для районной энергосистемы потребителем электроэнергии является предприятие в целом.
