В 2009 году в России был принят Федеральный закон № 261 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности». В соответствии с разработанной на основе этого закона Федеральной программой к 2020 году предполагается обеспечить снижение энергоёмкости внутреннего валового продукта не менее, чем на 13,5%. Для того чтобы определить путь, при помощи которого можно достичь рекомендованных правительством результатов, на предприятиях следует провести энергоаудит. По результатам обследований разрабатывается комплекс мер, позволяющих повысить энергоэффективность предприятия.
Как правило, к основным способам снижения потребления энергии относят следующие:
- введение коммерческого и технического учёта внутри предприятия (выявление скрытых ресурсов и потенциала для экономии);
- обновление ранее установленных инструментов учёта и измерения (может дать до 3,5% экономии);
- системный энергетический мониторинг;
- замена кабельных линий — для снижения потерь и адаптации под постоянно растущие нагрузки.
Ни одна из описанных выше мер не принесёт сама по себе ожидаемых результатов без модернизации изношенной системы электроснабжения. Внедрять в морально устаревшие сети какое-либо новое оборудование экономически не имеет смысла, да и не всегда возможно.
Поэтому воплощать в жизнь идеи эффективного использования энергии необходимо с самого низкого логического уровня — с полной замены кабельных линий и устаревших аппаратов защиты. Причём к выбору последних надо подходить основательно.
| Согласно Федеральному закону № 261, до 31 декабря 2012 года уже должны были пройти энергоаудит предприятия: — расходы которых на энергоресурсы превышают 10 млн руб. в год; — участвующие в регулируемых видах деятельности; — обеспечивающие производство, переработку или транспортировку ресурсов (нефти, газа, электричества, воды и т.п.); — получающие финансирование (полностью или частично) из государственного бюджета или органов муниципального образования. |
|---|
Для остальных предприятий получение энергетического паспорта пока добровольно.
Шаг 1. Выбрать подходящие аппараты защиты
Замена кабельных линий — достаточно дорогостоящий процесс, который позволяет снизить потери и повысить энергоэффективность предприятия. Кроме замены кабельных линий необходима и их последующая защита. Такие процессы, как перегрузка и короткие замыкания, губительны для кабельных линий и вызывают преждевременное старение изоляции, дополнительные потери и выход из строя.
«В целях экономии бюджета иногда при замене кабелей оставляют старые коммутационные аппараты. Но подобный подход не совсем верен, поскольку оборудование со временем изнашивается и технически устаревает. Кроме того, зачастую новый кабель подразумевает другие токовые характеристики и требуется установка и настройка новых электрических аппаратов. Современные аппараты уже не просто выполняют защитные функции, но и благодаря своим характеристикам могут стать одним из звеньев в цепи по снижению энергоёмкости предприятия», — считает Антон Малюк, аудитор в системе РИЭР[1], директор сервисного центра компании «НИИЭлектромаш».
Коммутационные аппараты, такие как автоматические выключатели и выключатели нагрузки с предохранителями, играют важнейшую роль в защите не только кабельных линий, но и всего технологического оборудования. Принцип действия этих устройств различен, соответственно, отличаются и особенности их работы, и вклад в энергоэффективность (см. табл. 1).
