Требования к источникам питания.
В качестве источников питания приборов и средств автоматизации используются цеховые распределительные подстанции, распределительные щиты, питающие сборки системы электроснабжения автоматизируемого объекта, к которым не подключена резкопеременная нагрузка (крупные электродвигатели, электропечи и т. п.).
В отдельных случаях, например при трудности использования силовой сети, допускается для неответственных установок присоединять системы электропитания к осветительной сети (щитам освещения) автоматизируемого объекта, если питание электрического освещения производится от общих с силовой нагрузкой трансформаторов и возможное, хотя бы кратковременное, исчезновение напряжения в сети освещения, а следовательно, и в системе электропитания не влечет за собой нарушения технологического процесса (рис.2).
Рис.2
Источник питания системы должен иметь достаточную мощность и обеспечивать требуемое напряжение у электроприемников. Отклонение напряжения на шинах источника питания не должно превышать значений, при которых обеспечивается нормальная работа наиболее удаленных или наиболее чувствительных к отклонениям напряжения электроприемников в возможных наихудших для системы электроснабжения автоматизируемого объекта нагрузочных режимах.
На зажимах электроприемников систем автоматизации допускаются следующие отклонения напряжения:
а) контрольно-измерительных приборов, регулирующих устройств и т. д. - не более значений, указанных заводами-изготовителями, в стандартах, технических условиях и т. п.; при отсутствии указаний заводов-нзготовителей - + 5 % номинального значения напряжения;
б) электродвигателей исполнительных механизмов и электроприводов задвижек (вентилей) - от -5 до +10% номинального значения напряжения;
в) электроламп схем сигнализации (если для них с целью продления срока службы не предусматривается пониженное напряжение), ламп освещения щитов - от - 2,5 до 5% номинального значения напряжения;
г) аппаратов управления (например, катушек магнитных пускателей, электромагнитных реле и т. п.) - не более значений, указанных заводами-изготовителями; при отсутствии указаний заводов-изготовителей - от -5 до +10% номинального значения напряжения;
д) цепей напряжением 12 и 42 В - до 10%, считая от выводов низшего напряжения понижаюшего трансформатора.
Если для питания электроприемников системы автоматизации используется трехфазная сеть, то при распределении однофазной нагрузки между фазами трехфазной сети допустимая несимметрия токов в фазах не должна превышать 10%.
При этом, как правило, предусматривается резервное питание от второго независимого источника с автоматическим включением резерва.
В технически обоснованных случаях наиболее ответственные функциональные узлы должны иметь стабилизированное автономное питание (например, от аккумуляторных батарей).
Должна предусматриваться требуемая очередность подачи напряжения и отключения устройств и функциональных узлов АСУ ТП.
Выбор схемы электропитания
Выбор схемы электропитания приборов и средств автоматизации определяется главным образом
требуемой бесперебойностью электроснабжения,
территориальным расположением источников питания и электроприемников,
сопротивлением нагрузки,
удобством и безопасностью эксплуатации.
Оценка и окончательный выбор схемы производится по совокупности всех требований с учетом конкретных условий работы автоматизируемого объекта.
При построении схем электропитания необходимо учитывать, что сосредоточенно установленные (например, на щитах) и отдельно стоящие электроприемники должны, как правило, получать питание от специальных щитов и сборок питания (последние для электроприводов задвижек или вентилей), на которых размещается аппаратура управления и защиты всех присоединений системы электропитания. Щиты и сборки питания должны располагаться с максимальным приближением к питаемым группам электроприемников.
Если число электроприемников ограничено и нецелесообразно предусматривать специальный щит питания, то аппаратура управления и защиты системы электропитания устанавливается на приборных или релейных щитах; для электроприводов задвижек (вентилей) и в этом случае целесообразно предусматривать отдельные сборки питания.
В схемах электропитания систем автоматизации различают два основных звена (рис. 3):
а) питающую сеть (питающие линии) - сеть от источников питания до щитов и сборок питания;
б) распределительную сеть - сеть от щитов и сборок питания до электроприемников; к распределительной сети относятся также цепи всех назначений, связывающие первичные приборы и датчики с вторичными приборами и регулирующими устройствами.
Рис. 3 - Основные звенья схемы электропитания системы автоматизации: /-датчики, первичные приборы и т. п.;// - электродвигатели задвижек; ///-отдельно стоящие приборы
Питающая и распределительная сети систем электропитания приборов и средств автоматизации могут выполняться:
однофазными двухпроводными (с одним фазным и одним нулевым проводами); двухфазными двухпроводными (с двумя фазными проводами);
двухпроводными постоянного тока (рассматриваются только двухпроводные сети постоянного тока без заземления одного из полюсов);
трехфазными трех- и четырех-проводными.
Одно- и двухфазные двухпроводные сети применяются при наличии только однофазных электроприемников, если это допустимо по условию равномерной нагрузки фаз источника питания.
Трехфазные трехпроводные сети применяются :
а) для смешанных электроприемников, трех- и однофазных одинакового напряжения или только трехфазных электроприемников - при питании от системы с изолированной нейтралью;
б) для однофазных электроприемников, когда устройство двухпроводной сети недопустимо по условию равномерной нагрузки фаз источника питания.
Трехфазные четырехпроводные сети применяются :
а) для смешанных электроприемников, трех- и однофазных разных напряжений или только трехфазных - при питании от системы с глухозаземленной нейтралью
б) для однофазных электроприемников, когда устройство двухпроводной сети недопустимо по условию равномерной нагрузки фаз источника питания.
При выборе схем электропитания важное значение имеет правильное определение необходимой степени резервирования, что в большой мере определяет надежность (бесперебойность) питания электроприемников системы электропитания.
Надежность (бесперебойность) электроснабжения электроприемников систем автоматизации должна соответствовать (быть не ниже) надежности электроснабжения автоматизируемого объекта (агрегата, установки, цеха и т. п.) в целом. Это означает, что электроприемники систем автоматизации в отношении надежности питания приравниваются к основным (силовым) электроприемникам автоматизируемого объекта.
Определение категорийности автоматизируемого объекта (агрегата, установки, цеха) в отношении надежности электроснабжения производится на основе анализа технологического процесса данного объекта, когда выполняется проект электроснабжения предприятия (категории электроприемников по надежности электроснабжения устанавливаются
В соответствии с требованиями резервирования и взаимным расположением щитов (сборок) питания системы автоматизации и источников питания схема питающей сети может быть следующей конфигурации:
а) радиальной с одно- или двусторонним питанием (рис. 4);
Рис. 4 - радиальные схемы питающей сети: а -с односторонним питанием; б -с двусторонним питанием; ЩП-щит питания; РП-распределительный пункг
б) радиально-магистральной (смешанной) (рис. 5)
Рис. 5 радиально-магистральная схемы питающей сети
в) магистральной с одно- или двухсторонним питанием от одного источника или двух независимых (рис. 6).
Рис. 6 - магистральные схемы питающей сети: а - с односторонним питанием; б - с двусторонним питанием от одного источника (линия от РП2 отсутствует) и от двух источников (штрихпунктирная линия от РП1 отсутствует)