3293

УДК 621.315.2.016.2

Н. А. Радченко, Н. В. Ситников, С. А. Горемыкин

СОВРЕМЕННЫЕ КАБЕЛИ С ТОКОПРОВОДЯЩИМИ ЖИЛАМИ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ 8000 СЕРИИ

В данной статье рассмотрены вопросы нововведения кабельнопроводниковой продукции с токопроводящими жилами (ТПЖ) из сплавов алюминия марок 8176 и 8030 в качестве внутренней электропроводки в жилых и общественных зданиях.

Ключевые слова: кабели, сплавы алюминия марок 8176 и 8030, сплавы алюминия серии 8000, внутренняя электропроводка, ТПЖ из алюминиевых сплавов.

До настоящего времени применение алюминиевых проводов и кабелей, сечением менее 16 мм2 в качестве внутренней электропроводки в жилых и общественных зданиях, было запрещено требованиями п.7.1.34 ПУЭ [1]. С выходом в силу приказа № 1196 «О признании не подлежащими применению отдельных положений Правил устройства электроустановок» от 20 декабря 2017 года, требование п.7.1.34 ПУЭ признаются не подлежащими к применению в части запрета на использование алюминиевых проводов и кабелей. Кроме того, для подтверждения нововведения были внесены изменения к своду правил (СП) 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа». Внесенные изменения позволили использовать в качестве внутренней электропроводки в жилых и общественных зданиях силовые электрические кабели, с ТПЖ из сплавов алюминия марок 8176 и 8030 [2]. Корректировка рассматриваемого пункта ПУЭ и внесение изменений в СП были мотивировано Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии № 2028-ст от 19 декабря 2017 года об утверждении национального стандарта Российской Федерации ГОСТ Р 58019-2017 «Катанка из алюминиевых сплавов марок 8176 и 8030. Технические условия». Положительное заключение на указанный стандарт стало основной причиной внесения изменений в существующие нормативные документы.

Российская алюминиевая компания ООО «РУСАЛ ИТЦ», которая и является разработчиком ГОСТ Р 58019-2017, основываясь

101

исследовательские разработки кабелей с ТПЖ из рассматриваемых сплавов алюминия были проведены институтом ВНИИКП.

Как известно, кабели с ТПЖ из алюминия, несмотря на относительно низкую стоимость, стойкость к окислительным процессам и легкость материала, обладают существенными недостатками. Среди них: механическая хрупкость ТПЖ, т. е. невысокая стойкость к многократным перегибам; текучесть алюминия, т. е. легкая подверженность деформации материала при воздействии механической нагрузки или температуры; дефект контактных соединений, т. е. проблема различия коэффициентов линейного расширения алюминия c контактируемым материалом. В комплексе, все перечисленные недостатки приводили к низкой пожарной безопасности жилых и общественных зданий, что и стало основной причиной в ограничении применения кабелей с ТПЖ из алюминия в качестве внутренней электропроводки.

Указанная кабельная продукция с ТПЖ из сплавов алюминия марок 8176 и 8030 лишена некоторых недостатков кабелей с ТПЖ из алюминия. Согласно патенту RU 176190 U1, полученному ОАО ВНИИКП: «Технический результат модели заключается в повышении надежности силовых кабелей за счет повышения характеристик пожарной безопасности, повышения стабильности переходного сопротивления контактных соединений и стойкости к многократным перегибам» [3].

Был проведен ряд испытаний нововведенных кабелей Ассоциацией «Росэлектромонтаж» и ОАО «ВНИИКП», которые были опубликованы лабораторией ОАО «ВНИИКП» в журнале «Кабели и провода» [4].

Результаты испытаний показали, что рассматриваемые кабели по стойкости к двойным перегибам не уступают кабелям с ТПЖ из меди и способны выдерживать не менее 10 перегибов на угол 90° от исходного положения [4].

Результаты испытаний типовых контактных соединений по определению динамики изменения переходного электрического сопротивления показали, что изменение переходного сопротивления винтового контактного соединения испытуемых образцов (например, многопроволочный кабель, сечением 2,5 мм2) не соответствует требованиям ГОСТ 17441-84. Отсюда следует, что для подключения нововведенных кабелей к электроустановочным изделиям и коммутационным аппаратам необходимо принимать дополнительные

102

меры по стабилизации контактных соединений, в частности прибегать к использованию специальных оконцевателей (гильз). Подобные гильзы применяются для кабелей с ТПЖ из алюминия сечением от 16 мм2 , например оконцеватели типа ГАМ. Для кабелей меньшего сечения подобных оконцевателей, в настоящее время, нет в производстве.

