Контроль и ограничение токов утечки в электроустановках зданий

Опубликовано: 18 октября 2012 г. в 00:35, 453 просмотраКомментировать

При эксплуатации электроустановок зданий и сооружений часто возникают проблемы, связанные с наличием значительных токов утечки через изоляцию в распределительных сетях. Это приводит к потерям электроэнергии, снижению КПД сети, ускоренному старению изоляции, повышению вероятности ее пробоя и, как следствие, к возникновению аварийных ситуаций.

Основными причинами возникновения токов утечки можно считать ошибки при проектировании и выборе комплектующих изделий, типов проводов и видов изоляции, низкая культура монтажа электроустановок зданий, некачественное проведение планово-предупредительных и регламентных работ. Согласно последней редакции ПУЭ, при монтаже новых и реконструкции существующих сетей электроснабжения внедряются трех— и пятипроводные схемы, предусматривающие использование дополнительного нулевого защитного проводника. При подключении электрооборудования по этим схемам весьма распространенной является ошибка, когда нулевой защитный и нулевой рабочий проводники имеют одну или даже несколько общих электрических контактов во внутренней распределительной сети. Это приводит к появлению неконтролируемого растекания токов по металлическим конструкциям, трубопроводам систем водоснабжения, отопления и канализации зданий.

Помимо ошибок монтажа существует ряд других причин, которые приводят к появлению токов утечки: ухудшение состояния контактных соединений в цепях нулевых рабочих проводников, ухудшение состояния изоляции фазных проводов и др. Токи утечки вызывают и ускоренное старение изоляции, что, в свою очередь, приводит к еще большему увеличению токов утечки, неоправданному срабатыванию УЗО. Старение изоляции связанное с увеличением токов утечки, может носить также и лавинообразный характер, что приведет к срабатыванию УЗО по неизвестной для технического персонала причине и перерывам в электроснабжении.

Чтобы определить основные факторы, влияющие на величину токов утечки в электрических сетях зданий, Группа компаний IEK организовала и провела экспериментальные исследования различных электроустановок. В процессе измерения токов утечки фиксировались марка электропроводов, срок ее эксплуатации, режим работы электроустановки (отключенная и включенная электрическая нагрузка), протяженность питающих линий, мощность и вид нагрузки (осветительная, электротермическая и электродвигательная). Измерению тока утечки подвергались наиболее распространенные электропроводки скрытого и наружного исполнения.

Измерения производились с помощью специального прибора АСТРО IΔ, в основе которого лежит принцип работы устрой ст ва защитного отключения. Измерительный прибор включает ся в рассечку фазных и нулевого рабочего проводов, что дает возможность замерить токи утечки в осветительных и силовых сетях, как при отключенной нагрузке, так и под нагрузкой.

Проведенные измерения показали наличие в распределитель ных сетях фоновых токов утечки, которые присущи любой системе электроснабжения. Естественный фон токов утечки в электрических сетях электроустановок зданий зависит от многих факторов: физических и геометрических параметров электропроводки, качества монтажа и обслуживания, вида нагрузки, длительности эксплуатации и т.д. Поэтому можно считать, что естественный фон токов утечки является некоторым функционалом от ряда случайных переменных компьютерных прикладных программ, которые позволили сделать следующие выводы:

  • Токи утечки зависят от вида электрической нагрузки и не превышают следующих значений: для сети освещения — не более 5...7 мА; для электротермической нагрузки — 15...20 мА; для электродвигателей — не более 22...30 мА.
  • При включении нагрузки происходит заметное увеличение токов утечки, однако верхний предел их в трехфазных сетях не превышает 40 мА. Значительное увеличение токов утечки наблюдается при включении электротермических устройств (1 кВт активной нагрузки соответствует приращению тока утечки примерно на 0,5 мА). При включении электродвигателей в результате переходного процесса наблюдаются кратковременные скачки токов утечки.
  • Замеры, проведенные в электросетях со значительными сроками эксплуатации, показали увеличение токов утечки на 15-30 % из-за ухудшения изоляционных свойств электропроводки зданий.
  • Максимальные отклонения замеренных значений токов утечки на 30-50 % выше среднестатистических значений в отдельных распределительных сетях.

