Главная → Статьи → Техника и оборудование

Защита электросетей

Современное развитие электротехники приводит к значительному увеличению количества и номенклатуры электрических приборов и радиоэлектронной аппаратуры, используемых в жилых и общественных зданиях. Большинство из этих приборов постоянно включено в электрическую сеть и, оказавшись без надзора, могут стать причиной пожара. Что же должно помочь избежать этого?

Профилактика пожаров в электрических сетях зданий по-прежнему считается одной из наиболее важных задач в области пожарной безопасности. Анализ возгораний, возникших по электротехническим причинам в жилых домах и зданиях общественного назначения, свидетельствует о том, что основными причинами их являются нарушения правил монтажа и технической эксплуатации электрооборудования, перегорание нулевых проводников и шин трехфазных электрических сетей, аварии в электросетях и, достаточно часто, невысокое качество электрической энергии, поставляемой потребителям. Это позволяет сделать вывод о необходимости акцентирования внимания на противопожарном состоянии систем электроснабжения зданий и сооружений и принятия эффективных мер по ограничению возможных перенапряжений в электрических сетях.

Статистика не радует

Сегодня жилье человека трудно представить без сложной бытовой техники. Высокий уровень потребительских качеств этих изделий предполагает строгое соблюдение условий, в которых они будут функционировать. Среди них — нахождение основных параметров питающего напряжения в строго заданных пределах (частота 49–51 Гц, напряжение 220 в±10%). Однако реальная картина сегодня далека от идеальной. И если частота питающего напряжения, как правило, вписывается в границы, определяемые нормативными документами, то с действующим значением напряжения дело обстоит иначе. Оно может быть существенно ниже 198 в из-за продолжительных снижений длительностью от секунд до часов, вследствие подключения к сети различных видов мощных нагрузок (промышленное оборудование, сварочные аппараты и др.). Из-за этого, в частности, выходят из строя холодильники и кондиционеры. Напряжение может и существенно превышать уровень 242 в из-за аварий или неисправностей на распределительных подстанциях или линиях электропередач, особенно воздушных.

По официальной статистике МЧС России, в Ростовской области за 2010–2011 гг. доля пожаров, возникших по электротехническим причинам в жилых и общественных зданиях, превышает 26,4% от общего их числа. В 2010 г. произошел 1041 пожар, погибли 53 человека, материальный ущерб составил 16 млн 462 тыс. рублей. В 2011 г. произошло 925 пожаров, погиб 61 человек, а 82 получили травмы (при материальном ущербе в 19 млн 539 тыс. рублей).

Анализ такого рода пожаров свидетельствует о том, что наибольшее количество их происходит из-за перепадов напряжения электрической сети, обусловленных различными причинами. Еще более актуален вопрос снижения пожароопасности электрических сетей в многоэтажных зданиях из-за сложной системы электроснабжения, массового пребывания людей, масштабности строительных конструкций, разнообразия электроприборов и оборудования.

Сегодня — вчерашним днем?

В гл. 13 «Система предотвращения пожаров» ФЗ-123 от 22.07.2008 г. указывается на то, что в любых электроустановках категорически запрещается «применение в конструкции быстродействующих средств защитного отключения электроустановок и других устройств, приводящих к появлению источников зажигания».

Однако в настоящее время складывается неблагоприятная ситуация с электроустановочными изделиями и автоматами защиты, большинство из которых являются реально пожароопасными, не имеют сертификата в области пожарной безопасности и не сертифицированы Госстандартом России.

Проведенный ФГБУ ВНИИПО МЧС России анализ свидетельствует о необходимости устанавливать на вводе электрической сети каждой из квартир устройства контроля и отключения потребителей от сети при отклонении напряжения от номинального и превышении им допустимого уровня.

Аналогичные приборы должны быть установлены и в электрических сетях жилых и общественных зданий. В настоящее время здесь повсеместно используется ряд устройств защиты людей от поражения током, однако эффективные устройства защиты электрооборудования и электропроводки практически не устанавливаются. Наиболее распространенными из устройств защиты являются автоматические выключатели, устройства защитного отключения (УЗО), блоки бесперебойного питания и стабилизаторы напряжения электрической сети. Причем все они являются устройствами вторичной защиты и не обеспечивают первичную защиту электрооборудования от выхода из строя и возможного возгорания в результате резкого или плавного выхода параметров напряжения питающей электросети за пределы установленных допусков.

Используемые же стабилизаторы напряжения имеют ограниченные мощностные характеристики, инерционны и обеспечивают стабилизацию напряжения в очень ограниченных пределах. При этом динамика изменений напряжения электросети различна и нередко имеет импульсный характер, что делает применение стабилизаторов напряжения бесполезным.

