Введение к работе
Актуальность проблемы. К распределительным сетям до 1 кВ, как и к системе электроснабжения в целом, кроме требований надежности и экономичности принимаемых решений, прежде всего, должны предъявляться требования по обеспечению безопасности для жизни и здоровья людей, а также требования по взры-вопожаробезопасности, связанные как с возникновением, так и с распространением пожара.
Пожарная опасность электротехнических устройств и изделий является всеобщей для различных видов деятельности человека. Она связана с другими видами опасностей, усугубляя их, влияет на их развитие, инициирует и приводит к опасным последствиям.
Согласно отечественной и зарубежной статистике, значительная доля пожаров во всем мире связана с производством, преобразованием, трансформацией, передачей, распределением электрической энергии и преобразованием ее в другие виды энергии (более 30% от общего числа пожаров).
Анализ статистических данных показывает, что в настоящее время наиболее пожароопасным видом электротехнических изделий являются кабельные изделия (термин «кабельные изделия» в соответствии с ГОСТ 15845-80 употребляется для обобщения трех видов электротехнических изделий - кабели, провода, шнуры), как по числу происшествий (более 60%), так и по числу погибших (более 30%) и пострадавших (более 40%). Количество пожаров от этого вида источника пожара остается ежегодно примерно одинаковым. В связи с этим, решение проблемы снижения пожарной опасности кабельных сетей и разработка эффективных средств защиты, является актуальной задачей.
Как показывает практика, наиболее пожароопасными являются кабельные линии и электропроводки распределительных и групповых сетей до 1 кВ. Пожаро-опасность указанных сетей объясняется рядом факторов:
? неудовлетворительным техническим состоянием, находящихся в эксплуатации электрических сетей низкого напряжения;
? низким качеством электроприборов и несоответствием их стандартам безопасности;
л отсутствием эффективных служб контроля безопасной эксплуатации электроустановок;
? несоблюдением правил пожарной безопасности при эксплуатации бытовой техники;
? весьма низкой эффективностью аппаратов защиты.
Основными причинами, приводящими к загоранию кабельных изделий, являются аварийные режимы работы кабельных линий и электропроводок - перегрузки и короткие замыкания (КЗ). Наиболее опасными проявлениями аварийного режима работы являются:
С Петер» ОЭ ? недопустимый перегрев токопрводящих жил, в результате протекания сверхтоков;
? электрический дуговой разряд в зоне КЗ, как высокотемпературный источник зажигания (5000°С - 8000°С).
Наличие аппаратов защиты, выбранных в соответствии с существующими нормативными требованиями, как правило, позволяют отключить место возникновения КЗ или перегрузки, но не всегда гарантирует безопасное протекание аварийных режимов, и отсутствие проявления пожароопасных факторов. Обусловлено это, прежде всего, недостаточной чувствительностью и быстродействием аппаратов защиты применяемых в распределительных и групповых сетях до 1 кВ.
В настоящее время, в России ведется активное внедрение устройств защитного отключения (УЗО) в качестве эффективного противопожарного средства защиты кабельных линий и электропроводок.
Однако массовое применение УЗО на промышленных объектах вызывает ряд проблем;
• номинальные токи таких устройств не превышают 125А, что не покрывает весь диапазон необходимых токов аппаратов защиты используемых в распределительных сетях систем электроснабжения промышленных предприятий;
данные устройства не обладают достаточной устойчивостью к высоким токам КЗ на промышленных объектах.
Данные обстоятельства приводят к необходимости поиска других, альтернативных технических решений обеспечения пожарной безопасности эксплуатации кабельных линий и электропроводок на промышленных предприятиях. В связи с этим тема диссертационной работы является актуальной.
Целью диссертационной работы является разработка методов и способов повышения пожарной безопасности кабельных линий и электропроводок до 1кВ как на этапе проектирования, так и на этапе эксплуатации распределительных и групповых сетей СЭС промышленных предприятий и объектов.
Для достижения данной цели в работе решались следующие задачи:
1. Анализ и классификация существующих критериев выбора сечений кабельных линий и электропроводок в распределительных сетях до 1 кВ.
2. Исследование влияния параметров аппаратов защиты, используемых в распределительных сетях промышленных предприятий, на пожарную опасность кабельных линий и электропроводок до 1кВ.
3. Опенка чувствительности аппаратов защиты к токам однофазного КЗ в распределительных сетях до 1кВ.
4. Разработка способов повышения быстродействия защиты от токов однофазного КЗ с целью повышения пожарной безопасности кабельных сетей.
5. Разработка методики выбора способа защиты кабельных линий и электропроводок в распределительных сетях до 1кВ, с учетом быстродействия отключения однофазных КЗ.
6. Разработка методики выбора сечений токопроводящих жил кабеля соответствующего выбранному способу защиты кабельной линии (электропроводки). Методы исследования: Для решения поставленных в работе задач использовались методы, принятые в электротехнике, теории электрических цепей и электрических сетей, положения основ теории электроснабжения. Использовалось теоретическое и машинное моделирование.
Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждается корректностью постановки задачи и хорошей сходимостью результатов теоретических расчетов с результатами маши иного моделирования и экспериментальными данными.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Предложен новый критерий, позволяющий при выборе сечения кабелей распределительных сетей до 1кВ учитывать чувствительность токовой отсечки автоматического выключателя к однофазному КЗ.
2. Предложена система критериев выбора сечения кабельной линии, включающая в себя как технические, так и экономические показатели. В качестве обобщенного технического критерия предложено использовать максимальную длину кабельной линии.
3. Предложен принципиально новый подход к выбору сечений кабельных линий и электропроводок, позволяющий операгивно принимать решения как по виду защиты от однофазных КЗ, так и по величине сечения.
4. Предложенная программа позволяет определить область, в пределах которой выбор «завышенного» сечения экономически оправдан и при этом обеспечивается надежная защита от однофазных КЗ.
Основные практические результаты:
1. Предложены практические рекомендации повышения быстродействия существующих защит, с целью повышения пожарной безопасности кабельных линий и электропроводок до I кВ.
2. Разработана программа «ОПТИМА», позволяющая выделить область целесообразного использования токовой отсечки автоматических выключателей в качестве защиты от однофазных КЗ.
3. Разработана методика выбора сечения кабельных линий и электропроводок в распределительных сеіях до 1кВ с учетом чувствительности токовой отсечки аппарата защиты к токам КЗ.
По результатам работы получены акты внедрения.
Апробация работы:
Основные результаты диссертационной работы докладывались автором и обсуждались на:
- девятой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов (г.Москва, 2003г.);
- десятой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов (г.Москва, 2004г.);
- одиннадцатой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов (г.Москва, 2005г.);
- всероссийской научно-технической конференции «Энергосбережение, электрооборудование, электроника» (Оренбург, 2005г.);
- на научно-технических семинарах кафедры электроснабжения промышленных предприятий.
Публикации: По теме диссертации опубликовано 4 печатные работы.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем составляет 128 страниц, 23 рисунка, 11 таблиц. Список литературы включает 74 наименования.
