Щит собственных нужд (ЩСН): Назначение, Устройство, Нормативные требования, Критерии выбора ЩСН для различных объектов, Монтаж и установка, Пусконаладочные работы, Тестирование, Обслуживание и эксплуатация, Реконструкция и модернизация, Инновации

Введение

Щиты собственных нужд (ЩСН) являются важным элементом электрических систем промышленных предприятий, энергетических объектов и других инфраструктурных объектов. Эти устройства предназначены для обеспечения энергоснабжения систем, от которых зависит непрерывная работа основного оборудования.

Правильное проектирование и эксплуатация ЩСН невозможны без учета нормативных требований, прописанных в таких документах, как ПУЭ, ГОСТ 32395-2013, СНиП 41-01-2003 и других. Данная статья подробно рассматривает устройство, функциональные особенности, примеры использования ЩСН, а также их соответствие нормативным стандартам.

Пример собранного щита собственных нужд - ЩСН

 

Назначение ЩСН

ЩСН используется для распределения электроэнергии среди потребителей вспомогательных систем, которые обеспечивают надежную работу основного оборудования и инфраструктуры. Основные задачи ЩСН включают:

1. Электроснабжение систем жизнеобеспечения:
   • Освещение производственных помещений;
   • Работа систем вентиляции и кондиционирования;
   • Поддержание работы насосных станций, компрессоров и другого оборудования.
2. Повышение надежности систем электроснабжения: ЩСН часто подключаются к резервным источникам питания, что позволяет поддерживать работу критически важных узлов в аварийных ситуациях.
3. Обеспечение безопасности эксплуатации: ЩСН контролирует параметры сети, предотвращая перегрузки, короткие замыкания и скачки напряжения, которые могут повредить оборудование.

Пример 1: На объектах энергетики ЩСН используется для питания систем защиты и автоматики, от которых зависит бесперебойная работа всей электростанции.

Пример 2: в крупном нефтеперерабатывающем заводе ЩСН обеспечивает питание систем пожаротушения и мониторинга состояния оборудования, минимизируя риски аварий.

Пример 3: На химическом заводе ЩСН применяется для работы очистных сооружений, что позволяет обеспечивать экологическую безопасность предприятия.

Пример 4: В крупных жилых комплексах ЩСН поддерживает функционирование систем противопожарной защиты и резервного освещения, что значительно увеличивает уровень безопасности.

Пример 5: На аэропортах ЩСН обеспечивает работу навигационного оборудования и системы управления взлетно-посадочными полосами, что критично для безопасной эксплуатации объекта.

 

Конструкция и устройство ЩСН

ЩСН может быть выполнен в различных конфигурациях в зависимости от требований заказчика. Основные элементы конструкции:

1. Корпус:
   • Изготавливается из металла с антикоррозийным покрытием (ГОСТ 9.410-88);
   • Обеспечивает степень защиты от пыли и влаги не ниже IP31 (для закрытых помещений) или IP54 (для наружной установки).
2. Распределительные устройства:
   • Автоматические выключатели (например, ABB, Schneider Electric);
   • Контакторы и реле;
   • Шинопроводы для распределения тока.
3. Системы защиты:
   • Устройства защитного отключения (УЗО);
   • Реле напряжения и перегрузки.
4. Системы мониторинга: Современные ЩСН оснащаются интеллектуальными системами управления, которые позволяют удаленно контролировать параметры сети и оперативно реагировать на изменения.

Пример: ЩСН на базе микропроцессорных контроллеров Siemens SIMATIC S7 успешно используется в металлургической промышленности для автоматического управления насосными станциями.

Другой пример: в системе автоматизации крупной птицефабрики ЩСН с функцией мониторинга нагрузки помог избежать перегрева оборудования в пиковые часы.

Пример 3: На заводе по производству строительных материалов ЩСН используется для управления автоматическими линиями упаковки, что обеспечивает их бесперебойную работу.

