Полная реконструкция технологических установок промышленных предприятий, включающая соответственно и полную реконструкцию их электроснабжения, проводится в настоящее время довольно редко в связи с большими инвестициями и длительностью ее реализации. Чаще всего реконструкция или техническое перевооружение проводится поэтапно в периоды капитальных ремонтов технологической установки. 
   Реконструкция электроустановок промышленных предприятий должна сопровождаться выполнением требований  ПУЭ (седьмое издание), причем в п. 1.1.1. ПУЭ отмечено, что «по отношению к реконструируемым электроустановкам требования настоящих Правил распространяются лишь на реконструируемую часть электроустановок».
    Это означает, что при реконструкции только трансформаторной подстанции (ТП) 6/0,4 кВ, включающей распредустройство (РУ) 0,4 кВ (без замены отходящих кабелей), требования Правил должны распространяться только на указанные ТП и РУ, не затрагивая других частей промышленной установки, не охваченных реконструкцией. В то же время при поэтапной реконструкции возникает проблема соответствия части электроустановки, спроектированной с учетом нового издания ПУЭ, частям электроустановки, реализованным по старым нормам и правилам. В основном это касается стороны 0,4 кВ, т.к. новыми Правилами введены возможные варианты (режимы) заземления нейтрали и открытых проводящих частей в сетях 0,4 кВ, которые предъявляют более жесткие требования к этим электроустановкам (пятипроводная система, применение УЗО-Д и т.п.).
   Рассмотрим в качестве примера типичный вариант реконструкции ТП и РУ 0,4 кВ технологической установки нефтеперерабатывающего предприятия при условии максимального использования существующих кабельных линий к потребителям 0,4 кВ. В данном случае не будем касаться электроустановок во взрывоопасных зонах, проектирование которых должно осуществляться с учетом кроме ПУЭ ряда других нормативных документов (в том числе  ГОСТ Р 51330.13-99 «Электрооборудование взрывозащищенное.
 
