Защита сетей

Во вводно-распределительном устройстве обычно устанавливаются группы предохранителей или автоматических выключателей, которые являются аппаратами защиты от токов короткого замыкания и от токов перегрузки, а также приборы учета электроэнергии: счетчики.

Каждая электрическая машина, аппарат, провод рассчитаны на определенный ток, называемый номинальным, т.е. нормальным током данного электрического устройства. Превышение этого допустимого уровня называется токовой перегрузкой. При длительном воздействии токовая перегрузка может привести к ухудшению изоляции и, в конечном счете, к выходу из строя электрического устройства. Таким образом, длительная перегрузка, в отличие от кратковременной, недопустима.

Еще более опасным является короткое замыкание, при котором сопротивление цепи резко уменьшается, в результате чего соответственно возрастает ток.

Короткое замыкание и длительная перегрузка являются аварийными режимами, они приводят к выходу из строя электроустановок и к пожарам. Во избежание этого электрические сети защищаются аппаратами защиты, которые автоматически отключают защищаемую электрическую цепь при ненормальных режимах.

Защита от токов короткого замыкания обязательна во всех случаях. Защита от токов перегрузки обязательна для сетей внутри помещений, выполненных открыто проложенными незащищенными изолированными проводниками с горючей оболочкой, а также для устройств, перегрузка которых возможна во время их работы, например, для насоса или электрорубанка.

Каждый аппарат защиты должен иметь надписи, указывающие номинальный ток аппарата, величину тока уставки расцепителя автомата или номинальный ток плавкой вставки. Надписи рекомендуется наносить на аппарате или на схеме, которая должна располагаться вблизи этих аппаратов, например, на крышке распределительного щита.

Номинальным током аппарата называется наибольший длительный (не менее 30 мин) ток, на который рассчитаны его токоведущие части.

Номинальным током расцепителя автоматического выключателя или плавкой вставки называется наибольший длительный ток, при котором аппарат может функционировать, не срабатывая.

Защита от токов короткого замыкания должна иметь наименьшее время отключения с обеспечением требований селективности . Селективность защиты - это необходимость срабатывания в первую очередь того аппарата защиты, который находится ближе со стороны питания к месту аварии. Проще говоря, например, при коротком замыкании в телевизоре сработать должен в первую очередь предохранитель телевизора, а не предохранитель распределительного щита. При этом защита должна обеспечивать отключение аварийного участка при коротких замыканиях в конце защищаемой линии, т.е. с учетом сопротивления всего данного участка линии.

Номинальные токи плавких вставок и расцепителей автоматических выключателей во всех случаях следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам этих участков сети или номинальным токам электроприемников, но таким образом, чтобы аппараты защиты не отключали электроустановки при кратковременных перегрузках, например при пусковых токах.

Аппараты защиты следует располагать по возможности в доступных местах, но так, чтобы была исключена опасность воспламенения окружающих предметов и механических повреждений самих аппаратов.

Аппараты защиты должны устанавливаться непосредственно в местах присоединения защищаемого участка к питающей линии. Допускается в случае необходимости принимать длину участка между питающей линией и защитным аппаратом ответвления до 6 м. Проводники на этом участке могут иметь сечение меньшим сечения питающей линии (но не менее сечения проводников после защитного аппарата). Эти проводники должны быть проложены в трубах или иметь негорючую оболочку. Открытая прокладка проводников на таких участках допускается только в непожароопасных помещениях или по несгораемым поверхностям.

Установка аппаратов защиты в защитных заземляющих нулевых проводниках запрещается.

Не допускается установка некалиброванной защиты, применение нестандартных предохранителей.

Устройство и принцип действия аппаратов защиты сводится к следующему.

Плавкие предохранители служат для отключения цепей при токах короткого замыкания и перегрузках.

Корпус трубчатого предохранителя изготавливается из фарфора или стекла и имеет форму полого параллелепипеда или трубки, обычно заполненных кварцевым песком для локализации электрической дуги, возникающей при расплавлении плавкой вставки, изготовленной из легкоплавкого металла.

Плавкий предохранитель пробочного типа имеет резьбу для ввертывания в патрон предохранителя. Плавкая вставка в виде проволоки может быть расположена внутри предохранителя. В последнее время получили распространение трубчатые вставные сменные вкладыши в пробковый предохранитель, где плавкая вставка находится внутри вкладыша. Предохранители пробочного типа изготавливаются таким образом, чтобы подходили к патрону, который рассчитан именно на номинальный ток данного предохранителя.

