Некоторые проблемы в организации электроснабжения потребителей

В настоящее время мы имеем дело с несколькими видами систем электроснабжения с параметром 0,4 кВ: находящимися в эксплуатации много лет, реконструированными частично или полностью, вновь построенными. В течение 6 лет сотрудниками НПФ ЭЛНАП проводились работы по диагностике систем электроснабжения различных объектов. На основании результатов этих работ можно сделать определенные выводы. Существующие системы электроснабжения, которые эксплуатируются много лет, не отвечают современным требованиям и являются основным источником всевозможных неприятностей. Для большинства из составляющих данных систем — автоматических выключателей, проводов и кабелей — существенно превышен установленный ресурс эксплуатации. В процессе эксплуатации произошли изменения в нагрузке. Новые и реконструированные системы электроснабжения, естественно, более надежны. Однако и здесь мы встречаемся с проблемами в качественном электроснабжении потребителей. Наиболее ответственным устройством в системе электроснабжения с параметром 0,4 кВ является автоматический выключатель, обеспечивающий защиту от перегрузок и сверхтоков, т. е. защиту от возгорания электропроводки при аварийных режимах. Рассмотрим, как обстоит дело на практике с этими устройствами. Так, например, по результатам проверки автоматов (срок эксплуатации автоматов на момент проверки составлял ~ 15—20 лет) статистика выглядит следующим образом (см. табл.). �з таблицы следует, что в процессе эксплуатации наблюдается резкое отклонение характеристик автоматов от определяемых ТУ (до 50% характеристик ТР и ЭМР автомата не соответствуют ТУ). Таким образом, часть питающих линий (фидеров) оказывается незащищенными в случае КЗ. В настоящее время получили широкое распространение автоматы модульного типа отечественного и импортного производства, статистика изменения характеристик которых в процессе эксплуатации (из-за незначительного пока срока их эксплуатации) на сегодня неизвестна. Следует отметить, что на отечественном рынке представлена продукция как известных западных фирм, так и малоизвестных. Очевидно, что подобные автоматы производятся в странах Азии и являются либо прямой подделкой, либо выпускаются без права экспорта (например, автоматы типа multi 9 C45N, производимые в Китае). Характеристики «левых» автоматов не соответствуют «фирменным» характеристикам, как правило, их попросту нет в каталогах фирм. В то же время автоматы таких фирм, как ABB, AEG, Merlin Gerin, KOPP, SIEMENS, имеют высокую надежность (1—2% отбраковки). Особое место занимает продукция фирмы Legrand. Если характеристики автоматов на номинальные токи 16—63 А в 98—99% случаев совпадают с приводимыми в каталогах, то характеристики ТР автоматов 2—10 А в 20% случаев не совпадают (время срабатывания ТР автоматов значительно превосходит указанное в каталоге). Можно указать следующие проценты отбраковки для некоторых автоматов, встречающихся на отечественном рынке (испытания проведены фирмой «ЭЛНАП» по 200—300 автоматам каждого типа): • ДЭК «Эльф» — 5—7% (автомат отечественного производства); • �ЭК — 8—10% (автомат отечественного производства); • KARO MCB — 70% ТР (страна-производитель неизвестна); • multi 9 C45N — 15—17% (Китай); • ENTAI C45N 8 — 10% (Китай); • ABL SURSUM — 7—10%; • STECK С45N — 12—15% (Польша); • MONTEL — 10—12%; • WIS 63 — 5—8% (Польша); • FAEL S191 — 8—10%. В последние годы широкое распространение в сетях 0,4 кВ получило устройство защитного отключения (УЗО). Прекрасный аппарат, обеспечивающий непрерывный контроль изоляции и защиту человека от поражения электрическим током. На российском рынке широко представлены электромеханические УЗО зарубежных фирм, среди которых особенно следует выделить АВВ, Siemens, Merlin Gerin, Legrand, General Electric (GE). УЗО вышеперечисленных фирм отличает высокое качество исполнения и надежная работа на протяжении многих лет (в соответствии с ГОСТ Р 51326.1-99 изготовитель должен гарантировать надежную работу УЗО в течение не менее 5 лет с момента ввода