Таблица 1
| Автоматический выключатель | Предохранитель |
|---|---|
| Критерий 1. Вероятность отказа | |
| В силу конструкции могут происходить сваривания контактов, заедание механизма срабатывания, что препятствует нормальному срабатыванию защиты | Отказы минимизорованы благодаря простоте конструкции и принципу действия |
| Критерий 2. Влияние внешней среды | |
| Подвержены воздействию вибрации и запыленности — возможны ложные срабатывания | Устойчивы к воздействию вибрации и пыли |
| Критерий 3. Простота эксплуатации | |
| Необходимо регулярное тестирование автоматов на соответствие заявленным характеристикам. | Не требует дополнительных проверок и настроек. |
| Критерий 4. Влияние на энергоэффективность | |
| В результате горения дуги на поверхности контактов образуется нагар, увеличивающий переходное сопротивление контактного соединения, что приводит к дополнительным энергетическим потерям. | Контактная группа коммутационного оборудования – самозачищающаяся. Характеристики неизменны во время эксплуатации, таким образом, энергопотребление увеличиваться не будет. |
Из таблицы видно, что в условиях промышленного предприятия для защиты кабельных линий рекомендуется использовать аппараты с предохранителями, так как они надёжны и нетребовательны в обслуживании. Специалисты выделяют ещё один существенный плюс предохранителей: совершенно иной уровень безопасности персонала. Даже при включении аппарата на короткое замыкание, находясь в непосредственной близости от распределительной панели, человек не получит ожог и другие распространённые электротравмы.
Денис Гришкин, специалист компании MarsInc, делится опытом по обустройству электрических сетей на заводе компании по производству шоколада: «Изначально в проекте на электроснабжение нашего предприятия был заложен тип защиты, предусматривающий использование предохранителей. Это было связано с тем, что такую систему проще эксплуатировать, чем автоматические выключатели, которые, например, надо раз в год прогружать с помощью специального испытательного комплекса. В качестве защитных устройств были выбраны выключатели нагрузки с предохранителями серии SlimLineSR от АББ, сейчас доступно следующее поколение аппаратов – серия SlimLineXR. Могу сказать, что специалистов нашей службы эксплуатации полностью устраивают выбранные аппараты. Они не требуют настройки и проверки уставок срабатывания перед вводом в эксплуатацию. Достаточно установить предохранители необходимого номинала и включить аппарат с помощью рукоятки, компактно складывающейся во включённом и выключенном состоянии. Удобно, что рукоятку можно заблокировать навесными замками. Благодаря двойному разрыву в каждом полюсе аппарата замена предохранителей абсолютно безопасна для обслуживающего персонала».
Рис. 1. Общий вид выключателей SlimLineXR в конструктиве TriLine®.
Шаг 2. Найти эффективный способ монтажа
Часто основным источником потерь энергии являются электрические контакты. Таким образом, эффективность защитных элементов зависит от устройств соединения и коммутации.
«Наименьшие потери наблюдаются при использовании втычной контактной системы. Согласно проведённым исследованиям, снижение потерь может достигать 20% за счёт более чем двукратного сокращения контактных соединений в шинной разводке. Кроме того, установка защитных аппаратов на шинах позволяет сократить габариты низковольтного комплектного устройства (НКУ) и уменьшить металлоёмкость конструкции шинопровода. Экономия трудозатрат и оборудования может достигать 40%», — говорит Алексей Кокорин, менеджер по группе изделий компании АББ, лидера в производстве силового оборудования и технологий для электроэнергетики и автоматизации.
Схемы распределения в шкафах с монтажом на силовых шинах гораздо легче перестраивать при модернизации или реконструкции предприятия. Таким образом, говорить можно не только о сиюминутном удобстве, но и о возможных изменениях в будущем.
С точки зрения установки аппаратов, втычная система контактов обеспечивает минимальное время монтажа защитного оборудования. Например, для того чтобы установить выключатель SlimLineXR в подготовленный для этого шкаф TriLine® (АББ), понадобится меньше минуты – необходимо просто задвинуть аппарат по направляющим до упора и зафиксировать двумя винтами на вертикальных профилях. При этом снаружи шкафа остаётся только пластиковая фронтальная часть выключателя с элементами управления и индикации, имеющая степень защиты IP41, что делает необязательным установку двери. На самом модуле аппарата сверху и снизу имеются направляющие, облегчающие установку последующих выключателей. Втычные выключатели нагрузки с предохранителями можно устанавливать и извлекать с шинных сборок, находящихся под напряжением. Такое решение позволяет осуществить монтаж выключателей после установки и подключения шкафа непосредственно на объекте.
