Повышение эффективности защиты электроустановок апк на основе количественной оценки пожарной опасности коротких замыканий

Анализируя результаты расчетов, целесообразно выделять системы защиты для объектов, характеризуемых повышенными требованиями к обеспечению пожарной безопасности, в том числе из-за тяжелых последствий возможного пожара. К ним могут быть, например, отнесены объекты с изношенной электропроводкой и повышенной электрической нагрузкой, интернаты для детей, пенсионеров и инвалидов, складские помещения и предприятия по переработке некоторых видов сельскохозяйственной продукции и т. п. Для таких объектов должны выполняться расчеты показателей пожарной опасности не только по средним характеристикам срабатывания защиты и пережога электропроводки, но и для неблагоприятного сочетания характеристик.

1. Защитная характеристика автоматического выключателя ВА47-29 "С".

2. Защитная характеристика НПН2.

3. Защитная характеристика срабатывания предохранителя СН.

Рисунок 4 - Совмещенные защитные характеристики автоматического

выключателя ВА47-29, предохранителя НПН2 и предохранителя СН

Пожарная безопасность электроустановок таких объектов повышается за счет оптимизации систем электрической защиты при проведении мероприятий по отбраковке автоматических выключателей с характеристиками срабатывания выше средней; использованию быстродействующих предохранителей; частичному изменению сечения алюминиевой электропроводки на пожароопасных участках электрической сети. Выбор дополнительных мероприятий может производиться по результатам расчета показателей пожарной опасности КЗ с учетом экономических и технических ограничений.

Для остальных объектов высокие показатели пожарной безопасности электроустановок могут быть достигнуты за счет использования оптимальных ПА- и ПАУ- систем электрической защиты.

С учетом изложенного, методика оценки эффективности электрической защиты по количественным показателям пожарной опасности КЗ включает следующие этапы.

1. Составляется электрическая схема объекта электроснабжения, оцениваемого с точки зрения пожарной опасности КЗ. На схеме указываются параметры аппаратов электрической защиты и электропроводки.

2. Определяются участки сети в однофазном и трехфазном исполнениях.

2. Рассчитываются:

- значения токов КЗ всех видов с учетом теплового спада тока;

3. Для условий сочетания характеристик срабатывания защиты и пережога электропроводки С-С и С-Н рассчитываются:

- коэффициенты незащищенности по участкам сети и сети в целом для каждого вида КЗ в соответствии с числом фаз на участках;

- интегральные показатели пожарной опасности для всех видов КЗ, в том числе, с учетом использования УЗО, в соответствии с числом фаз на участках;

4. По результатам расчетов выбираются альтернативные системы электрической защиты для принятого способа оценки пожарной опасности КЗ: по средним или максимальным показателям в соответствии с рисунком 5.

Рисунок 5- Альтернативные системы электрической защиты

для принятого способа оценки пожарной опасности КЗ

5. Для выбранных вариантов рассчитываются экономические показатели.

6. Выбирается оптимальный вариант электрической защиты и (или) системы электроснабжения с учетом экономических и технических ограничений.

На основании расчетов, проведенных по изложенной методике, установлено, что при благоприятных сочетаниях характеристик срабатывания защиты и пережога электропроводки, худшим из которых является сочетание С-С, использование оптимальных ПА-систем защиты снижает пожарную опасность КЗ до 5 раз и более, а – оптимальных ПАУ-систем – до 15 раз и более.

При неблагоприятных сочетаниях характеристик срабатывания защиты и пережога электропроводки (В-Н и С-Н), использование оптимальных ПАУ-систем защиты в сочетании с дополнительными мероприятиями, позволяет снизить пожарную опасность КЗ в 2 раза и более.

Для практической реализации предложенной методики произведена модернизация программного комплекса «СКЭД -380».

