Анализ развития отечественного щитового НКУ

Развитие электроэнергетической отрасли современной России, главным образом, началось лишь в СССР, с принятием первого в общеизвестной мировой истории перспективного плана по электрификации и развитию промышленности всей страны – плана ГОЭЛРО (государственный план электрификации России).

В него входило не только создание крупных электроэнергетических центров, соединенных в единую сеть по всей территории страны, но и крупных промышленных районов, которые бы обеспечивали уверенный и стабильный рост всей экономики государства.

Особенно же интенсивно энергетика России развивалась в начале пятидесятых, после восстановительных работ по устранению разрушений и ликвидации последствий, нанесенных после великой отечественной войны, и середине восьмидесятых годов: возводились мощнейшие, на тот период, ГЭС, приливные электростанции, впервые был покорён мирный атом, широко внедрялись альтернативные источники энергии.

Бурный рост электроэнергетической и промышленной отрасли Советского Союза в середине 20-го столетия требовал новые решения в области электрощитового оборудования.

Однако, уже тогда были заложены те отрицательные черты отечественной энергетики, которые, на сегодняшний день, вылились в деформированность отрасли в следствии чрезмерной централизации, «гигантомании» и ориентированности на рекордные цифры в ущерб экологичности, энергоэффективности, безопасности и интересам частного потребителя, что серьезно отразилось на отношение к вопросу создания и использования советских, а затем и российских электрощитов.

Таким изделием, отвечающим требованием быстро развивающегося производства, стал щит одностороннего обслуживания, разработанный в семидесятых годах, под шифром ЩО 70.

По классификации он относится к широкой линейке низковольтных комплектных устройств (НКУ), используемых на всех этапах создания, преобразования, передачи и потребления электроэнергии.

Согласно действующего государственного стандарта от 2007 года -ГОСТ Р 51321.1-2007, низковольтное комплектное устройство представляет собой «Низковольтные коммутационные аппараты и устройства управления, измерения, сигнализации, защиты, регулирования, собранные на предприятии-изготовителе на единой конструктивной основе со всеми внутренними электрическими и механическими соединениями.»

Таким образом, как НКУ следует понимать любую комбинацию электрических устройств и аппаратов, собранных в один функциональный узел, начиная от квартирного щитка, заканчивая мощным распределительным щитом, которым и является ЩО 70.

Рисунок 1 – Примерный вид панелей ЩО 70

Данный электрощит стал основным распределительным устройством, которое и по нынешний день широко используется по всей территории России и СНГ.

ЩО 70 и сейчас сохранил свою популярность, главным образом благодаря простоте своей конструкции, легкости в обслуживании и низкой стоимости, которая зачастую является решающим фактором для ограниченного в финансовых средствах заказчика.

В основе всех панелей этого типа НКУ лежит сварной каркас из гнутых стальных листов, на котором установлены защитные и коммутационнозащитные аппараты (в большинстве случаев это устаревшие автоматические выключатели стационарного исполнения и рубильники) и измерительные приборы.

Все детали, предназначенные для крепления аппаратов, производятся также из гнутых стальных профилей. Ошиновку изготавливают из плоских алюминиевых шин, сборные же шины размещаются в горизонтальной плоскости в верхней части щита и закрепляются с помощью изоляторов.

Рукоятки приводов управления разъединителями размещают на стойках панелей ЩО 70 по обе стороны двери, а рычаги управления автоматическими выключателями, если таковые имеются, выносят на лицевую сторону, через предназначенные для них специальные отверстия в двери. Крайние левая и правая стороны НКУ закрываются сплошными съемными торцевыми панелями или же защитной дверью.

Если обратить внимание на внешний вид панели ЩО 70, изображенных на рисунке 1, то станут очевидны большинство недостатков данных НКУ, которые решающим образом влияют на вытеснение его с рынка низковольтной продукции.

Первым серьезным минусом является способ расположения сборных шин. При существующей компоновке они располагаются «плашмя», тем самым значительно ухудшается их теплоотдача за счет конвекции нагретого воздуха и, как следствие, проводящие свойства.

Помимо этого, изначально в конструкции корпуса ЩО 70 не была предусмотрена установка крыши, что не только колоссальным образом снижает защитные возможности оболочки до максимального значения в IP20, согласно ГОСТ 14254-96, но и сохраняет возможность попадания инородных тел на открытые токопроводящие силовые части, спровоцировав тем самым короткое замыкание с последующим возгоранием.

Еще одними из множества недостатков ЩО 70 являются:

• •    большие габариты панелей, из-за нерационального использования внутреннего объема;

• •    отсутствие внутреннего разделения (секционировании) по

  ГОСТ Р 51321.1-2007;

• •    невозможность реализации блочно-модульного построения НКУ;

• •    невозможность проведения местных ремонтных работ без снятия напряжения со всей распределительной секции щита в следствии конструкции;

• •    низкие значения токов короткого замыкания;

• •    возможность подключения кабелей отходящих линий только снизу, из-за установленных вверху сборных шин;

• •    возможность использования только в закрытых помещениях.

Ко всему вышеперечисленному стоит так же добавить и морально устаревший внешний вид щита. Это, впрочем, неудивительно, если учесть, что разрабатывался он в семидесятых годах прошлого столетия.

В ЩО 70 устанавливается самое простое и дешевое оборудование, что в конечном итоге влияет на общую стоимость данного изделия, которое достаточно просто обслуживать и ремонтировать неквалифицированному персоналу.

Чаще всего в НКУ данного типа используются аппараты отечественных производителей, такие как: разъединители типа РЕ19 и РП, рубильники РПС, предохранители ПТ и ПКТ и автоматические выключатели в литом корпусе марки ВА и АП.

