Защитное устройство

Одним из важных приоритетов внутренней политики РФ является повышение энергетической эффективности.

С целью создания правовой базы энергосбережения был принят и вступил в силу Федеральный Закон №261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности».

Для выполнения вышеуказанного закона, координации хода реализации энергосберегающих мероприятий необходимо обеспечить постоянное организационно-техническое и методическое сопровождение выполнения мероприятий и современных проектов в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности. Данные вопросы, возможно решать путем внедрения последних разработок и проведением соответствующих мероприятий, отвечающих современным требованиям энергетики.

Электроснабжение учреждений и организаций, как правило, осуществляют сбытовые компании. Поставка электроэнергии производится в соответствии с условиями договора купли-продажи электрической энергии.

Границей балансовой принадлежности, чаще всего, являются наконечники электрических кабелей в местах присоединения в ВРУ-0,4 кВ, исключая контакты присоединения.

Все электроприемники учреждений и бюджетных организаций получают питание на напряжении 0,4 кВ. Основными потребителями электроэнергии учреждений и организаций являются вычислительная техника, электрическое освещение, бытовая техника, насосное оборудование котельных и теплового пункта.

На рисунке 1 показаны типовые внешние виды РУ-0,4 кВ учреждений и бюджетных организаций.

Рисунок 1 - Внешний вид РУ-0,4 кВ

Для контроля состояния контактных соединений электрооборудования была выполнена тепловизионная съемка. Тепловизионная съемка показала, что большинство распределительных силовых электрощитов находятся в удовлетворительном техническом состоянии, но имеются соединения имеющие неудовлетворительное техническое состояние.

На рисунке 2 показаны результаты тепловизионной съемки

РУ-0,4 кВ учреждений и бюджетных организаций.

Рисунок 2 - Результаты тепловизионной съемки ВРУ-0,4 кВ

Одним из таких устройств, позволяющим по-новому взглянуть на вопросы электроснабжения, является предлагаемое нами защитное устройство. Оно способно заменить десятилетиями использующиеся в РУ традиционные защитные устройства с плавкими вставками, упростить работы по обслуживанию РУ и повысить их безопасность, при этом не требуя существенных экономических и трудовых затрат. Предлагаемое устройство способно заменить традиционное без всяких организационных и технических мероприятий.

Данная разработка относится к электроэнергетике и может быть использована в системах электроснабжения для защиты электропотребителей от перегрузок и коротких замыканий.

На рисунке 3 изображено известное защитное устройство, предназначенное для защиты цепей от короткого замыкания и больших перегрузок по току, содержащее две неподвижно закрепленные контактные губки и предохранитель с плавкой вставкой, оканчивающийся на концах двумя круглыми контактами, которые вставляются в неподвижно закрепленные губки.

Рисунок 3 – Типовое защитное устройство

Недостаток устройства – сложность обслуживания при перегорании плавкой вставки предохранителя. Более совершенным защитным аппаратом является автоматический выключатель, которым можно заменить предохранитель. Однако при такой модернизации действующих распределительных щитов и шкафов требуется перемонтаж, что связано с длительным отключением потребителей электроэнергии.

Цель данной разработки – обеспечить модернизацию распределительных шкафов путем замены предохранителей автоматическими выключателями при минимальном перерыве питания потребителей и упрощение обслуживания.

Эта цель достигается тем, что в защитное устройство, содержащее две неподвижно закрепленные контактные губки, введен однополюсный автоматический выключатель, выводы которого оканчиваются круглыми контактами, по размеру губок и эти контакты вставляются в неподвижно закрепленные губки [2].

Конструкция предлагаемого защитного устройства приведена на рисунке 4.

Рисунок 4 – Конструкция предлагаемого защитного устройства: 1 – контактные губки; 2 – выводы питания; 3 – крепеж защитного устройства; 4 – круглые контакты

Данная конструкция создана на основе коммутационного аппарата ручного управления, способный включать, проводить и отключать токи электрических цепей напряжением до 400 В, частотой 50 Гц, в нормальных условиях работы, в условиях рабочих перегрузок, а также кратковременно проводить сверхтоки коротких замыканий.

