ΑΝΑΛΥΣΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΜΟΝΑΔΑΣ ΒΙΟΛΟΓΙΚΟΥ ΚΑΘΑΡΙΣΜΟΥ

Abstract

Ζ παξνχζα πηπρηαθή εξγαζία πξαγκαηεχεηαη ηνλ ζρεδηαζκφ, ηελ αλάιπζε θαη ηελ ηεθκεξίσζε ησλ ειεθηξηθψλ εγθαηαζηάζεσλ κηαο βηνκεραληθήο κνλάδαο, κε έκθαζε ζηηο Δγθαηαζηάζεηο Δπεμεξγαζίαο Λπκάησλ (ΔΔΛ). Αληηθείκελν ηεο εξγαζίαο απνηειεί ε ζπζηεκαηηθή πεξηγξαθή φισλ ησλ επηκέξνπο ππνζπζηεκάησλ πνπ ζπλζέηνπλ κηα ζχγρξνλε βηνκεραληθή ειεθηξηθή εγθαηάζηαζε, απφ ηελ παξνρή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο θαη ηνλ ππνζηαζκφ κέζεο ηάζεο έσο ηα ζπζηήκαηα απηνκαηηζκνχ, θσηηζκνχ, εθεδξηθήο ηξνθνδνζίαο θαη αζθαιείαο. ΢ην πξψην κέξνο ηεο εξγαζίαο αλαιχεηαη ε δνκή κηαο κνλάδαο βηνινγηθνχ θαζαξηζκνχ θαη πεξηγξάθνληαη ηα επηκέξνπο ζηάδηα επεμεξγαζίαο ιπκάησλ, φπσο ε πξνεπεμεξγαζία, ε πξσηνβάζκηα θαζίδεζε, ε δεπηεξνβάζκηα βηνινγηθή επεμεξγαζία (κε ηηο ηερλνινγίεο ελεξγνχ ηιχνο, MBBR, SBR θαη MBR), ε ηξηηνβάζκηα επεμεξγαζία θαη ε γξακκή ηιχνο (Metcalf & Eddy, 2014). ΢ηε ζπλέρεηα, ε εξγαζία εζηηάδεη ζηελ ειεθηξνινγηθή ππνδνκή ηεο κνλάδαο. Γίλεηαη αλαιπηηθή πεξηγξαθή ηνπ ζπζηήκαηνο ηξνθνδνζίαο θαη δηαλνκήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο, ζπκπεξηιακβαλνκέλσλ ηνπ ππνζηαζκνχ κέζεο ηάζεο, ησλ κεηαζρεκαηηζηψλ ηζρχνο, ησλ πηλάθσλ κέζεο θαη ρακειήο ηάζεο, θαζψο θαη ηνπ δηθηχνπ θαισδηψζεσλ θαη νδεχζεσλ. Ηδηαίηεξε έκθαζε δίλεηαη ζηε ζπκκφξθσζε κε ην πξφηππν ΔΛΟΣ HD 384 (λπλ ελαξκνληζκέλν κε ηε ζεηξά ΔΛΟΣ 60364), ην νπνίν απνηειεί ην βαζηθφ θαλνληζηηθφ πιαίζην γηα ειεθηξηθέο εγθαηαζηάζεηο ρακειήο ηάζεο ζηελ Διιάδα (ΔΛΟΣ, 2004). Αθνινπζεί ε αλάιπζε ησλ ζπζηεκάησλ αζζελψλ ξεπκάησλ, φπνπ πεξηγξάθνληαη ε αξρηηεθηνληθή ησλ ζπζηεκάησλ απηνκαηηζκνχ (PLC, SCADA), ηα βηνκεραληθά δίθηπα επηθνηλσληψλ (Modbus, Profibus, Industrial Ethernet) θαη νη ζχγρξνλεο ηάζεηο φπσο ηα ςεθηαθά δίδπκα (digital twins) θαη ε ηερλεηή λνεκνζχλε ζηα άθξα (AI at the Edge) (Leitão et al., 2018). Δμεηάδνληαη επίζεο νη εθεδξηθέο πεγέο ελέξγεηαο, δειαδή ηα ειεθηξνπαξαγσγά δεχγε (Ζ/Ε) θαη ηα ζπζηήκαηα αδηάιεηπηεο παξνρήο ηζρχνο [II] (UPS), θαζψο θαη ν ξφινο ηνπο ζηε δηαζθάιηζε ηεο ζπλερνχο ιεηηνπξγίαο θξίζηκσλ θνξηίσλ (Chapman, 2012). Ηδηαίηεξε κλεία γίλεηαη ζηα ζπζηήκαηα πξνζηαζίαο, ζπκπεξηιακβαλνκέλεο ηεο αληηθεξαπληθήο πξνζηαζίαο, ηεο ζεκειηαθήο γείσζεο θαη ηεο πξνζηαζίαο απφ ππεξηάζεηο (SPD), ζχκθσλα κε ηα πξφηππα ΔΛΟΣ ΔΝ 62305 θαη ΔΛΟΣ HD 384 (ΔΛΟΣ, 2004; ΔΛΟΣ, ρ.