В современной обстановке к электрощитовому оборудованию предъявляются новые требования, связанные с повышением безопасности для обслуживающего персонала, качества и надежности питающей сети. На ряде промышленных предприятий даже минутный перебой в подаче электроэнергии влечет за собой миллионные убытки, что недопустимо, с точки зрения руководства.

С появлением на рынке современных европейских НКУ морально устаревшие электрощиты одностороннего обслуживания серии ЩО 70 стали заменяться на новое щитовое оборудование на основе панелей ГРЩ. Данное название условно, так как некоторые производители именую эти изделия по своему усмотрению.

Так же, как и у предшествующего поколения, панели ГРЩ делятся по функциональным признакам на:

• •    вводные панели, предназначенные для приема и передачи электроэнергии на секции сборных шин;

• •    секционные панели, предназначенные для секционирования (разделения) сборных шин;

• •    линейные панели, служащие для распределения электроэнергии к потребителю и защиты отходящих линий.

Вместе с тем, с появлением и внедрением современного оборудования, появились новые функциональные типы:

• •    вводно-секционные панели, совмещающие в себе функции как вводных, так и секционных панелей;

• •    вводно-линейные панели;

• •    секционно-линейные панели;

• •    панели конденсаторных установок, выполняющие   функцию

компенсации реактивной мощности в сети.

В основе всех видов панелей лежит одинаковый принцип построения корпуса, будь то сварной каркас, как в ЩО 70, или сборный.

Сборные корпуса начали внедряться в российских НКУ под влиянием европейских производителей и по праву заняли широкую нишу на нашем рынке.

Данный принцип построения оболочки электрощита отличается как гибкостью конструкции, так и своей универсальностью, что позволяет собирать любые типы устройств без изменения стандартных решений.

Все эти плюсы не остались незамеченными отечественными электрощитовыми организациями, которые достаточно быстро начали организовывать производство собственных сборных корпусов.

Минусом этого типа оболочек может служить лишь большая, по сравнению со сварными корпусами, стоимость.

В отличии от ЩО 70, сборные шины ГРЩ могут проходить не только в верхней части щита, но и в нижней, устанавливаться как плашмя, так и на ребро, а так же вертикально. Данная гибкость расположения позволяет выполнять любые принципы построения, подключать вводные и отходящие проводники будь то сверху, снизу или даже сбоку.

Рисунок 2 – Пример компоновки ГРЩ

Помимо этого, с внедрением новых конструктивных решений, в современных отечественных НКУ появляется возможность секционирования внутреннего пространства по ГОСТ Р 51321.1-2007. Оно подразумевает под собой отделение функциональных блоков друг от друга перегородками из металла или другого негорючего материала.

Такое решение не только многократно уменьшает зону возможного воспламенения внутри НКУ, но и защищает расположенную рядом с источником короткого замыкания аппаратуру, а так же позволяет обеспечить большую безопасность обслуживающего персонала.

В действующем государственном стандарте на низковольтные комплектные устройства ГОСТ Р 51321.1-2007 выделяют несколько видов внутреннего разделения:

• •    вид 1 – функциональные блоки не отделены друг от друга и находятся

в общем пространстве (такой вид разделения имеют щиты ЩО 70);

Рисунок 3 – Вид разделения 1

• •    вид 2а - функциональные блоки отделены от сборных шин и зажимов для внешних проводников;

• •    вид 2b - функциональные блоки и зажимы для внешних проводников отделены от сборных шин;

  

  Рисунок 4 – Виды разделение формы 2

  
  
  
  
  

• •    вид 3а - функциональные блоки отделены от сборных шин и друг от друга, зажимы для внешних проводников отделены от блоков, но не от сборных шин;

• •    вид 3b - функциональные блоки отделены от сборных шин и друг от друга, зажимы для внешних проводников отделены как от блоков, так и от сборных шин;

  

  Рисунок 5 – Виды разделения формы 3

  
  
  
  
  

• •    вид 4а - функциональные блоки отделены от сборных шин и друг от друга, зажимы для внешних проводников расположены в одном отсеке с блоком, которому они принадлежат;

  

  Рисунок 6 – Вид разделения вида 4а

  
  

• •    вид 4b - функциональные блоки отделены от сборных шин и друг от друга, зажимы для внешних проводников отделены как от блоков и сборных шин, так и друг от зажимов других блоков;

Рисунок 7 – Вид разделения вида 4b

Секционирование в электрощитах было бы затруднительно, без использования новых изобретений в области защитного оборудования.

ГРЩ отечественного производства с внутренним разделением вида 3a представлен на рисунке 8.

Рисунок 8 – НКУ с внутренним разделением 3а

Благодаря последним техническим решениям современные коммутационные аппараты значительно уменьшились в размерах, что позволяет разместить большее количество отходящих линий в одной линейной панели, а так же снизить габариты вводных и секционных панелей.

Так же в обиход современных щитов вошли такие необходимые для подключения отходящих кабелей решения, как кабельные отсеки. Они представляют собой отсек, в котором расположены специальные конструкции для крепления необходимого количества проводников. Часто зажимы для внешних проводников выводятся непосредственно в кабельный отсек.

Из всего вышесказанного стоит отметить, что за последние время в отечественной сфере производства низковольтных комплектных устройств появились положительные изменения, позволяющие говорить о возможности создания НКУ, отвечающего всем современным требованиям. Что говорит о возросшей конкурентоспособности российских электроэнергетических предприятий в сфере электрощитового оборудования.