    Электроустановки во взрывоопасных зонах.
    Упрощенная однолинейная  принципиальная схема электроснабжения установки приведена на рис. 1.5. Схема состоит из комплектных распределительных устройств, содержащих ряд ячеек с автоматическими выключателями:
- комплектная трансформаторная подстанция (КТП). Обычно со стороны высшего напряжения КТП имеют вводные шкафы: или напольные с отключающими аппаратами, или навесные для глухого ввода. Со стороны низшего напряжения КТП имеют шкафы: вводные, секционные и линейные с выкатными или стационарными автоматическими выключателями.
- щиты станций управления (ЩСУ1, ЩСУ2), на которых устанавливают большое количество аппаратуры, необходимой для управления современными приводами механизмов. ЩСУ в сочетании с внешними командными аппаратами служат для дистанционного и автоматизированного управления приводами, обеспечивая пуск, работу 
    Однолинейная  принципиальная схема электроснабжения установки на низшем напряжении (0,4 кВ) в нужных режимах, остановку, а также защиту двигателей. На рис. 1.5 отходящие от ЩСУ линии для упрощения схемы не показаны.
   В схеме показаны две комплектные компенсирующие установки (ККУ-1, ККУ-2), которые, как правило, подключаются к КТП в случае необходимости компенсации реактивной мощности на стороне 0,4 кВ. На шины КТП также подключаются мощные двигатели (М) технологической установки и мощные и/или ответственные распределительные щиты (Щ). Для упрощения на схеме эти нагрузки обозначены по одному присоединению каждая. Щитов станций управления может быть несколько в зависимости от сложности и производительности технологической установки, следовательно, и располагаться они могут как в одном помещении с КТП, так и в разных. В нашем случае будем считать, что ЩСУ1 обозначает щиты, расположенные в одном помещении с КТП, а ЩСУ2 – в разных помещениях с КТП. Нагрузкой ЩСУ (на схеме не показана) в основном являются двигатели и распределительные щиты, которые значительно меньше по мощности, чем подключаемые к КТП.
   Выберем варианты (режимы) заземления нейтрали и открытых проводящих частей в сети 0,4 кВ рассматриваемой схемы электроснабжения, учитывая, что основные трехфазные электроприемники технологической установки на настоящий период подключены к РУ 0,4 кВ с помощью четырехжильных кабелей, основная часть которых по техническому заданию замене не подлежит. Согласно ПУЭ электроустановки напряжением до 1 кВ жилых, общественных и промышленных зданий и наружных установок должны, как правило, получать питание от источника с глухозаземленной нейтралью с применением системы TN (п. 1.7.57).  В этой связи мы должны в первую очередь рассмотреть возможность использования системы TN-C, а также необходимость применения систем TN-S или комбинированной TN-C-S для различных уровней схемы (КТП, ЩСУ, Щ).
   Пункт 1.7.131. Правил гласит: «В многофазных цепях в системе TN для стационарно проложенных кабелей, жилы которых имеют площадь поперечного сечения не менее 10 мм2 по меди или 16 мм2 по алюминию, функции нулевого защитного (РЕ) и нулевого рабочего (N) проводников могут быть совмещены в одном проводнике (PEN-проводник)». Отсюда следует, что для КТП, мощные нагрузки которого обуславливают применение для их питания кабелей с жилами, превышающими указанные выше площади поперечного сечения, вполне подходит система TN-C. В связи с тем, что согласно пункту 1.1.26. Правил «проектирование и выбор схем, компоновок и конструкций электроустановок должны производиться на основе технико-экономических сравнений вариантов с учетом требований обеспечения безопасности обслуживания, применения надежных схем, внедрения новой техники, энерго- и ресурсосберегающих технологий, опыта эксплуатации», проанализируем выбор системы TN-C для КТП (см. рис. 1.6). 
   По технико-экономическим показателям данная система однозначно дешевле, чем TN-S из-за отсутствия пятого провода и УЗО, причем разница в затратах тем больше, чем более мощные нагрузки подключены к КТП и чем длиннее кабели к ним. С точки зрения обеспечения безопасности обслуживания можно предложить ряд мер для ее повышения в системе TN-C по сравнению с TN-S. Во-первых, в большинстве случаев для рассматриваемого нефтеперерабатывающего предприятия корпуса электродвигателей и распределительных шкафов, подключенных к КТП, имеют повторное заземление, которое сохраняется при реконструкции технологических установок. Эта мера соответствует современным требованиям, т.к. пункт 1.7.61. Правил гласит: «При применении системы TN рекомендуется выполнять повторное заземление PE- и PEN-проводников на вводе в электроустановки зданий, а также в других доступных местах. Для повторного заземления в первую очередь следует использовать естественные заземлители. Сопротивление заземлителя повторного заземления не нормируется». Во-вторых, для большинства ответственных электродвигателей 0,4 кВ в настоящее время предполагается установка защиты от замыкания на землю. Она выполняется или с помощью модуля защитного 
Рис. 1.6. Варианты применения систем TN-C и TN-C-S в рассматриваемой схеме:
* - обозначены четырехжильные кабели, **- обозначен пятижильный кабель.
отключения остаточного тока, присоединяемого непосредственно к клеммам автоматического выключателя, или с помощью отдельно устанавливаемого реле, подключаемого к трансформатору тока в виде разъемного (неразъемного) тора, охватывающего фазные жилы питающего кабеля (например, модуль Vigi. или реле Vigirex для низковольтного оборудования Merlin Gerin), как показано на рис. 1.6. В-третьих, комплектные компенсирующие установки практически всегда располагаются в помещении КТП, поэтому кабели к ним имеют малую длину, а соответственно, мала вероятность их повреждения. Кроме того, доступ в помещение КТП имеет только квалифицированный электротехнический персонал (причем без постоянного присутствия людей в помещении), поэтому требование обеспечения безопасности обслуживания оборудования КТП можно считать выполненным. Это касается и ЩСУ1, находящегося в помещении КТП. 