в эксплуатацию). По своим техническим характеристикам и качеству работы УЗО, производимые данными фирмами, практически не отличаются друг от друга, и поэтому все они могут быть рекомендованы для применения. Среди отечественных производителей следует отметить фирму ЗАО «АСТРО-УЗО», серийно выпускающую около 30 модификаций УЗО на базе импортных комплектующих. По своим параметрам «АСТРО-УЗО» не уступают зарубежным аналогам, а по некоторым даже превосходят их: стандартное время отключения при номинальном отключающем дифференциальном токе составляет 0,03 с (для импортных УЗО время отключения — 0,3 с), номинальный условный ток короткого замыкания (термическая стойкость) равен 10 000 А (для большинства европейских УЗО — 6000 А). Среди некачественной продукции, присутствующей на отечественном рынке, следует упомянуть УЗО-020 или его модификацию УЗО-022 (г. Ставрополь). �з установленных на промышленных объектах УЗО через год были признаны негодными для дальнейшей эксплуатации 80% устройств. Основными признаками некачественной работы УЗО являлись: повреждение цепи тестирования (при нажатии на кнопку «Тест» УЗО не срабатывало); срабатывание УЗО при токе, на порядок превышающем номинальный отключающий дифференциальный ток; несрабатывание УЗО при токе более 0,5 А; невозможность включения УЗО при отсутствии токов утечки. На отечественном рынке появилось также большое количество подделок УЗО с маркой известных фирм. Как правило, эти УЗО стоят в 2—3 раза дешевле фирменных, чем и привлекают покупателя. Вместе с тем что УЗО является, на наш взгляд, необходимым аппаратом, в особенности в старых сетях, существует проблема в эксплуатации их на различных объектах — происходит частое срабатывание (отключение потребителя). �з результатов анализа причин срабатывания УЗО при их многолетней эксплуатации в составе электроустановок зданий с системой заземления TN-C-S следует, что отключения происходят: • в 73% случаев из-за увеличения токов утечки через места повреждения изоляции электропроводок или по поверхности изоляции клеммных коробок (групповых автоматов) до (или свыше) значения номинального отключающего дифференциального тока УЗО; • в 10% случаях из-за возникновения в зоне действия УЗО устойчивых гальванических связей между рабочим нулем сети переменного тока и заземленными корпусами электрооборудования; • в 8% случаев из-за неправильного подключения потребителей к УЗО (подключение к УЗО фазных проводников или проводников рабочих нулей «чужих» потребителей); • в 4% из-за возникновения токов утечки через тело человека при контакте с проводниками рабочих нулей или фазными проводниками; • в 3% из-за возникновения коротких замыканий на землю, сопровождающихся токами утечки; • в 2% случаев из-за неисправностей УЗО. Таким образом, в подавляющем большинстве случаев отключение защищаемого участка электрической цепи происходит по причине снижения уровня его изоляции ниже допустимого. Как правило, в этих случаях УЗО срабатывает только при включении участка сети (потребителя), имеющего дефектную изоляцию, и нормально функционирует (находится в режиме ожидания) при включении других участков. Нередки случаи срабатывания УЗО, вызванные нестабильным или кратковременным нарушением изоляции. В этих случаях после однократного срабатывания УЗО взводится и может находиться в данном состоянии достаточно большой промежуток времени. В последние годы в связи с масштабным использованием компьютерной и другой электронной техники существенным образом изменился характер потребления электроэнергии. Особенность такой техники — импульсные источники питания, т. е. нелинейная нагрузка. При такой нагрузке наблюдается резкое увеличение токов в нулевых проводниках даже при симметричной нагрузке по фазам. В 4-проводных системах электроснабжения (отсутствует РЕ-проводник) такая нагрузка создает чрезвычайно серьезные проблемы: потерю нуля и, как следствие, повреждение электрооборудования; резкое возрастание блуждающих токов приводит к ускоренной электрохимической коррозии трубопроводов; появление магнитных