Оборудования защиты электроустановок

В свете современного интенсивного роста энерговооруженности населения, жилых и общественных зданий, становится очевидной необходимость повышения уровня пожарной профилактики электроустановок. Проблема заключается в том, что большинство электроустановок в настоящее время не обслуживается и не контролируется с точки зрения пожарной безопасности. Техническое обслуживание или ремонт электрооборудования на объектах обычно осуществляются только при его выходе из строя.

Дефекты электрических цепей и электрооборудования — это естественный процесс, вызванный износом материалов и компонентов, а также воздействием различных внешних факторов. В этой связи, предупреждение возможных дефектов и их своевременное обнаружение являются ключевыми аспектами профилактики пожаров от электрооборудования. Основным направлением в решении этой проблемы является использование специализированного оборудования защиты электроустановок. На сегодняшний день разработаны различные технические средства, позволяющие вывести профилактику пожаров от электрооборудования на новый уровень.

Технические средства предупреждения и профилактики пожаров от электрооборудования

Автоматические выключатели (АВ)

Автоматический выключатель, известный также как «автомат», является коммутационным устройством, применяемым для защиты электрической сети от сверхтоков, возникающих при коротких замыканиях и перегрузках. Это ключевой элемент в обеспечении безопасности и надежности работы электроустановок.

Автоматические выключатели могут быть оснащены электромагнитным расцепителем, который защищает электрическую цепь от короткого замыкания, и комбинированным расцепителем, где в дополнение к электромагнитному расцепителю используется тепловой расцепитель, обеспечивающий защиту от перегрузки.

Электромагнитный расцепитель в автоматическом выключателе состоит из катушки и сердечника, расположенного в ее центре на специальной пружине. В нормальном режиме работы, ток, проходя по катушке, создает электромагнитное поле, которое притягивает сердечник внутрь катушки с небольшим усилием. При коротком замыкании ток в электрической цепи резко возрастает, увеличивая электромагнитное поле и перемещая сердечник внутрь катушки, что приводит к размыканию контактов выключателя и обесточиванию цепи.

Тепловой расцепитель автоматического выключателя обеспечивает защиту электрической цепи от перегрузки. Он состоит из биметаллической пластины, которая при нагреве искривляется, вызывая отключение контактов выключателя. Время срабатывания теплового расцепителя зависит от степени превышения протекающего в цепи тока над номинальным током автоматического выключателя.

Устройства защитного отключения дифференциального тока (УДТ)

Устройства защитного отключения дифференциального тока (УДТ), часто именуемые «УЗО», представляют собой коммутационные аппараты, разработанные для обеспечения защиты электрической цепи от токов утечки. Ток утечки — это ток, который проходит по нежелательным проводящим путям при нормальных условиях эксплуатации.

В стандартных условиях работы электроустановки, электрический ток течет через проводники внутри нее, как это предусмотрено конструкцией. От других токопроводящих элементов устройства, таких как металлический корпус, рама или каркас, проводники отделены изоляцией. Эта изоляция обладает сопротивлением, которое не позволяет создать электрическую цепь. Однако, в случае повреждения, влажности или появления токопроводящей пыли, сопротивление изоляции может уменьшиться, что приводит к появлению потенциала на корпусе или других токопроводящих элементах установки.

Ток утечки возникает, когда создается цепь, соединяющая электрическое устройство с потенциалом на корпусе с землей или нейтралью. Это может произойти, например, когда корпус электроустановки касается металлического проводника, имеющего контакт с землей. В результате такого контакта замыкается цепь, и возникает ток утечки. Если контакт достаточно надежный, то сила тока возрастет до порога срабатывания автоматического выключателя в щитке питания. При слабом контакте может возникнуть искрение, локальный нагрев точки касания, что приводит к оплавлению и дальнейшему повреждению изоляции проводов, возгоранию и пожару.

В другом случае, при отсутствии контакта корпуса электроустановки с заземленными предметами и отсутствии заземления корпуса самого устройства, при касании внешних панелей человеком возникает нагрузка. Тело человека является проводником, и через него протекает электрический ток. Поскольку сопротивление тела человека велико, сила тока недостаточна для срабатывания автоматического выключателя в щитке питания и человек может получить электротравму вплоть до летального исхода. УДТ обеспечивают защиту человека от поражения электрическим током и защиту от пожаров. 

Устройства защиты от дугового пробоя или искрения (УЗДП)

Устройства защиты от дугового пробоя (УЗДП) представляют собой новый класс аппаратов, специально разработанных для предотвращения пожаров, вызванных дуговым пробоем или искрением в электрических сетях. В отличие от других типов электрической защиты, основная функция УЗДП заключается в предупреждении и устранении риска возгорания. 

Основная задача УЗДП заключается в своевременном обнаружении искрения, представляющего пожароопасность, и последующем отключении защищаемой электрической цепи. Устройство спроектировано таким образом, чтобы распознать дуговой (искровой) разряд и прервать электрический контур до того, как энергия в точке неисправности достигнет уровня, способного вызвать пожар.

