Электрическая энергия — неотъемлемая часть сегодняшней жизни. Не существует ни одной сферы деятельности человека, в которой он способен обойтись без неё, а потребляемая мощность и количество электроприборов постоянно растут.
Запросы потребителей растут гораздо быстрее, чем возможности сетей энергоснабжающих компаний, а отсюда, как следствие, дорогие и сложные ТУ, ну и, конечно, продолжительные сроки их реализации. Но ситуации разные, и зачастую не хватает мощности лишь в определённый период пиковых нагрузок, а получать новые ТУ совершенно нет желания.
Предлагаю несколько не всегда очевидных способов оптимизировать состояние электроустановки с целью спокойного прохождения пиковых нагрузок.
а) Квалифицированная диагностика — то, с чего стоит начать
Ограничение потребляемой мощности, в большинстве случаев, организовано посредством установки автоматического выключателя с тепловым расцепителем определённой величины. Вышеупомянутый расцепитель — это биметаллическая пластина, элемент, меняющий свою форму (положение) при нагреве до определённой величины. При чём здесь диагностика и что она даёт?
· Замер реальной нагрузки — при неоднократном прохождении токов, близких к номинальному значению, а также токов выше номинального значения, биметаллическая пластина меняет свои свойства и нередко начинает отключаться при значениях тока ниже номинального.
· Распределение нагрузки в трёхфазных сетях — тепловой расцепитель в трёхполюсном автоматическом выключателе защищает не все три фазы одновременно: это три отдельных элемента, связанных механически, и если у вас проблемы на одной фазе, то отключатся все три. Просто нормально перераспределив нагрузку, вы можете значительно повысить надёжность вашей электроустановки.
· Проверка селективности — частая история: отключение вводного аппарата защиты при несрабатывании аппарата защиты в распределительном щите. Ваш вводный аппарат выполняет всего две задачи: защищает сеть внешнего электроснабжения от повреждений в части электроустановки между вводным аппаратом защиты и распределительным щитом и ограничивает вас в возможности потреблять мощность более разрешённой. Поэтому если он у вас отключается — это повод задуматься и искать причину. В нормальном режиме он не должен отключаться вообще, так как защитные функции должны выполнять аппараты, защищающие отходящие линии.
· Поиск неисправного оборудования — каждый электроприёмник обладает техническими характеристиками, при замере фактической нагрузки полученные данные необходимо сравнить с паспортными номинальными параметрами. Выход из строя прибора либо его части может привести к значительному росту нагрузки, при этом, если это не чистое КЗ, аппарат защиты будет воспринимать такой режим не как аварию, а просто как увеличившуюся нагрузку.
· Проверка контактных соединений — плохой контакт это повышенное сопротивление, лишний нагрев и одна из основных причин выхода из строя автоматических выключателей.
· Проверка соотношения активной и реактивной мощностей и при необходимости разработка мероприятий по компенсации реактивной мощности.
· Общий анализ характера нагрузки — существуют специальные приборы, способные с определёнными интервалами проверять и записывать фактические параметры электроустановки, в том числе и нагрузку, для последующего анализа и подбора технических решений по её оптимизации.
б) Применение аппаратов защиты промышленного исполнения
Замена автоматического выключателя без изменения характеристик теплового и электродинамического расцепителей — сразу возникает вопрос: о чём речь и, главное, для чего это делать?
· Большинство производителей выпускают автоматические выключатели разных габаритов. Возьмём, к примеру, ИЕК: у него есть три габарита — ВА47-29, ВА47-60, ВА47-100, у которых расцепители, как тепловые, так и электродинамические, выполнены по одному ГОСТу, а значит, их защитные характеристики абсолютно идентичны, и отсюда можно сделать вывод, что замена автомата одного габарита на другой вполне законна.
· Для чего это делать, если свойства защит одинаковы? Габарит — это конструктивное исполнение, и оно значительно отличается. Основным, интересующим нас отличием, является переходное сопротивление контактных групп: у ВА47-60 и ВА47-100 оно значительно меньше, чем у ВА47-29.
· Вспомните принцип работы биметаллической пластины: она меняет своё состояние при изменении температуры, а греется она за счёт проходящего тока и окружающей среды. Окружающая среда, в свою очередь, это не только воздух, но и все элементы аппарата защиты, в том числе и контактная группа. Переходное сопротивление контактов напрямую влияет на их нагрев при прохождении нагрузки: чем больше сопротивление, тем больше нагрев; чем больше греются контактные элементы, тем сильнее они греют биметаллическую пластину, так как они связаны механически металлическими элементами, а металл обладает отличной теплопроводностью.