Таким образом, полученные результаты показали проблематичность точной оценки токов утечки в электрических сетях, а следовательно, невозможность прогнозировать ожидаемые значения токов утечки в рабочем режиме по заданным характеристикам электросетей.

Хорошо известное устройство защитного отключения (УЗО) по существу выполняет функцию контроля токов утечки и работает по принципу отключения контролируемой сети при превышении током утечки порога срабатывания. Хотя УЗО, благодаря своей простоте, надежности и эффективности защиты, получили массовое распространение, однако им присущ один существенный недостаток: обычные устройства производятся на одну фиксированную уставку из стандартного ряда (10, 30, 100 и 300 мА) и работают по упрощенному принципу «да-нет». Это может привести к неадекватным отключениям электроустановки.

Как известно, обычные УЗО [1] содержат датчик дифференциального тока (ДТ), пороговый элемент (ПЭ) и исполнительный элемент (ИЭ). Выделяемый датчиком ДТ сигнал поступает на пороговый элемент (ПЭ). При превышении значения порога срабатывания (уставки), сигнал переводит ПЭ в состояние, при котором срабатывает исполнительный элемент. Таким образом происходит защитное отключение электроустановки.

Специалисты Группы компаний IEK совместно с кафедрой ИЭТ МГТУ МИРЭА совместно разработали новое устройство УЗО, которое имеет функцию анализа отклонений токов утечки от их фоновых значений, присущих конкретной электроустановке. Новое устройство, кроме основных элементов УЗО, имеет дополнительную схему измерения токов утечки с блоком сигнализации, который срабатывает при определенном превышении токов утечки над значениями «фонового» тока. Основная измерительная цепь работает в стандартном режиме и при достижении током утечки значения уставки ПЭ воздействует на ИЭ и приводит к отключению устройства.

Таким образом, разработанное УЗО с функцией контроля токов утечки позволит своевременно зафиксировать снижение сопротивления изоляции и провести профилактические мероприятия по предотвращению аварийной ситуации — отключению потребителя. Применение нового устройства позволит получить значительный экономический эффект за счет предотвращенного материального ущерба от возникновения недопустимых токов утечки и отсутствия неоправданных отключений электроустановок.

Владимир РОЗАНОВ, к.т.н., доцент МГТУ МИРЭА
По материалам доклада на X Всероссийской научно-технической конференции
«Приоритетные направления развития науки и технологий», г. Тула

Информация о компании

Группа компаний IEK
Группа компаний IEK — ведущий российский производитель электротехнической продукции среднего ценового сегмента. Международный бренд IEK хорошо известен в России и за рубежом — на протяжении 15 лет он является гарантом высокого качества и надежности. Сегодня IEK — это холдинг, контролирующий деятельность собственных производственных комплексов в России и за рубежом, а также торговых предприятий в России, Украине, Молдове, Казахстане, Монголии и странах Балтии. Разветвлённая дистрибьюторская сеть обеспечивает наличие ассортимента IEK® по всей территории РФ и в странах зарубежья. Продукция под торговой маркой IEK с успехом эксплуатируется на многочисленных объектах России и СНГ. Среди них — Московский государственный университет, метрополитен Санкт-Петербурга, Волгодонская атомная электростанция и многие другие объекты. На объектах используется модульное, щитовое, коммутационное оборудование, кабеленесущие системы, изделия для электромонтажа, светотехника и прочее оборудование ТМ IEK.

Рекомендуем почитать

Комментировать

    Еще никто не оставил комментариев.

Для того чтобы оставлять комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо авторизоваться на сайте.