Устранение ошибок в электрических схемах

Электрическая схема представляет собой документ, содержащий в виде условных обозначений составные части процесса, установки, изделия, действующие при помощи электрической энергии. Cоставляя схему, необходимо всегда представлять, какими средствами и каким образом она будет осуществлена. Чтобы понять всю важность этого не совсем очевидного условия, достаточно быть знакомым с номенклатурой электротехнической продукции, используемой на отечественном рынке, особенностями ее применения, а также требованиями, предъявляемыми к схемам в процессе их составления.

Электрические схемы подразделяют на несколько типов: функциональные, структурные принципиальные, схемы соединений (монтажные), схемы подключений (внешних соединений), общие схемы и схемы расположения.

Процесс составления электрических схем нельзя заключать в заранее заданные рамки. И поэтому необходимо считаться с рядом обстоятельств. Ошибки в электрических схемах обнаруживаются при наладке, устраняются до начала эксплуатации. Тем не менее, бывают случаи, когда ошибки в схемах до определенного периода времени эксплуатации остаются не замеченными и способствуют развитию непрогнозируемой аварийной ситуации в электроустановке. Последствия этого проявляются не сразу, но в самое неподходящее время. Причинами ошибок в электрических схемах могут стать ограничения при их составлении. Ниже приводятся примеры ограничений, вызывающих допущение ошибок при составлении электрических схем, полученные на основании анализа неисправностей в процессе монтажа либо эксплуатации электроустановок, а также выявленные при возникновении и развитии аварийной ситуации.

Ограничения, вызванные требованиями нормативных документов

В первую очередь, это ограничения, обусловленные требованиями Правил устройства электроустановок (ПУЭ) и Правил технической эксплуатации электроустановок (ТКП 181–2009), Строительных норм и правил (СНиП), Государственных стандартов СССР (ГОСТ), отраслевых стандартов (ОСТ), циркуляров и других обязательных руководящих и методических документов. Ими определяются выбор напряжения и рода тока, марки и сечения проводов и кабелей, минимальные расстояния между токоведущими частями и другими инженерными коммуникациями, рекомендации и обязательные требования по прокладке электрических сетей. Распространенной ошибкой такого рода в электрических схемах считаются отклонения в степени защиты оборудования или условий прокладки электрических сетей относительно условий их эксплуатации. К тому же, быстрые темпы либерализации действующего законодательства имеют обратную сторону: технические нормативные правовые акты иногда противоречат друг другу, что приводит к долгому процессу согласования или принятия альтернативного решения.

Строительные ограничения

Размеры пролетов, проходов, наличие отверстий и каналов для инженерных сетей (электрических сетей, воздуховодов, водопроводных, теплофикационных и газопроводных труб), использование горючих отелочных материалов накладывают отпечаток на условия и пути прокладки электрических схем (сетей). Наиболее уязвимыми в пожарном отношении местами являются узлы пересечения электрическими сетями ограждающих конструкций с нормируемым пределом огнестойкости, которые, несмотря на компенсирующие меры по заделке технологических проемов, способствуют снижению требуемых пожарно-технических показателей конструкций. Согласно п. 2.1.58 ПУЭ эти места пересечения должны иметь предел огнестойкости не ниже предела огнестойкости стены, перегородки или перекрытия. Пожарная опасность технологических проемов повышается вследствие отсутствия систематического контроля со стороны надзорных органов и недостаточно должной проработки вопроса в области освоения производства новых видов материалов, предназначенных для заделки проемов. При составлении электрических схем эти ограничения, как правило, не оказывают особого влияния на выбор безопасной прокладки электрических сетей, но разработчики проектной документации должны принимать их во внимание на том основании, что схема прокладки электрической сети по монтажной схеме и по факту будут разными.

Ограничения, вызванные особенностями работы

Например, габаритами (наибольшими внешними очертаниями), расположением крепежных отверстий, выступающими конструктивными элементами, расстояниями до других предметов, а также рядом особенностей, в целом влияющих на качество и надежность работы элементов электрической цепи (неоправданная избирательность, отсутствие отстройки от процесса пуска, отсутствие защиты по току короткого замыкания или токовой перегрузки, чувствительность к перепадам напряжений в электрической сети). Нередко случается, что согласно монтажной схеме невозможно проложить провода и кабели в одном коробе из-за его малых размеров, а по условиям прокладки дополнительный короб предусмотреть невозможно. Встречается, что ошибки в электрических схемах делают при определении номенклатуры оборудования: элемент для распределительного устройства соответствует всем параметрам электрической схемы, но его невозможно разместить в помещении по причине крупногабаритности, к тому же, прочность перекрытия в помещении распределительного устройства может быть не рассчитана на большой вес. Для того чтобы избежать указанных ошибок, необходимо знать размеры, условия привязки оборудования к технологической схеме, месту размещения, возможный характер электрических нагрузок, условий эксплуатации и ряд сторонних причин, которые смогут повлиять на безопасную работу электроустановки.