Автоматические выключатели совмещают защитную и коммутационную функции и являются аппаратами многократного действия. Обычно они заключены в пластмассовый корпус с рукояткой или кнопками, при помощи которых можно производить отключение и включение цепи вручную. Большинство автоматов снабжено дугогасительными устройствами. Защитные функции выполняют расцепительные устройства - тепловые и электромагнитные.

В цепи теплового расцепителя имеется нагревательный элемент, который нагревает биметаллическую пластинку, состоящую из двух металлов с разным относительным тепловым удлинением: При нагревании пластинка изгибается и освобождает рычаг, который под действием пружины размыкает контакты. Расцепитель срабатывает при определенных токах, на которые рассчитаны сменные нагревательные элементы. Возврат в исходное положение производится нажатием кнопки или рычага. Тепловые расцепители предназначены в основном для защиты от перегрузок. Для защиты от коротких замыканий предпочтительным является использование электромагнитного расцепителя. При превышении допустимой величины тока сердечник втягивается в электромагнитную катушку и освобождает защелку пружины, которая и размыкает цепь. Автоматические выключатели могут быть оснащены одним или обоими видами расцепителей. Некоторые из них имеют возможность регулирования тока срабатывания.

Измерение расхода электрической энергии производится с помощью индукционных счетчиков переменного тока типов СО, СА4 и др., где буквенные обозначения расшифровываются: С - счетчик, О - однофазный, А - активной энергии, 4 - трехфазный четырехпроводный. На шкале счетчика указывается ток или диапазон токов, в котором его точность гарантирована. В настоящее время с увеличением энергопотребления в индивидуальных домах и квартирах рекомендуется установка однофазных счетчиков, рассчитанных на токи в диапазонах 10...40 или 10...50 А, а для трехфазных даже -30. ..75 или 40. ..100 А. Если ток нагрузки превышает эти величины, то счетчик включают через трансформатор тока, назначение которого снизить измеряемый ток в известное число раз до величины номинального тока счетчика.

Счетчики устанавливают на вводе электроэнергии в дом, обычно во вводно-распределительном щите, который имеет вид металлического шкафа с крышкой, где имеется окно на высоте около 1,5 м для снятия показания приборов. Аппараты защиты групповых линий устанавливаются после счетчика. Допускается установка коммутационного или защитного аппарата и на вводе до счетчика.

Не говоря уже о растущей с каждым годом стоимости электроэнергии, следует помнить о ее большом дефиците и возможности в будущем ее лимитирования. В этой связи большую роль играет экономия электроэнергии. Можно предложить следующие меры по экономии и сбережения электроэнергии в вашем индивидуальном доме.

1.       Равномерное распределение нагрузок по фазам (для трехфазного потребителя). Добиться равномерного распределения нагрузок или, как это иногда называют, симметрии трехфазной нагрузки, можно, подключая однофазные потребители по очереди к разным "фазам", т.е. к разным линейным проводам питающей трехфазной линии, так, чтобы нагрузка на каждую из фаз была по возможности одинаковой.

2.       Осуществление периодического контроля сопротивления изоляции сети. Ухудшение изоляции происходит по причине старения, а также механических, химических или термических повреждений, в результате чего возникает "утечка тока на землю", которая также опасна возможностью поражения электрическим током. Особенно важно учитывать это обстоятельство при использовании погружных насосов или наружных светильников для освещения фонтанов или бассейнов. Контроль изоляции обычно осуществляется специальными приборами - мегомметрами. Но может помочь и визуальный контроль. Например, полезно пройти вдоль воздушной линии, где возможны перехлесты проводов, касания провода опор и ветвей деревьев, попадание металлических или сырых предметов на провода и т.д. Как уже отмечалось, в последнее время все большее применение находят УЗО, которые существенно снижают опасность утечки, т.к. отключает сеть в аварийных случаях.

3.       Поддержание в порядке контактов электрической сети. Они должны быть плотными и надежными. Нагревание контактов чревато не только лишним расходом электроэнергии, но и может привести к пожару или потере проводами изоляционных свойств.