    Таким образом, в подавляющем большинстве случаев КТП могут быть выполнены по системе TN-C при хороших технико-экономических показателях и удовлетворительных мерах по обеспечению безопасности обслуживания электроустановок. Этот вывод подтверждается и многолетним опытом работы как отечественных, так и зарубежных электроустановок, характеризуемых наличием симметричной трехфазной нагрузки, в которых система TN-C выдержала испытание временем и потому ее применение разрешено . 
   Выбор системы для щитов станций управления обусловлен в первую очередь характером нагрузок на них. Здесь можно выделить три характерных типа ЩСУ
- ЩСУ с достаточно мощными трехфазными потребителями (насосы, вентиляторы, компрессоры, непосредственно участвующие в технологическом процессе), сечения жил кабелей которых удовлетворяют требованиям пункта 1.7.131 ПУЭ;
- ЩСУ с большим количеством маломощных трехфазных потребителей (задвижки, вспомогательные насосы, вентиляторы и т.п.), кабели которых не удовлетворяют требованиям пункта 1.7.131 ПУЭ;
- ЩСУ, имеющие в своем составе нагрузки обоих предыдущих типов.
     Для ЩСУ первого типа полностью подходят все вышеприведенные доводы, касающиеся КТП. Особенностью таких ЩСУ по сравнению с КТП является, например то, что они находятся в отдельном помещении на определенном удалении от КТП, что никак не влияет на выбор для них системы TN-C (см. ЩСУ1 на рис.1.6). 
     Более сложная ситуация возникает с выбором системы для ЩСУ второго типа, т.к. здесь по требованиям ПУЭ нельзя использовать совмещенный PEN-проводник, а требуется переход к системе TN-S . В этом случае можно предложить несколько выходов из создавшегося положения. Во-первых, необходимо заказывать заводу-изготовителю распредустройство для данного ЩСУ с пятью шинами (тремя фазными, нулевой рабочей -N и нулевой защитной – РЕ). Во-вторых, предусмотреть установку в ЩСУ, где это необходимо по требованиям нормативных документов, автоматических выключателей с модулями УЗО (устройствами дифференциальной защиты), причем на данном этапе реконструкции (замена оборудования ТП и РУ 0,4 кВ без замены кабелей) УЗО должны быть выведены из работы, до момента замены  четырехпроводных кабелей на пятипроводные. Либо устанавливать УЗО в процессе замены кабелей, а при заказе оборудования для ЩСУ предусмотреть резервные места для установки УЗО в перспективе. В-третьих, рассмотреть возможность использования одной из свободных (резервных) жил существующих кабелей, например для электрифицированных задвижек [29], в качестве защитного РЕ-проводника. Необходимо только иметь в виду, что в случае применения для таких потребителей автоматических выключателей с модулями УЗО, следует тщательно отстраивать уставки УЗО от больших емкостных токов утечки применяемых  кабелей [19,29].
     Для ЩСУ, имеющих в своем составе нагрузки обоих предыдущих типов, скорее всего можно рекомендовать комбинированную систему TN-C-S (см. ЩСУ2 на рис.1.6). 
     ВЫВОДЫ
1. При поэтапной реконструкции систем электроснабжения промышленных предприятий необходимо решать проблему соответствия части электроустановки, спроектированной с учетом новых требований нормативных документов, узлам электроустановки, реализованным по старым нормам и правилам. В связи с этим необходимо особенно обращать внимание на сторону напряжения 0,4 кВ, так как новой редакцией ПУЭ введены возможные варианты (режимы) заземления нейтрали и открытых проводящих частей в сетях 0,4 кВ, предъявляющие более жесткие требования к этим электроустановкам (пятипроводная система, применение УЗО-Д и т.п.).
2. При проектировании реконструкции систем электроснабжения на стороне 0,4 кВ следует тщательно анализировать варианты применения системы глухого заземления нейтрали (TN-C, TN-C-S или TN-S) по отдельности для КТП, различных ЩСУ, щитов, сборок. При этом анализ следует проводить как на основе технико-экономического сравнения вариантов, так и с учетом обеспечения безопасности обслуживания и надежности применяемых схем.
3. Приведенный пример такого анализа показал, что в подавляющем большинстве случаев КТП и ЩСУ с достаточно мощными трехфазными потребителями могут быть выполнены по системе TN-C при хороших технико-экономических показателях и удовлетворительных мерах по обеспечению безопасности обслуживания электроустановок. ЩСУ и щиты с большим количеством маломощных трехфазных потребителей и кабелями малого сечения должны выполняться по системе TN-S.  Система TN-C-S применима для ЩСУ и щитов, имеющих в своем составе нагрузки обоих предыдущих типов. 



Рекомендуйте эту статью другим!



Регулирование тарифов в электроэнергетике
сен 25, 2013 9180

Тарифы электроэнергетики в рыночной экономике России, реформы, перспективы, цели

Основная цель реформирования электроэнергетики России — повышение эффективности…
запоминающих микропроцессорных устройств
фев 20, 2017 667

Характеристика цифровых запоминающих устройств, параметры,

Цифровыми запоминающими называют устройства, предназначенные для записи, хранения и…
янв 29, 2013 3750

Диагностика кабельных линий, методы, контроль, дефекты, анализ повреждений

Настоящий раздел обобщает результаты диагностики и измерений на КЛ, проведенных в…
lzh 2
мая 29, 2017 1899

ЛЗШ – логическая защита шин, принцип действия, назначение, реализация

Логическая защита шин в настоящее время входит в состав практически любого…
рис. 1.55
сен 01, 2016 922

Устройство и основные физические процессы биполярных транзисторов

Устройство транзистора. Биполярный транзистор в своей основе содержит три слоя…