Пример 4: В торговых центрах ЩСН обеспечивает работу систем охлаждения и вентиляции, что повышает комфорт для посетителей.

Пример 5: В зданиях дата-центров ЩСН служит для поддержания работы серверов и систем охлаждения, что критично для сохранности данных.

 

Нормативные требования к ЩСН

Проектирование, сборка и эксплуатация ЩСН строго регламентируются нормативными документами:

1. ПУЭ (Правила устройства электроустановок):
   • Раздел 1.2. Категории надежности электроснабжения: ЩСН чаще всего относится к первой категории надежности, что требует обеспечения резервного питания.
   • Пункт 7.1.22: Номинальные токи автоматов защиты должны соответствовать расчетным нагрузкам, чтобы избежать перегрузки сети.
2. ГОСТ 32395-2013:
   • Определяет требования к конструктивному исполнению щитов, включая прочность, пожаробезопасность и электромагнитную совместимость.
   • Раздел 6: Указаны параметры испытаний: стойкость к короткому замыканию, проверка тепловых нагрузок.
3. СНиП 41-01-2003:
   • Регламентирует условия размещения электрощитового оборудования в зданиях, включая требования к вентиляции и температурному режиму.

Пример: При разработке ЩСН для химического предприятия учитывались требования ГОСТ 15150-69, регламентирующего эксплуатацию оборудования в условиях агрессивной среды.

Пример из практики: на объектах водоканалов в регионах с холодным климатом ЩСН выполняются с учетом ГОСТ 15150-69, что обеспечивает надежную работу оборудования при температурах до -60°C.

Пример 3: На объектах добычи полезных ископаемых ЩСН разрабатываются с учетом ГОСТ 24645-81, чтобы выдерживать высокую вибрационную нагрузку.

Пример 4: Для медицинских учреждений ЩСН проектируются в соответствии с СП 256.1325800.2016, чтобы обеспечить надежное электропитание операционных и реанимационных отделений.

Пример 5: В логистических центрах ЩСН создаются с учетом ГОСТ Р 51321.1-2007, что гарантирует безопасную работу при высоких нагрузках.

 

Примеры применения ЩСН

1. Энергетика: На ТЭЦ ЩСН используется для питания систем аварийной защиты, насосов и систем охлаждения. Например, в рамках модернизации одной из российских ТЭЦ был установлен ЩСН с двойным резервированием, выполненный на базе комплектующих Schneider Electric.
   В другом примере, при строительстве ГЭС на Дальнем Востоке ЩСН был оборудован системой резервного питания на основе дизель-генератора, что обеспечило бесперебойную работу всех критических систем в случае отключения основной сети.
2. Промышленность: Металлургический завод, находящийся в суровых климатических условиях, использует ЩСН с утепленным корпусом и системой подогрева, обеспечивающим работу при температуре до -50°C (ГОСТ 15150-69).
   На цементном заводе внедрение ЩСН позволило стабилизировать работу транспортных систем и конвейеров, благодаря чему снизились простои производства.
3. Объекты гражданского назначения: В бизнес-центрах ЩСН обеспечивает питание систем освещения, лифтов и пожарной сигнализации. Примером может служить проектирование ЩСН для одного из крупнейших торговых центров Москвы, где применены технологии автоматического управления нагрузками.
   Еще один пример: в медицинском центре ЩСН с резервным питанием от ИБП поддерживает работу реанимационных отделений и систем вентиляции даже при аварийных отключениях электричества.
4. Железнодорожная инфраструктура: ЩСН используется для обеспечения работы автоматических шлагбаумов, светофоров и систем управления движением поездов.
5. Нефтегазовая промышленность: В системах добычи и транспортировки газа ЩСН питает станции катодной защиты и системы управления компрессорами.