ρ.). Δπηπιένλ, αλαιχεηαη ν ζρεδηαζκφο ηνπ βηνκεραληθνχ θσηηζκνχ κε βάζε ηα πξφηππα EN 12464 θαη EN 1838, δίλνληαο έκθαζε ζηα επίπεδα θσηηζκνχ, ζηνλ δείθηε ζάκβσζεο (UGR), ζηνλ δείθηε ρξσκαηηθήο απφδνζεο (CRI) θαη ζηελ ελεξγεηαθή απνδνηηθφηεηα ησλ θσηηζηηθψλ LED. Ζ εξγαζία νινθιεξψλεηαη κε ηελ παξνπζίαζε ησλ ΢πζηεκάησλ Γηαρείξηζεο Κηηξίσλ (BMS) θαη ηελ ελεξγεηαθή δηαρείξηζε ζηε βηνκεραλία, αλαδεηθλχνληαο ηε ζπκβνιή ηνπο ζηε κείσζε ηνπ ιεηηνπξγηθνχ θφζηνπο θαη ηνπ πεξηβαιινληηθνχ απνηππψκαηνο. This thesis deals with the design, analysis, and documentation of the electrical installations of an industrial plant, with emphasis on Wastewater Treatment Plants (WWTP). The object of this work is the systematic description of all the individual subsystems that constitute a modern industrial electrical installation, from the power supply and the medium voltage substation to the automation, lighting, backup power, and safety systems. In the first part of the thesis, the structure of a biological treatment plant is analyzed, and the individual stages of wastewater treatment are described, such as pretreatment, primary sedimentation, secondary biological treatment (with activated sludge, MBBR, SBR, and MBR technologies), tertiary treatment, and the sludge treatment line (Metcalf & Eddy, 2014). Subsequently, the thesis focuses on the electrical infrastructure of the plant. A detailed description of the power supply and distribution system is provided, including the medium voltage substation, power transformers, medium and low voltage switchgear, as well as the cabling and routing network. Particular emphasis is placed on compliance with the standard ELOT HD 384 (now harmonized with the ELOT 60364 series), which constitutes the main regulatory framework for low voltage electrical installations in Greece (ELOT, 2004). This is followed by an analysis of the extra-low voltage systems, where the architecture of automation systems (PLC, SCADA), industrial communication networks (Modbus, Profibus, Industrial Ethernet), and modern trends such as digital twins and AI at the Edge are described (Leitão et al., 2018). Backup power sources, namely generator sets (gensets) and Uninterruptible Power Supply (UPS) systems, as well as their role in ensuring the continuous operation of critical loads, are also examined (Chapman, 2012). Special mention is made of protection systems, including lightning protection, foundation grounding, and surge protection devices (SPDs), in accordance with the standards ELOT EN 62305 and ELOT HD 384 (ELOT, [IV] 2004; ELOT, n.d.). Furthermore, the design of industrial lighting is analyzed based on the EN 12464 and EN 1838 standards, emphasizing lighting levels, the Unified Glare Rating (UGR), the Color Rendering Index (CRI), and the energy efficiency of LED luminaires. The thesis concludes with the presentation of Building Management Systems (BMS) and energy management in industry, highlighting their contribution to reducing operational costs and the environmental footprint.