Опытный образец, изображенный на рисунке 5, предлагаемого защитного устройства, выполнен на кафедре «Электрификация и автоматизация» ГБОУ ВПО НГИЭИ. На данную конструкцию выдан патент Российской Федерации на полезную модель № 131915 зарегистрирована 27 августа 2013 года.

Рисунок 5 – Опытный образец предлагаемого защитного устройства

Технико-экономический эффект от предложенного устройства заключается в том, что модернизация происходит практически без перерыва питания, так как съемные части устройства с автоматическим выключателем монтируются заранее и весь процесс модернизации сводится к снятию предохранителей и вставке автоматического выключателя. Кроме того, упрощается обслуживания устройства. Так же следует отметить, что в отличие от известного плавкого предохранителя, предлагаемый предохранитель готов к следующему использованию после остывания пластины.

Критерием выбора устройства следует считать условие [1]:

З=   ∙ Е _н +З_эt→ mi .

Данное условие справедливо в случае. Когда применение того или иного варианта технического решения обеспечивает одинаковый производственный эффект (сокращение материального ущерба, экономия на транспортных расходах и т. д.).

Капиталовложения в техническое решение определяют по формуле:

К=Ц о +З м +З н , где Ц о – цена машин и оборудования, руб.; З м – затраты на монтаж и наладку, руб.; З н – накладные расходы, руб.

В учреждениях, как правило установлено в среднем около 500 шт. вставок плавких на общую сумму около 76 тыс. руб.

Стоимость плавкой вставки предохранителя ППНИ-37, габарит 2, 40 А ИЭК DPP40-040 составляет от 152 до 213 руб./шт., а стоимость автоматического выключателя АЕ 2044 50А – 110

руб./шт. [3].

Затраты принимаем в размере 30...40 %, а накладные расходы – 10...15 % цены, соответственно получаем 117 тыс. руб.

Капиталовложения в новое техническое составят 84,7 тыс. руб.

При переходе, по мере выхода из строя известного плавкого предохранителя, на предлагаемое защитное устройство получим экономию в размере 32,3 тыс. руб.

Экономический эффект в общем виде (руб.) составит:

Э=Зi- З2г, где З1 – затраты в первом варианте, руб.; З2 – затраты в предлагаемом варианте , руб.;

Э = 117 – 84,7 = 32300 руб.

Производственный эффект в общем виде (руб.):

, где ∆Ув – объем сокращенного (вероятностного) материального ущерба от применения технического решения, руб.; Эи – экономия на издержках по эксплуатации электрических сетей ( на транспортных затратах, сокращении потерь электроэнергии и т. д.), руб.

Вероятностный объем сокращения материального ущерба (руб.):

ΔУ в = У у ∙ (Т Пб - Т Пп ) ∙ Н р = 4,09 × 100 × 45 = 18405, где У_у – удельный вероятностный ущерб от перерывов в электроснабжении, руб/кВт∙ч (У_у = 4,09 руб/кВт∙ч); Т_Пб и Т_Пп – годовая продолжительность отключений во всех элементах соответственно в базовом и проектном вариантах; Нр – расчетная нагрузка, кВт.

Средняя расчетная нагрузка составляет 45 кВт.

Еще одним из достоинств внедрения предлагаемого устройства является то, что уменьшается вероятность использования «жучка». Иногда при отсутствии в наличии необходимого предохранителя, или с целью сознательного обхода защиты, используют металлическую перемычку между контактами – «жучок». Однако следует иметь в виду, что, выгорание предохранителя свидетельствует о наличии более серьёзных проблем в электрической цепи, в частности, о коротком замыкании. Замена штатного предохранителя «жучком» может привести к выходу из строя более дорогих комплектующих и/или к возгоранию. Последнее часто является причиной пожаров.