Преимущества современных ЩСН

1. Надежность и долговечность: Использование современных комплектующих и строгое соблюдение нормативов гарантируют долгий срок службы оборудования.
2. Энергоэффективность: Современные ЩСН проектируются с учетом минимизации потерь электроэнергии, что соответствует требованиям ГОСТ Р 51541-2008.
3. Гибкость в эксплуатации: Модульная конструкция позволяет адаптировать оборудование под изменяющиеся потребности предприятия.
4. Экономия затрат: Автоматизация процессов и мониторинг параметров сети позволяют снизить эксплуатационные расходы.

Пример: На крупном логистическом складе внедрение ЩСН с функцией распределения нагрузки помогло снизить пиковые затраты на электроэнергию на 15%.

5. Инновационные технологии: Внедрение цифровых систем управления позволяет повышать надежность и оперативность обслуживания.

 

Краткий обзор других типов НКУ

Кроме ЩСН, существуют и другие типы низковольтных комплектных устройств (НКУ), каждая из которых имеет свои особенности и назначения:

1. ГРЩ (Главный распределительный щит): Используется для приема и распределения электрической энергии по всему объекту.
2. ЩО (Щит осветительный): Предназначен для управления и защиты систем освещения.
3. ЩУ (Щит управления): Используется для управления различными технологическими процессами.
4. ЩАП (Щит автоматического ввода резерва): Обеспечивает автоматическое переключение на резервный источник питания.
5. ЩР (Щит распределительный): Применяется для распределения электроэнергии в жилых и административных зданиях.

Щиты собственных нужд (ЩСН) являются ключевым элементом электрических систем, обеспечивая стабильную и безопасную работу вспомогательных систем. Проектирование и эксплуатация ЩСН должны строго соответствовать нормативным документам, таким как ПУЭ, ГОСТ 32395-2013 и СНиП 41-01-2003.

Компания ООО «ЭЛЕКТРОКОМПЛЕКТ» предлагает полный цикл услуг по проектированию, производству и монтажу ЩСН, гарантируя высокое качество продукции и соблюдение всех нормативных требований. Наш опыт включает проекты для энергетики, промышленности и гражданских объектов, в том числе для предприятий в условиях сурового климата. Обращайтесь к нам, чтобы обеспечить надежность вашего электроснабжения!

 

Критерии выбора ЩСН для различных объектов

Выбор щита силового низковольтного (ЩСН) — ответственная задача, от которой зависит надёжность электроснабжения объекта. Ключевые критерии выбора включают:

1. Тип объекта. Для жилых домов, производственных помещений, медицинских учреждений или объектов с агрессивной средой требования к ЩСН могут существенно различаться. Например, для объектов с высокими требованиями к безопасности необходимо выбирать устройства с дополнительной защитой от перегрева и коротких замыканий.
2. Номинальная мощность. Рассчитать мощность можно, суммируя мощности всех подключаемых нагрузок с учётом коэффициента одновременности. Например, для производственных цехов, где одновременно работают несколько мощных станков, коэффициент одновременности может достигать 0,9–0,95.
3. Климатические условия. Для регионов с суровыми зимами или повышенной влажностью важно выбирать ЩСН с защитой от конденсата и возможностью работы в диапазоне температур от -40 °C до +50 °C.

Пример расчёта мощности

Допустим, вы проектируете систему для склада, где используется освещение мощностью 10 кВт, обогреватели — 15 кВт, и мелкие приборы — 5 кВт. С учётом коэффициента одновременности (0,8) общая мощность составит:

Исходя из этого, выбирается ЩСН с номинальной мощностью 25–30 кВт.

 

Монтаж и установка ЩСН: Практические рекомендации

Качественный монтаж ЩСН — залог безопасной и долгосрочной эксплуатации. Этапы установки включают:

1. Подготовка площадки. Установка ЩСН требует ровной поверхности с анкерными креплениями. Площадка должна быть удалена от источников влаги, пыли и агрессивных веществ. Минимальное расстояние от стен — 100 мм.
2. Монтаж и подключение. Сначала монтируется корпус щита, затем устанавливаются автоматические выключатели, шинные сборки и устройства управления. Подключение выполняется в строгом соответствии со схемой, чтобы исключить перекрёстные подключения.
3. Заземление. Обязательный элемент монтажа — подключение заземляющей шины. Согласно ПУЭ (п. 1.7.59), сопротивление заземляющего устройства для низковольтных систем не должно превышать 4 Ом.