Работа УЗДП основана на автоматической диагностике контролируемой электрической цепи. При обнаружении искрения устройство отключает электрическую сеть от общего источника питания. Для обнаружения искрения УЗДП анализирует ряд параметров тока и напряжения, включая величину, форму, полярность, продолжительность и частоту скачков. Эта информация затем обрабатывается модулем обработки сигналов в составе УЗДП. Полученный сигнал сравнивается с заданным пороговым значением. При каждом превышении этого значения генерируется импульс, который регистрируется накопителем. Когда накопитель достигает определенного числа импульсов заданного уровня, формируется сигнал, отключающий защищаемую линию.

Устройства защиты от перенапряжения сети (УЗП)

Устройства защиты от перенапряжения сети (УЗП), также известные как реле напряжения, являются важными компонентами в обеспечении безопасности электрооборудования. Их основная функция заключается в непрерывном контроле величины напряжения питающей сети и автоматическом отключении нагрузки, если напряжение выходит за установленные пределы. Это предотвращает повреждение оборудования из-за перепадов напряжения, которые могут быть вызваны различными факторами, включая обрыв нуля, перекос фаз и другие.

Структурно УЗП состоят из двух основных блоков: измерительного и исполнительного. Измерительный блок постоянно мониторит напряжение в электросети. Если напряжение выходит за пределы установленного диапазона, измерительный блок подает сигнал на исполнительный блок (реле), который размыкает силовой контакт, тем самым отключая нагрузку от сети.

УЗП обычно имеют несколько настроек для оптимальной работы. Они включают установку порога срабатывания по максимальному (Umax) и минимальному (Umin) значению напряжения. Это позволяет определить верхние и нижние границы безопасного диапазона напряжения, при выходе за которые происходит автоматическое отключение нагрузки. 

Другой важной настройкой является установка времени задержки включения. Это время, через которое УЗП включает нагрузку обратно после отключения, при условии, что напряжение восстановилось и находится в безопасных пределах. Время задержки выбирается в соответствии с руководством по эксплуатации и обычно зависит от характеристик конкретного оборудования.

Термоиндикаторы

Термоиндикаторы представляют собой специальные материалы, которые используются для визуального или фотографического контроля и измерения температуры. Они играют важную роль в обнаружении и регистрации перегревов элементов электрооборудования или электропроводки, что является одной из наиболее распространенных причин пожаров от электроустановок.

Термоиндикаторы работают на основе химической реакции. При достижении определенной максимальной температуры, термоиндикаторный материал расплавляется и необратимо меняет свой цвет. Это изменение цвета служит доказательством того, что определенная температура была достигнута. Этот процесс является необратимым, что означает, что после изменения цвета материал не может вернуться к своему первоначальному состоянию.

Термоиндикаторы представлены в различных формах, включая термоиндикаторные наклейки и термоиндикаторные краски. Они обеспечивают контрастный цветовой переход, что делает легким распознавание аварийного перегрева.

Термосистемы

Термосистемы — это сложные технические устройства, разработанные с целью раннего автоматического обнаружения пожароопасных ситуаций. Они особенно актуальны в контексте контроля за состоянием электроустановок, где перегрев отдельных элементов может привести к серьезным последствиям. 

Среди объектов наблюдения термосистемами могут быть различные элементы электроустановок, включая контактные соединения, провода, кабели и их концевую арматуру, шины, электрические аппараты, вводные распределительные шкафы, щиты с электрооборудованием и другие компоненты. Основная задача термосистемы — контролировать температуру этих элементов и обнаруживать случаи ее превышения в нештатных ситуациях или при наличии дефектов.

Работа термосистемы осуществляется в режиме непрерывного контроля за температурой нагрева. При превышении установленных пороговых значений система активирует сигнализацию и передает информацию на пульт централизованного наблюдения. Здесь происходит прием тревожных извещений об обнаруженных перегревах с датчиков, отображение (индикация) состояния и регистрация событий.

Термосистемы могут быть установлены на любых электроустановках, для которых нормативными документами определены максимально допустимые температуры нагрева. Это также касается отдельных элементов электрооборудования и электропроводки, перегрев которых может стать причиной аварии или возгорания.

Тепловизионная диагностика

Тепловизионная диагностика — это современный метод неразрушающего контроля, который основан на тепловом анализе. Он широко применяется для выявления потенциально пожароопасных участков и узлов в электрооборудовании и электропроводке. 

Центральным элементом в этом процессе является тепловизор - оптико-электронный измерительный прибор, работающий в инфракрасной области электромагнитного спектра. Этот прибор способен детектировать и визуализировать тепловое излучение объектов, что позволяет провести анализ их температурного состояния.

Принцип работы тепловизора основан на том, что каждый объект имеет свою температуру, которая может отличаться в различных его точках. Отклонения температуры от нормы могут свидетельствовать о наличии неоднородностей или дефектов, которые могут стать причиной пожара или других аварийных ситуаций.

Тепловизор, функционируя как видеокамера, сканирует объект, регистрирует его температурные характеристики и преобразует их в термограмму. Это изображение, напоминающее негатив цветной фотографии, где каждый оттенок соответствует определенной температуре. Таким образом, специалисты могут точно определить места с повышенной температурой и принять необходимые меры для устранения проблем.

Оборудования для защиты в электроустановках играет критически важную роль в обеспечении безопасности и надежности работы электросистем. Использование современных технологий и оборудования позволяет минимизировать риск аварий и повысить эффективность работы электроустановок.