В четвертой главе показаны возможности практического использования программного комплекса «СКЭД -380 (версия 2)» для реализации разработанной методики выбора эффективной системы электрической защиты на примере образовательной школы Первомайского района Алтайского края.

Внутренняя проводка в школе выполнена проводом АПВ с основным сечением 2,5 мм2, система электрической защиты построена на базе автоматических выключателей серий АЕ 2000 за исключением двух выключателей серии ВА.

В таблице 1 представлены результаты расчета показателей пожарной опасности для исходного варианта схемы, а также при использовании выключателей серии ВА с характеристиками «С» и В».

Короткие замыкания для существующей системы электроснабжения и электрической защиты представляют высокую пожарную опасность. Даже при сочетании характеристик С-С только 28% от общей протяженности электропроводок защищены от однофазных КЗ и 74% от общей протяженности электропроводок защищены от междуфазных КЗ. При сочетании характеристик С-Н практически вся электропроводка не защищена при всех видах КЗ, а интегральный показатель пожарной опасности КЗ достигает максимального значения 0,263 и в 1,5 раза превышает это показатель для сочетания характеристик С-С.

При использовании взамен существующей системы оптимальных ПА-и ПАУ-систем на базе выключателей серии ВА 47-29 с характеристиками «С» и «В» при сочетании характеристик срабатывания защиты и пережога электропроводки С-С степень защищенности электрической сети значительно повышается. Так, для выключателей с «В» характеристикой практически вся сеть становится защищенной.

Пожарная опасность КЗ становится очень высокой при сочетании характеристик срабатывания защиты и пережога электропроводки С-Н. Для этой ситуации системы защиты с выключателями с «С» и «В» характеристиками равноценны и одинаково неэффективны. Интегральные показатели пожарной опасности КЗ практически не изменяются по сравнению с исходным вариантом для ПА-систем. Только для ПАУ-систем они снижаются почти в 3 раза за счет использования УЗО. Очевидно, что необходимо проведение дополнительных или альтернативных мероприятий для обеспечения эффективной работы защиты.

Таблица 1 – Показатели пожарной опасности КЗ при различных вариантах систем электрической защиты

Расчетный вариант электрической сети	Варианты сочетания характеристик защиты и пережога	Приведенные коэффициенты незащищенности по видам КЗ				Интегральный показатель пожарной опасности для ПА-системы защиты	Интегральный показатель пожарной опасности для ПАУ-системы защиты
		одно-фазного	двух- фазного	трех- фазного	одно-фазного на корпус
Исходная схема	С-С	0,72	0,26	0,26	0,72	0,175	-
	С-Н	0,98	1	1	0,98	0,263	-
С выключателями ВА "С"	С-С	0,11	0	0	0,11	0,026	0,003
	С-Н	0,98	0,95	0,95	0,98	0,260	0,080
С выключателями ВА "В"	С-С	0,03	0,00	0,00	0,03	0,006	0,001
	С-Н	0,98	0,95	0,95	0,98	0,260	0,080

Первым из таких мероприятий является отбраковка автоматических выключателей с характеристиками срабатывания выше средней. Все остальные мероприятия рассматриваются при выполнении этого условия.

В таблице 2 приведены результаты расчета показателей пожарной опасности при использовании быстродействующих предохранителей, в том числе, с частичной заменой электропроводки.

Таблица 2 – Показатели пожарной опасности КЗ при сочетании характеристик С-Н

для исходной схемы и различных дополнительных мероприятий

Расчетный вариант электрической сети	Приведенные коэффициенты незащищенности по видам КЗ				Интегральный показатель пожарной опасности для ПА-системы защиты	Интегральный показатель пожарной опасности для ПАУ-системы защиты
	одно-фазного	двух- фазного	трех- фазного	одно-фазного на корпус
С предохранителями	0,61	0,13	0,13	0,61	0,144	0,025
С предохранителями и частичной заменой электропроводки	0,36	0,03	0,05	0,36	0,083	0,013