в) Замена оборудования
Иногда нехватка мощности — это не повод увеличивать разрешённую мощность, а повод заменить старое оборудование на более энергоэффективное. Польза здесь двойная: во-первых, вы тратите деньги не на развитие сетей энергоснабжающей компании, а на замену старого оборудования на новое; во-вторых, это вклад в будущую экономию на оплате электрической энергии, ведь прямым следствием уменьшения мощности электроприёмников является уменьшение общего расхода электрической энергии. Самый очевидный и доступный пример — это современный инверторный кондиционер, он бьёт сразу в несколько точек:
· Режим работы кондиционеров с одинаковыми параметрами охлаждения: современный инверторный кондиционер в пике максимального охлаждения потребляет 1,15 кВт. При переходе в режим поддержания температуры компрессор снижает обороты, и потребление падает до 0,4–0,6 кВт. Старый обычный кондиционер в пике потребляет из сети 2,50 кВт. Компрессор всегда работает на 100% мощности, а при достижении нужной температуры просто отключается. Кроме постоянной нагрузки, более чем в два раза превышающей значение нового устройства, при каждом запуске протекают значительные пусковые токи, что может послужить импульсом для отключения вводного автомата.
· Если допустить, что кондиционер работает 30% времени в году (это 2 628 часов суммарной работы в год) и с учётом того, что инвертор плавно снижает мощность, а старый кондиционер работает циклично, реальный годовой расход распределится следующим образом: расход старого кондиционера ~ 6 132 кВт·ч в год, расход современного инвертора ~ 3 016 кВт·ч в год. Экономия за год: 3 116 кВт·ч. Умножьте её на стоимость кВт·ч — и вы по-другому посмотрите на необходимость его замены.
· Это касается не только кондиционеров, это касается чего угодно: холодильного оборудования, электродвигателей, управляемых частотными преобразователями, и многого другого.
Решать в вопросе энергоэффективности должны не эмоции и субъективные суждения, а калькулятор.
г) Блокировка одновременной работы энергоёмких электроприёмников
Иногда на предприятии или в офисе не обойтись без чего-то энергоёмкого, это может быть что угодно, и именно при этой пиковой нагрузке происходит отключение. Особенно если это касается лишь непродолжительного периода в течение года — можно, как говорится, и «перетерпеть», но человеческий фактор исключать нельзя, а значит, нужно подумать о механических блокировках, предотвращающих отключение всего объекта.
· Начнём с того, что решить эту задачу можно, только если этот электроприёмник отключает вашу сеть, работая в паре ещё с каким-либо электроприёмником. Если у вас автомат на 16 ампер, а электроприёмник на 5 кВт — вы ничего не придумаете, физику обмануть не получится.
· Основное значение имеет не способ ограничения, а логика решения задачи. Задача звучит так: в паре с каким или с какими электроприёмниками работа нашего мощного прибора приводит к перегрузу и отключению сети?
· Дальше лишь конструктивные особенности и фантазия вашего энергетика ограничивают способ решения задачи. Вы можете поставить одну розетку, чтобы нельзя было включить два прибора одновременно. Можно применить перекидной рубильник. Можно электроприёмники, которые не должны работать одновременно, подключить к одному аппарату защиты, а его номинал выбрать максимально близким к номиналу самого мощного прибора, чтобы при одновременном включении двух приборов он отрабатывал, неприятно конечно, но всё же лучше чем отключение вводного автомата и всей вашей электроустановки.
д) Замена однофазного ввода на трёхфазный
Да, изменение уровня напряжения — это фактически технологическое присоединение, но если у вас разрешённая мощность 3 кВт, а вам нужно 5–7 и вам их не выдают от существующего места присоединения, ссылаясь на неудовлетворительное состояние сети, — это ваш вариант. Почему это так?
· 3 кВт — это автомат на 16 А, а 5–7 — это 32 и 40 А соответственно, а это уже значительная величина и возможность перекоса нагрузки по фазам. Электросетевые компании крайне неохотно выдают такие мощности в однофазном режиме.
· 3 кВт в трёхфазном исполнении — это 6 А, но таким автоматом вас никто не ограничит, так как вы имеете право потреблять разрешённую мощность как в однофазном, так и в трёхфазном режиме, и в 99% случаев у вас будет автомат на 16 А.
· Зачем проходить технологическое присоединение, если автомат останется на 16 А? А тут мы возвращаемся к тому, что трёхполюсный автоматический выключатель — это не единый элемент, а по факту три однополюсных элемента, соединённых механически, и, нормально распределив нагрузку, вы можете потреблять 9 кВт, по 3 кВт с каждой фазы, при этом не нанося ущерба ни сетям, ни соседям.
· Если у вас уже есть ввод 3 кВт в однофазном исполнении, практически нет шансов, что вам откажут в подключении трёхфазного ввода с того же места присоединения, а это уже не такие страшные затраты, как тянуть линию от ТП.
Все предложенные решения — это не панацея. Что-то одно может помочь, что-то может помочь в комплексе, но если вам значительно не хватает мощности, всё это вместе может не помочь, хотя провести качественную диагностику я бы всё-таки посоветовал.
Каждая ситуация индивидуальна. Если при разрешённой мощности в 15 кВт вам требуется 30 — скорее всего, вы пойдёте за новыми ТУ, а возможно, вы пересмотрите технологический процесс производства.
По-прежнему рекомендую подписываться, если тема электроэнергетики интересна, а если будете задавать в комментариях вопросы — постараюсь отвечать или готовить отдельные материалы, если вопрос достаточно глубок.