Именно поэтому разумным решением, на наш взгляд, в такой ситуации является оперативное отключение электропотребителей от сети в моменты появления значений напряжения, выходящих за пределы, установленные ГОСТом, и автоматическое подключение электропотребителей к сети после восстановления ее параметров. Время подключения при этом должно выбираться с учетом специфики конструкции конкретных электроприемников. Установлено, что при резких перепадах напряжения электросети до значений 440 в (частая причина этого — перегорание нулевого проводника) и импульсных перепадах напряжения (а импульсы напряжения в реальной электросети могут иметь амплитуды в тысячи вольт) время отключения электроприемников от сети для сохранения их работоспособности и ее целостности не должно превышать сотых долей секунды.

Устройство для решения указанной задачи должно быть максимально надежным по конструкции и полностью автоматизированным.

А воз и ныне там?

В настоящее время для решения этой задачи на рынке электротехнической продукции имеется множество изделий. Однако у большей части устройств защиты ряд общих недостатков:

- большинство изделий имеет жестко установленный и, как правило, только верхний порог срабатывания;

-срабатывание устройств защиты происходит по заданным действующим, а не амплитудным значениям напряжения электросети, что недопустимо в нелинейных сетях (все бытовые и промышленные электросети являются нелинейными из-за нелинейности нагрузки);

- отсутствует гибкий алгоритм работы при наличии в сети импульсных помех различной длительности и амплитуды;

- в качестве коммутирующих устройств нередко используется пожароопасная элементная база — симисторы;

- во входных цепях большей части электронной аппаратуры устанавливаются варисторы, предназначенные для подавления кратковременных всплесков напряжения электросети и способные выдерживать перегрузку максимум в течение 2-3-х периодов сетевого напряжения и не более, после чего происходит пробой потенциальных барьеров (оксидных плёнок) варисторов;

- относительно большое время срабатывания подавляющего большинства устройств защиты (что является недопустимым, т.к. период сетевого напряжения составляет 0,02 секунды, а значит, время отключения нагрузки от сети, в случае необходимости, не должно превышать половину этого значения);

- у большинства устройств защиты подключение нагрузки к электросети после их срабатывания выполняется вручную, а в тех, где это осуществляется автоматически, не выделяется время, необходимое для завершения переходных процессов в сети, вызванных перепадами напряжения или процессом коммутации нагрузки при ее отключении;

- у подавляющего большинства изделий отсутствует постоянный контроль параметров напряжения электросети после ее отключения от нагрузки.

- у значительной части устройств защиты от перепадов напряжения электросети отсутствует возможность гибкой и точной установки и изменения верхнего и нижнего порогов срабатывания с учетом реальной нелинейности напряжения электросети;

- подавляющее большинство устройств защиты не имеет сертификатов соответствия требованиям пожарной безопасности.

Используемые стабилизаторы напряжения электрической сети имеют ограниченные мощностные характеристики, инерционны и обеспечивают стабилизацию напряжения в незначительных пределах его изменений. Причем динамика изменений напряжения электросети различна и имеет импульсный характер, что делает применение таких устройств бесполезным.

Образец для безопасности

Проведенный нами технический анализ показывает, что в настоящее время среди рассмотренных устройств защиты от перепадов напряжения электросети свободным от указанных недостатков является изделие АЗУ-60, производимое в Ростове-на-Дону, которое по своим конструктивно-техническим характеристикам в наиболее полной мере соответствует требованиям основного нормативного документа.

Оно осуществляет цифровую фильтрацию импульсных помех в сети, имеет гибкий алгоритм функционирования, предотвращающий постоянные отключения и подключения электросети при работе устройства защиты в «грязных» электросетях, а его работа основана на постоянном анализе значений амплитуды сетевого напряжения, в том числе и при отключении нагрузки от электросети. При отключении нагрузки от электросети устройство АЗУ-60 создает механический разрыв между нагрузкой и сетью, а время отключения, в зависимости от степени опасности аварийной ситуации в сети, может составлять 0,005 с.

После восстановления параметров напряжения сети в пределах верхнего и нижнего его значений, установленных на лицевой панели устройства, оно автоматически подключает нагрузку к электросети с учетом времени, необходимого на завершение переходных процессов в сети. Устройство является автоматическим, и при его функционировании в электросети не требуется вмешательство человека.

АЗУ-60 сертифицировано в Госстандарте России и ФГБУ ВНИИПО МЧС России. После углубленных испытаний и проверок специалистами ФГБУ ВНИИПО МЧС России было выдано официальное заключение о необходимости и полезности использования АЗУ-60 в электрических сетях. Пока же устройство остается «технической одиночкой».

При этом можно утверждать, что, несмотря на значительный ассортимент устройств защиты от перепадов напряжения электросети, представленных производителями  на российском рынке этой продукции, подавляющее большинство таких изделий являются пожароопасными и большей части этих требований не отвечают.

Именно поэтому вопрос об обязательной пожарной сертификации всех типов устройств защиты от перепадов напряжения, используемых в электрических сетях нашей страны, продолжает оставаться актуальным.

Александр Прыгунов, кандидат технических наук

Иван Кальченко, сотрудник СЭУ ФПС ИПЛ по Ростовской области

По материалам сайта http://pojdelo-journal.ru