4.       Применение экономичных источников электрического света. Лампы накаливания весьма просты, удобны и надежны, но являются самыми крупными "расхитителями" электроэнергии - ведь на освещение идет здесь всего 2...4% затрачиваемой энергии, остальная часть пропадает, особенно летом, когда тепло, выделяемое лампой, вовсе не требуется. Более экономичными являются люминесцентные лампы, хотя и их КПД весьма невысок: 10...20%, и в случаях, когда это не вредит архитектурному облику интерьера, рекомендуется применять именно люминесцентные лампы. Для наружного освещения рекомендуются еще более экономичные газоразрядные лампы высокого давления, например ДРЛ - ртутная (голубоватого цвета) или ДНаТ - натриевая (оранжевого цвета).

5.       Окраска в светлые тона, содержание в чистоте стен, потолков и полов помещений, а также осветительной аппаратуры. Известно, что отражающая способность поверхности, на которую падает световой поток, существенно зависит от цвета и способа окраски поверхности. Рекомендуется, если это не противоречит архитектуре и стилю помещения, окрашивать его поверхности в светлые тона. Следует также помнить, что осветительная арматура, даже чистая, задерживает большую часть светового потока лампы (до 35...45%). Это действие, конечно, усугубляется запыленностью светильника.

6.       Применение фотореле или реле времени для автоматического управления наружным освещением при смене дня и ночи.

7.       Применение электронных регуляторов освещенности для снижения при необходимости светового потока ламп (а вместе с ним и потребляемой мощности). Кстати, такой регулятор может быть использован и для постепенного зажигания ламп накаливания. Мгновенное включение обычными выключателями часто приводит к перегоранию ламп, т.к. сопротивление холодной лампы накаливания значительно ниже раскаленной, и ток при включении иногда в несколько раз превышает норму. Кроме того, регуляторы освещенности способствуют усилению впечатления от предметов искусства.

8.       Применение компенсирующих устройств (конденсаторов) в люминесцентных светильниках. Обычно в люминесцентных светильниках заводского изготовления для повышения экономичности устанавливаются конденсаторы. Если конденсатор светильника по какой-то причине вышел из строя или светильник прошел неквалифицированный ремонт и компенсирующий конденсатор там отсутствует (а на свечении светильника эта неисправность может и не отражаться), то ток в лампе может повыситься вдвое, что в четыре раза увеличит потери электроэнергии в питающих проводах.

9.       Грамотная эксплуатация электроплит. Следует помнить что нагрев и остывание электроплит происходит довольно долго, поэтому, чтобы не терять зря электроэнергию, нужно подобрать оптимальный режим нагрева пищи. Рекомендуется также применять сковороды и кастрюли, имеющие хорошо прилегающую к плите плоскую нижнюю поверхность с диаметром чуть больше диаметра конфорки плиты.

10.   Грамотная эксплуатация электродвигателей и трансформаторов - в частности, ограничение времени их холостого хода и недогрузки, т.е. нагрузки, пониженной относительно номинальной. Дело в том, что КПД электродвигателей и трансформаторов (например, сварочных) не остается постоянным, таким, как указано в паспорте для номинальной нагрузки, а зависит от степени нагрузки.

11.   Снижение расхода электроэнергии насосов и вентиляторов за счет правильного выбора сечения трубопроводов и качественного выполнения их уплотнений. Заниженный диаметр водопроводного шланга, например, может существенно увеличить сопротивление трубопровода, и, следовательно, мощность потребляемой электроэнергии.

12.   Применение качественной смазки механизмов с электроприводом. К сожалению, на это важное обстоятельство очень редко обращают внимание, а ведь не случайно специально для каждого механизма подбирается оптимальная смазка, которая и рекомендуется в прилагаемой инструкции. Выполнение этой рекомендации не только снизит потери электроэнергии, но и надолго продлит срок службы механизма.

13.   Применение экономичных методов сварки. Следует тщательно подготавливать свариваемые поверхности, очищать их от грязи, ржавчины, окалины, если это возможно, рекомендуется провести предварительный нагрев свариваемой поверхности перед сваркой, что кстати повысит и качестве сварки. Желательно снизить сопротивление контура вторичной цепи сварочного агрегата, например, путем увеличена сечения провода или уменьшения его длины.

14.   И, конечно, отключение электроприборов, которые е данное время не нужны. Это можно поручить специальным, реле времени, которые отключат ненужные приборы, если вь забудете это сделать.