Человеческий фактор

Проектировщикам, разрабатывающим проекты электроснабжения, хорошо знакомы расчеты электрической сети, к примеру, на токи короткого замыкания. Расчет тока короткого замыкания непосредственно влияет на выбор плавких вставок, и, соответственно, типов предохранителей, аппаратов защиты, реле. Неправильный расчет, ошибка приводят к несоответствию выбранной защиты условиям работы электрической сети: попаданию электрооборудования под повышенные токовые нагрузки, возникновению неисправностей в его работе, выводу из строя, чрезмерному нагреву горючих элементов электрооборудования, возможному воспламенению и возникновению пожара. При разработке электрической схемы проблемным становится процесс некорректно определенной мощности электрических потребителей, который опирается, как правило, на несоответствие заявленного проектного значения показателю фактической электрической нагрузки. Здесь характерны случаи типичного систематического отключения электроустановки при одновременном включении ее нескольких элементов в электрическую цепь, перебои в электроснабжении и описанные уже выше последствия, ведущие к возникновению пожара.

При составлении электрических схем распространенной считается следующая ошибка: предусматривая защиту электродвигателя от токовой перегрузки с помощью электротепловых реле, не учитывается, что через тепловые элементы реле при коротком замыкании проходит ток, который может расплавить или «заварить» эти элементы, при условии, что в электрической цепи отсутствует достаточно чувствительная защита предохранителями или автоматическими выключателями. В этом случае тепловое реле выходит из строя, следовательно, токи перегрузки выводят из строя и защищаемое электрооборудование. Также недооценивается важность обеспечения надежного электропитания электрических сетей, рассчитывая, что они (сети) будут работать исключительно в нормальном режиме. Например, в случае аварийного переключения с одной электрической цепи на другую части электрооборудования. Из-за недостаточного сечения токопровода, в лучшем случае, сработает защита от токовых перегрузок, в худшем – возникнет пожар из-за нагрева и последующего воспламенения изоляции токопровода или окружающих горючих материалов.

Типовые ограничения

Проектирование электрических схем ограничивает широкое распространение типовых проектов на здания и сооружения, отдельные устройства, агрегаты, узлы; типовых конструкций для установки и крепления электрического оборудования и приборов. Применение типовых решений, выполненных специализированными проектными организациями, значительно ускоряет и удешевляет проектирование, монтаж и наладку, а также повышает качество работ. Тем не менее, в типовых проектах не могут быть решены вопросы, возникающие в конкретных условиях: использование типовых проектов применительно ко всем схожим объектам ведет к ошибке, так, например, решение об источниках электроэнергии – процесс сугубо индивидуальный, его решают при «привязке» объекта к действующей электрической сети. К тому же стандартизированные и выпускаемые на производстве приборы коммутационных переключений требуют уточнения данных по току срабатывания.

В настоящее время действуют определенные нормы в области составления электрических схем, определяющие перечень условных обозначений и устанавливающие перечень и порядок работ. Унифицикация составления электрических схем упрощает работу производств, мастерских, которым приходится работать по проектам разных разработчиков. Только приобретение массы специфических навыков и знаний, практического опыта позволяют в действительности представить все возможные нюансы и избежать ошибок.

Некоторые из приведенных ниже советов позволят избежать ошибок в электрических схемах и предупредить аварийные ситуации и их последствия:

• определить параметры электрической схемы. В случае возникновения сомнений выдавать дополнительные требования на предоставление официальных данных, в том числе для уточнения электрических нагрузок;
• определить перечень элементов электрической схемы, необходимых и разрешенных к использованию, их параметры (в том числе геометрические);
• предусмотреть необходимые мероприятия для увязки элементов в электрической схеме, в том числе, с учетом включения в схему последующих новых элементов и их увязки с уже действующей электрической сетью;
• четко сформулировать, на что рассчитана электрическая сеть и как надлежит ею пользоваться;
• дать указания о том, как следует проверять электрическую сеть при вводе ее в эксплуатацию;
• все чертежи и схемы должны исполняться в соответствии с действующими нормативными документами. Если в отдельных случаях приходится применять нестандартные обозначения, то составитель схемы обязан дать их расшифровку.

По материалам доклада А. А. Пукача, главного специалиста по пожарной безопасности РУП «МБИ»