Кроме того, были произведены испытаний с типовыми контактными соединениями, имеющими никелированные, луженые и оцинкованные покрытия контактных поверхностей. Результаты испытаний показали, что кабели с ТПЖ из рассматриваемых сплавов алюминия могут применяться, в данном случае, без применения дополнительных мер по стабилизации контактных соединений.

Принимая во внимание, что зачастую для соединения медных проводников в распределительных коробках используют метод «скрутка с зажимом», были произведены испытания нововведенных кабелей по определению динамики изменения переходного электрического сопротивления. Результаты измерений показали, что все типы ТПЖ из алюминиевых сплавов не могут быть рекомендованы для соединения методом «скрутка с зажимом», без применения дополнительных мер по стабилизации контактных соединений. Кроме того, контактные втычные зажимы для распределительных коробок типа WAGO могут использоваться при нагрузке до 16 А без применения мер стабилизации [4].

В соответствии с разделом 15 СП для обеспечения надежного контактного соединения ТПЖ (из сплавов алюминия марок 8030 и 8176) в распределительных коробках, соединение необходимо осуществлять при помощи винтов или алюминиевых гильз, методом опрессовки или использовать сварку. Кроме того, при монтаже ответвляемых кабелей с жилами из алюминиевых сплавов, рассматриваемых марок, необходимо применять сжимы с оцинкованными контактами [2].

Проанализировав требования ПУЭ и нормативных документов, официальную информацию о произведенных испытаниях и результаты патентного поиска, можно сделать следующие выводы:

1. В соответствии с корректировками нормативных документов появится возможность использование кабелей с ТПЖ из алюминиевых сплавов марок 8176 и 8030 в качестве внутренней электропроводки в жилых и общественных зданиях.

103

2.Для подключения рассматриваемых кабелей к электроустановочным изделиям и коммутационным аппаратам необходимо принимать дополнительные меры по стабилизации контактных соединений. В таком случае возникает необходимость

либо в серийном производстве оконцевателей для рассматриваемых кабелей, сечением до 16 мм2, либо в модернизации имеющихся контактных поверхностей путем их никелирования, лужения или оцинкования.

3.Соединения проводников в распределительных коробках рекомендуется выполнять контактными втычными зажимами типа WAGO при нагрузке до 16 А без применения мер стабилизации контактных соединений, свыше 16 А с применением мер стабилизации, в частности с использованием ингибиторных смазок.

4.Для типовых медных зажимов при присоединении кабелей

сТПЖ из рассматриваемых алюминиевых сплавов, необходимо применять электропроводящие смазки ЭПС-98 для обеспечения термостабилизации контактных соединений.

Литература

1.Правила устройства электроустановок ПУЭ [Текст]: нормативно-технический материал. – 7-е изд., перераб. и доп. – М.: ЭНАС, 2004. – 330 с.

2.Строительные правила: СП 256.1325800.2016 Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа (с Изменениями №1,2) [Текст]: нормативно-технический материал. – М.: Минстрой России, 2016. – 127 с.

3.Пат. 176109 Российская Федерация МПК H 01 В 7/18 Кабели силовые / В. Г. Мещанов, М. Ю. Шувалов, М. К. Каменский, А. А. Фрик, С. С. Юсупов.; патентообладатель открытое акционерное общество Всероссийский научно-исследовательский, проектноконструкторский и технологический институт кабельной промышленности. – № 2017124880; заявл. 07.12.17; опубл. 01.09.18, Бюл. № 1. – 8 с.

4.Каменский М. К, Недайхлиб Т. А, Фрик А. А. «Кабели силовые

стокопроводящими жилами из сплавов алюминия для электропроводок в жилых зданиях, Кабели и провода № 3 (371)»: [Электронный ресурс] – Научно-технический журнал. Электрон. текстовые и граф. данные (1Мб). – М.: Общество с ограниченной ответственностью «Журнал «Кабели и Провода», 2018. – 6 с.

Воронежский государственный технический университет

104

УДК 621.311

В. В. Назаренко, И. В. Смородин, П. П. Видулин

ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ И ОБЪЕКТАХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ С ПРИМЕНЕНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Рассматриваются особенности использования систем бесперебойного питания (UPS). Приводится классификация источников бесперебойного питания. Рассматриваются современные технологии, применяемые в системах бесперебойного питания.

Ключевые слова: системы бесперебойного питания, источники бесперебойного питания, электрооборудование, современные технологии.

В современных технологических процессах на промышленных предприятиях задействовано сложное оборудование, которое, как правило, нуждается в непрерывном бесперебойном питании. На отдельных предприятиях даже перерыв питания на секунды способен привести к остановке процесса производства. При этом возможно повреждение оборудования или нарушение экологической безопасности производства [1]. В результате это влечет за собой значительный экономический ущерб.