полей, влияющих на работу мониторов компьютеров и на здоровье людей, приводит к нарушению электробезопасности; помехи в сети ведут к сбоям в работе электронной техники. При создании такой нагрузки, например при включении сети — а при наличии локальной компьютерной сети одновременно включаются много компьютеров, — наблюдаются 8—9-кратные броски тока. Для защиты от сверхтока в таких сетях используются, как правило, автоматы с электромагнитным расцепителем, работающим при 3—5-кратном увеличении силы тока. В связи с этим на практике очень часто возникают нежелательные отключения компьютерной сети. Для защиты от длительных перенапряжений при потере нуля в настоящее время появились эффективные, относительно недорогие устройства. Полноценное устранение блуждающих токов и магнитных полей возможно лишь при выполнении 5-проводной системы электроснабжения или при проведении специальных работ по устранению нежелательных гальванических связей нулевого рабочего проводника с металлоконструкциями и трубопроводами. Многочисленные случаи повреждения электронной техники и сбои в ее работе на различных объектах вызваны импульсными перенапряжениями (грозовыми и коммутационными) в сети. Для защиты аппаратуры от импульсных перенапряжений необходимо правильно выполнять систему заземления и молниезащиты, а также устанавливать устройства, ограничивающие эти перенапряжения до безопасной величины. На нашем рынке в настоящее время представлен большой ассортимент такого рода устройств различных фирм. Эти устройства весьма отличаются характеристиками и ценой. Без консультаций со специалистами достаточно трудно выбрать оптимальное по цене и параметрам характеристикам устройство. Важно также знать, где должно быть установлено это устройство, чтобы обеспечить надежную защиту от перенапряжений. Этот вопрос заслуживает отдельного, более подробного рассмотрения. В обычных системах электроснабжения периодически возникают провалы напряжения и кратковременные (до нескольких секунд) перерывы в питании. Это неизбежно. Возможны и более длительные перерывы в питании при авариях в энергосистеме. При такой ситуации происходит потеря информации на компьютерах и сбои в работе автоматических систем управления. Многие потребители предпринимают немалые усилия, чтобы обеспечить себя гарантированным электроснабжением. Для потребителей на рынке представлен широкий выбор источников бесперебойного питания. Выбор таких устройств требует очень внимательного и квалифицированного подхода. �наче заказчик, заплатив весьма приличные деньги, не получает того, что ему нужно. Система гарантированного электроснабжения выполняется с учетом многих факторов. При проектировании такой системы приходится решать, например, такие вопросы: трехфазное или однофазное выполнение сети; какое время должна поддерживать напряжение данная система при пропадании питания в общей сети; использовать централизованный источник бесперебойного питания, индивидуальные или смешанную систему; применять устройства с прямым преобразованием (on-line) или нет (off-line); синусоидальное или нет выходное напряжение и т. д. В данной статье мы лишь обозначили некоторые актуальные проблемы, связанные с качественным электроснабжением потребителей электроэнергии. В развитых странах большинство вопросов, которые возникают у нас при проектировании, монтаже и эксплуатации систем электроснабжения потребителей, давно решены. К сожалению, мы не можем эти решения использовать без адаптации к нашим условиям. Основной нормативный документ энергетиков — ПУЭ — устарел и не отвечает современным требованиям. Длительное время разрушалась созданная в СССР система проектирования и эксплуатации электроустановок. � до сих пор идет процесс создания новой системы. � в то же время существуют организации, которые накопили определенный опыт в решении практических проблем при создании надежных систем электроснабжения. Наверняка есть интересные разработки — как зарубежные, так и отечественные. Убежден, что эта информация была бы полезна достаточно большому количеству фирм и предприятий.