Рис. 2. Выключатели SlimLineXR, смонтированные в НКУ.
Шаг 3. Внедрить систему энергетического мониторинга
С точки зрения эффективности расходования электроэнергии есть два подхода к эксплуатации системы электроснабжения.
Первый подход — «классический», применяющийся уже не один десяток лет практически на всех предприятиях. Он предусматривает регулярный (плановый) осмотр с целью проверки и электрического, и механического оборудования. Подобный контроль позволяет предупредить поломку приборов и аппаратов во время их эксплуатации. Основной проблемой проведения профилактического обслуживания является его нерациональность – специалистам приходится обследовать всё оборудование и выявлять то, которому требуется ремонт. Это ведёт к повышенным трудовым и временным затратам. Кроме того, несмотря на регулярное выполнение профилактических работ, нет гарантии, что оборудование не откажет в интервале между ними.
Единственный плюс классического подхода – минимизация затрат на обустройство электрических сетей, а самый главный минус — неэффективность. Поэтому сегодня всё больше предприятий при устройстве электрических сетей выбирают второй подход, базирующийся на инновациях. Он подразумевает некоторые вложения в подсистему мониторинга и дистанционного управления. Вместе с обычными компонентами в распределительные шкафы монтируются датчики, позволяющие наблюдать различные параметры: ток, напряжение, температуру, мощность и т.п.
В масштабах предприятия развёртывается целая система мониторинга, собирающая и обрабатывающая сигналы со всех датчиков. Она позволяет заранее предсказать точку, в которой возможно возникновение тока перегрузки или короткого замыкания, и просто исключить саму возможность возникновения аварийных ситуаций. А значит, и сократить затраты на обслуживание и ремонт электрической сети.
«Не всегда экономически выгодно устанавливать отдельные измерительные приборы — ведь они недёшевы, плюс занимают лишнее место в распределительных шкафах, — считает Алексей Кокорин. — Удобнее использовать аппараты со встроенными датчиками. Например, выключатель SlimLine XR ITS оснащён трансформаторами тока, устройствами контроля напряжения и температуры. Он сам осуществляет измерение всех параметров сети, включая энергопотребление и коэффициент мощности, что позволяет легко и без дополнительных затрат реализовать систему удалённого мониторинга энергосистемы». В выключателях вышеуказанной серии обмен данными осуществляется по протоколу ModBusRTU. При этом все компоненты, расположенные в НКУ, включая главный вводной выключатель осуществляют обмен информацией по единому протоколу. Все настройки блока ITS могут быть заданы с помощью ноутбука, подключаемого к каждому выключателю посредством USB кабеля.
Основное преимущество инновационного подхода с точки зрения решения задачи повышения энергоэффективности — это возможность контролировать расход энергии и в соответствии с ним построить энергетические профили для каждой установки. «Пики потребления мощности (определяющие максимальную заявленную мощность, за которую предприятие платит сбытовой компании) приходятся на одновременное включение нескольких электроустановок, — поясняет Виталий Побокин, главный инженер проектов компании «Электромонтажгрупп». — Подобного наложения энергетических профилей отдельных установок можно избежать, если предприятие разработает график включения своего оборудования. Сниженная максимальная заявленная мощность даёт существенную экономию, особенно в пересчёте на год. По нашим оценкам, она может составлять до 15% от общих расходов на энергоносители».
Повышение энергоэффективности сегодня — это программа, законодательно утвержденная на всей территории России. Так же не стоит забывать об энергоэффективности и при проектировании новых объектов энергетики. Современный подход к организации системы электроснабжения позволяет добиться достаточно серьёзной экономии ресурсов, не только обеспечив соответствие федеральному законодательству, но и снизив эксплуатационные расходы производства.
[1]Система добровольной сертификации организаций в области рационального использования и сбережения энергоресурсов.
[2] Более подробно со сравнением двух видов защит можно ознакомиться по ссылке