Как известно причинами перерывов в электроснабжении является КЗ. В воздушных сетях причинами КЗ являются как природные явления (грозовые разряды и пр.), так и факторы, прямо или косвенно связанные с деятельностью людей. Примеров антропогенных КЗ множество: от замыканий на землю через поросль, разросшуюся под линией электропередачи и не расчищенную вовремя, до обрывов проводов транспортными средствами.

Распространены КЗ на воздушных линиях электропередачи и в открытых распределительных устройствах из-за загрязнений изоляции, выбросов нефтехимических и других производств. Такие загрязнения значительно снижают уровень изоляции линии, и перекрытие изоляции становится возможным уже при рабочем напряжении.

Случаются КЗ и на кабельных линиях. Эти КЗ возникают реже, чем на воздушных линиях, но их последствия тяжелее – в том

105

смысле, что кабель, внутри которого произошло повреждение изоляции, для работы уже не пригоден и требует замены.

Можно выделить четыре группы способов, повышающих надежность электроснабжения потребителей:

1)быстрое отключение поврежденного элемента сети релейной защитой для восстановления нормального напряжения на участках сети, оставшихся в работе [2, 3, 4];

2)автоматическое повторное включение (АПВ) воздушных линий, может быть эффективным более чем в половине случаев, так как КЗ в бестоковую паузу могут самоликвидироваться;

3) автоматическое включение резервного питания (АВР)

вслучае отключения основного источника;

4)обслуживание линий электропередачи и открытых распределительных устройств: расчистка трасс линий от поросли, обмыв изоляции и пр.

Гарантировать полное отсутствие КЗ нельзя при самом высоком качестве проектирования, монтажа и эксплуатации электрических сетей. В тоже время, такие устройства, как АПВ и АВР, когда они успешны, позволяют восстанавливать электроснабжение после аварийного режима. Недостатками перечисленных видов автоматик является их относительно большое время восстановления электроснабжения. Отмеченный выше недостаток устройств автоматики в энергосистемах оказывает все более негативные влияния на работу современных технологических производств.

Проблема между потребностями бесперебойного электроснабжения и возможностями энергосистем возникает в тех случаях, когда:

1)критическое время перерыва питания промышленного потребителя меньше обычных для электрической сети перерывов нормального электроснабжения;

2)суммарный ущерб от кратковременных перерывов питания значителен.

Таких предприятий среди современных крупных промышленных объектов становится все больше.

Таким образом, проблема обеспечения бесперебойного питания на промышленных предприятиях и объектах

электроэнергетики представляется весьма актуальной. В связи с этим на международном уровне разработан ряд стандартов, определяющих терминологию, требования, условия испытаний

106

и т. д. систем бесперебойного питания – UPS («Uninterruptible Power System»).

Под системой бесперебойного питания (UPS) понимается сочетание преобразователей, переключателей и устройств накопления (сохранения) энергии (например, батарей), составляющих систему электропитания с целью поддержания непрерывного электропитания нагрузки в случае отказа в подаче входного электропитания (энергоснабжения). При этом отказ

вподаче входного электропитания происходит, когда напряжение и частота выходят за пределы полосы допусков номинальных установившихся или переходных значений, или искажения и прерывания выходят за пределы значений, установленных для UPS.

Следует отметить, что принципиальная разница между источниками бесперебойного и гарантированного питания заключается в том, что в установках гарантированного электропитания допускается перерыв на время ввода в действие резервного источника питания. Как известно, в сетях напряжением до 1 кВ схемы АВР могут реализованы на автоматических выключателях в этих случаях время срабатывания таких схем будет определяться собственным временем срабатывания автоматических выключателей [5, 6].

Втоже время к источникам бесперебойного питания (ИБП) предъявляется требование мгновенного, бесперебойного ввода в

действие резервного источника. Причем на сегодняшний момент основным источником мгновенного ввода является аккумуляторная батарея.

Современные ИБП осуществляют защиту электрооборудования от множества неприятностей, возникающих

вэлектрической сети. Современные источники бесперебойного питания решают, по сути, две задачи:

1) обеспечение автономной работы электрооборудования при существенном отсутствии напряжения в сети;

2) защита электрооборудования от помех и перенапряжений, возникающих в сети в результате различных переходных процессов.

Источники бесперебойного питания можно разделить на две группы: статические и динамические.

107

Наиболее широко используются статические ИБП, которые могут быть двух типов: постоянно-включенные (on-line) и

резервные (off-line).

Источники бесперебойного питания можно классифицировать по следующим признакам:

1)по мощности (мощностью от 1 кВА до 1000 кВА);

2)по количеству фаз питания (однофазного или трехфазного питания);

3)по величине напряжения;

4)по используемым накопителям энергии:

-на основе свинцовых аккумуляторных батарей;

-на основе маховиков;

-на основе топливных элементов);

5)по типовому времени работы:

-аккумуляторы – до 5-20 мин при полной нагрузке;

-маховики – до 15 с;

-топливные элементы – до 8 ч.