Типовые ошибки при монтаже

• Неправильное подключение фаз.
• Отсутствие достаточного зазора между проводниками.
• Использование кабелей с неподходящим сечением.

 

Пусконаладочные работы и тестирование ЩСН

Перед вводом в эксплуатацию ЩСН необходимо провести полный цикл пусконаладочных работ:

1. Испытания на работоспособность. Проверяются характеристики защитных устройств, включая автоматические выключатели и УЗО. Например, по ГОСТ 32395-2013 проводится проверка срабатывания УЗО на утечку тока.
2. Тестирование под нагрузкой. Подключается пробная нагрузка для проверки устойчивости работы всех систем. Например, для щитов мощностью до 50 кВт используют нагрузочный реостат.
3. Контроль параметров сети. Измеряются напряжение, ток и сопротивление изоляции. Все параметры должны соответствовать проектным.

Рекомендации

Пусконаладочные работы следует проводить только специалистами, имеющими допуск к электроустановкам выше 1000 В.

 

Обслуживание и эксплуатация ЩСН: Советы по увеличению срока службы

Своевременное техническое обслуживание ЩСН позволяет избежать аварий и продлить срок службы оборудования. Основные мероприятия включают:

1. Периодический осмотр. Каждые 6 месяцев проверяется состояние контактных соединений, наличие следов перегрева и износ элементов.
2. Диагностика неисправностей. При возникновении сбоев проверяются параметры сети, проводятся испытания защитных устройств.
3. Замена изношенных компонентов. Регулярная замена предохранителей, автоматических выключателей и других элементов снижает риск выхода из строя всего щита.

Организация мониторинга

Современные системы мониторинга позволяют отслеживать параметры работы ЩСН в режиме реального времени. Использование таких решений особенно актуально для крупных объектов с распределённой инфраструктурой.

 

Реконструкция и модернизация ЩСН

С течением времени требования к электроустановкам могут меняться, и оборудование может требовать модернизации. Примеры изменений:

1. Увеличение мощности. При подключении новых потребителей может потребоваться замена шинных сборок и автоматических выключателей на более мощные.
2. Цифровизация. Переход на системы управления с использованием ПЛК (программируемых логических контроллеров) и SCADA-систем.
3. Замена устаревших компонентов. Например, использование новых устройств защиты с функцией анализа параметров сети.

 

Нормативные требования к размещению и эксплуатации ЩСН

Правильное размещение ЩСН гарантирует его безопасную эксплуатацию. Согласно ПУЭ (глава 7.1):

1. Щиты должны быть установлены в помещениях с ограниченным доступом для посторонних.
2. Минимальное расстояние до дверных проёмов — 1 м.
3. ЩСН должен быть защищён от механических повреждений и влаги (степень защиты — не ниже IP31).

 

Пожарная безопасность

Для помещений с электрощитами обязательно наличие огнетушителей (углекислотных или порошковых). Все кабели должны быть уложены в несгораемые кабельные каналы.

 

Экономическая выгода от внедрения современных ЩСН

Использование современных решений позволяет снизить затраты на эксплуатацию:

1. Энергосбережение. Интеллектуальные системы управления сокращают энергопотребление за счёт оптимизации работы нагрузки.
2. Окупаемость. Внедрение энергосберегающего оборудования окупается за 3–5 лет за счёт снижения энергозатрат.

 

Будущее ЩСН: Инновации и новые технологии

Современные тренды в проектировании ЩСН включают:

1. Использование IoT-устройств для удалённого мониторинга.
2. Разработка систем с искусственным интеллектом для прогнозирования аварий.
3. Внедрение модульных решений, позволяющих быстро адаптировать щит под изменяющиеся требования.

Эти технологии уже сегодня делают ЩСН более надёжными, безопасными и экономичными.