По мощности источники бесперебойного питания можно разбить на следующие разновидности:

а) мощностью 1000...2200 ВА;

б) мощностью 3...10 кВА; в) мощностью 10…120 кВА;

г) мощностью 120…1000 кВА.

В настоящее время наиболее распространенными являются источники бесперебойного питания на основе применения аккумуляторных батарей.

Авторами проанализирован ряд интересных технологий, используемых современными производителями ИБП. Среди них: система питания удаленных объектов (RLPS); особенности малогабаритных ИБП на 12, 24 В для монтажа на рейку DIN; применение в ИБП интерфейса RS-485 для удаленной диагностики состояния аккумуляторной батареи и зарядного устройства, а также для локализации неисправностей системы питания; перспективы применения термокомпенсаторов для увеличения срока службы аккумуляторных батарей и т. д.

108

Литература

1. Кылымыстый А. П. Оценка надежности систем электроснабжения / А. П. Кылымыстый, С. А. Горемыкин, Т. Л. Сазонова // Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники Труды Всероссийской студенческой научнотехнической конференции. 2018. - С. 107-108.

2.Кондратова Н. В. Анализ факторов, влияющих на дополнительную составляющую тока небаланса в продольных дифференциальных защитах трансформатора / Н. В. Кондратова, С. А. Горемыкин, Н. В. Ситников // Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники Труды Всероссийской студенческой научно-технической конференции. Воронеж, 2005. – С. 100-103.

3.Ситников Д. А. Дифференциальная защита шин с реле РНТ / Д. А. Ситников, Ю. Н. Шалимов, С. А. Горемыкин // Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники. Инженерные идеи XXI века Труды всероссийской студенческой научно-технической конференции. сер. «новые технологии», 2006.

–С. 202-205.

4.Низовой А. Н. Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем / Низовой А. Н., Горемыкин С. А. // Учеб. пособие для студентов специальности 100200 «Электроэнергет. системы и сети» дневной и заоч. форм обучения / Низовой А. Н., Горемыкин С. А.; М-во образования и науки Рос. Федерации, Междунар. ин-т компьютер. технологий. Воронеж,

2005.

5.Горемыкин С. А. Экспериментальные исследования низковольтных коммутационных аппаратов / Горемыкин С. А., Королев Н. И., Ситников Н. В. // Фундаментальные проблемы системной безопасности материалы III школы-семинара молодых ученых: в 2 частях. 2016. - С. 205-210.

6.Горемыкин С. А. К анализу работоспособности современных автоматических выключателей модульного исполнения / Горемыкин С. А., Королев Н. И., Ситников Н. В. // Электротехнические комплексы и системы управления. 2015. – № 4. – С. 71-73.

Воронежский государственный технический университет

109

УДК 628.9

О. А. Малкова, Л. Н. Титова

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

ВСВЕТОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

Встатье приводится сравнительный анализ светотехнических характеристик светодиодных и газоразрядных ламп общего освещения на соответствие паспортных показателей.

Ключевые слова: энергоэффективность, энергосбережение, система освещения, светодиодная лампа, газоразрядная лампа, коэффициент пульсации.

Повышение энергоэффективности и энергосбережение – задачи взаимосвязанные. Цели, которые ставятся и достигаются в результате разработки энергосберегающих мероприятий, – это прежде всего снижение электропотребление в электроустановках и в частности в осветительных системах. Но при решении задач повышения энергоэффективности рассматривается больший круг вопросов. Здесь не только снижение электропотребления, но и применение современных систем, позволяющих осуществлять управление, регулирование осветительных установок [1, 2, 3].

Системы освещения обеспечивают комфортные условия труда в различных отраслях производства и непроизводственных помещениях, везде, где работают люди. Зрительные нагрузки являются тем критерием, по которому нормируется освещенность рабочих поверхностей и мест. Поэтому достижение цели обеспечения необходимой комфортности и светового климата связаны непосредственно с энергоэффективностью осветительных систем. Здесь не только энергоэффективность по потреблению электроэнергии, но и качественное равномерное освещение. В понятие качества электроосвещения входят такие показатели, как освещенность, яркость, ослепленность, коэффициент пульсации светового потока, уровень шума осветительного оборудования, тепловое излучение, равномерность освещения, не снижение уровня освещенности в процессе эксплуатации осветительных установок, безопасность, пожаробезопасность и специфические требования по отраслям производства [4].

При проектировании и модернизации электроосвещения необходимо рассматривать не только экономические, но и качественные показатели выбираемого электроосветительного

110