Причины ошибок в электрических схемах

При проектировании, так и при внесении изменений, иногда допускают ошибки, причем они типичны. Поэтому следует обратить на них внимание, что и сделано ниже.

Было также заострено внимание читателей на том, что схема (чертеж) и электроустановка - это далеко не одно и то же и что в книге, когда говорится о схеме, всегда подразумевается не собственно изображение, а то, что изображено.

Безусловно очевидно, что электроустановка должна работать, т. е. выполнять возложенные на нее функции, быть долговечной и безопасной. Если эти требования выполняются, то обычно говорят, что схема хорошая, а если не выполняются - схему считают плохой.

Верны ли такие оценки? С позиций людей, которые только пользуются электроустановками (и отождествляют их со схемами) такие оценки вполне естественны. Но специалист так рассуждать не может. Известны например случаи, когда по одной и той же схеме смонтированы две электроустановки, но одна из них работает хорошо, а другая дает сбои. Но дело здесь вовсе не в схеме, а в том, что одна электроустановка хорошо смонтирована, налажена, отрегулирована и систематически обслуживается, т. е. неукоснительно выполняются требования ПУЭ. Другая — смонтирована кое-как, не налажена, а эксплуатация поручена недостаточно квалифицированному персоналу.

Рассмотрим еще один пример: по одной и той же схеме тщательно смонтированы две электроустановки. Одна из них работает хорошо, а другую не удается наладить. Почему же схема для одной электроустановки хороша, а для другой неудовлетворительна?

Дело в том, что электроустановки выполнены на разной аппаратной базе одна, например, на телефонных реле, а другая - на кодовых. Схему же составляют не вообще, на все случаи жизни, а для конкретных условий, в данном случае, исходя из свойств телефонных реле, но не кодовых. Так что причина неудачи состояла не в том, что схема плохая, а в том, что ее применили в условиях, для которых она не предназначена. Отсюда следует вывод: схему можно применять только в тех условиях, которые были приняты при ее составлении.

В эксплуатации нередки случаи, когда правильно примененная схема начинает давать отказы, например, после ремонта какого-либо ее элемента. Так, в примере 8.6 (смотрите книгу) описано нарушение работы двигательного привода разъединителя из-за того, что во время ремонта были перекрещены выводы одной из двух обмоток возбуждения. В результате получился не тот двигатель, для которого была составлена схема.

Аналогичные явления могут иметь место при замене электрооборудования новым. Например, когда истек срок службы привода масляного выключателя, привод был заменен новым, подходящим во всех отношениях, но с другой кинематикой, а она потребовала другой регулировки вспомогательных контактов. Привод работал хорошо. Поэтому эксплуатационный персонал не обратил внимания на то, что после отключения выключателя отключающий электромагнит его привода остается под током. Заметили эту ошибку (и скорректировали схему, учтя особенности нового привода), только после того, как электромагнит сгорел.

Такого же рода неполадки нередко являются следствием внесения в схему каких-либо дополнительных элементов (контактов, резисторов, конденсаторов) или исключения элементов, которые принимают за лишние. Эти изменения вносят для решения частных задач (понадобился, например, дополнительный сигнал, или желают упростить схему), а в результате могут нарушиться основные зависимости. Простейший пример 10.7 приведен в этой же главе.

Рассмотренных примеров достаточно, чтобы сделать следующий вывод: при любой замене оборудования, а также при введении в схему или исключении из нее какого-либо элемента, не предусмотренного составителем схемы — ее необходимо самым тщательным образом проверить, исходя из новых условий. Распространенная ошибка — составление схемы без учета реальных условий работы электроустановки. В результате появляются практически невыполнимые решения; типичные примеры приведены и подробно рассмотрены в § 8.2. Здесь же обратим внимание на особенно опасные ошибки, в результате которых электрическая зашита, предусмотренная ПУЭ, выполнена только формально, т. е. изображена на схеме, но расчетом не проверено, сможет ли она сработать (см. пример 8.16). Суть дела в этом примере состоит в том, что значение тока КЗ ограничено сопротивлением трансформатора, из-за чего ток, проходящий через катушку защитного токового реле при КЗ (88 А) меньше уставки реле 100 А), заданной составителем схемы. В других случаях, иэ-эа того, что не проверено согласование параметров взаимодействующих аппаратов, возможны отказы, гак как не хватает времени для выполнения заданных переключений (см. пример 8.10). Не исключено также возникновение лишних переключений, далеко не всегда безопасных. Так, в упражнении 9.6 рассмотрен случай нескольких ложных включений на КЗ из-за того, что не согласована длина включающего импульса со временем возврата реле токовой защиты. Неблагоприятные сочетания параметров цепи — индуктивности и емкости — могут привести к многократным ложным срабатываниям см. пример 7.22. Отсюда следует вывод: схему можно считать полноценной лишь убедившись с помощью расчета или построения диаграммы взаимодействия (см. § 5.2) в ее работоспособности.

Рассмотрим еще одну типичную ошибку, часто допускаемую составителями схем. Она состоит в том, что не учитываются реальные условия работы оборудования. В результате оборудование выходит из строя не выполнив работу, для которой оно предназначено. Так, в примере 8.18, контакты реле контроля наличия напряжения переменного тока из-за вибраций, продолжающихся длительное время, спекаются и, следовательно, не могут разомкнуться, когда на шинах исчезнет напряжение. Другой пример: предусматривая защиту электродвигателя от перегрузки с помощью электротепловых реле, составитель схемы не учитывает, что через тепловые (нагревательные) элементы при КЗ проходит ток, который может расплавить элементы, если в их цепь не введена достаточно чувствительная защита предохранителями или автоматическими выключателями. Вывод: схема должна обеспечивать безусловную сохранность электрооборудования. Составители схемы часто недооценивают важности обеспечения надежного электропитания оперативных цепей, рассчитывая их только на нормальный режим. Последствия такого недопустимого подхода к делу иллюстрирует пример 8.16: из-за недостаточного сечения линии, питающей включающий электромагнит привода (сечение выбрано только по допустимому току, но без учета длины линии), в аварийном режиме отказало АВР. Нередко ошибаются при секционировании шинок оперативного тока, а также допускают соединение оперативных цепей различных линий. Опасные последствия (и способ их устранения) непродуманной системы электропитания цепей релейной защиты иллюстрирует пример 10.1. Вывод: оперативные цепи, которые иногда называют вторичными (чтобы отличить их от первичных, силовых сетей), отнюдь не являются второстепенными. Большую опасность представляют ложные цепи. Типичные случаи и причины их возникновения, а также способы выявления и устранения, подобного рассмотрены в § 10.6. Несколько слов о рабочих чертежах. В книге они не рассматриваются (за исключением нескольких примеров в гл.З), так как их выполняют по отраслевым нормативным документам. Однако основанием для выполнения рабочей документации являются принципиальные схемы. Следовательно, составитель принципиальной схемы обязан, в необходимых случаях, обратить внимание исполнителей рабочей документации на те особенносги, которые обязательно нужно учитывать.

Иными словами, составляя принципиальную схему, надо всегда думать о том, какими средствами и как она будет осуществлена. Чтобы понять важность этого не совсем очевидного требования, достаточно обратиться к рис. 7.17 и сравнить контактные группы, которые, несмотря на одинаковое количество контактов в каждой из них, обладают совершенно различными эксплуатационными свойствами. Именно на эти свойства рассчитывает составитель схемы, применяя не любую, а вполне определенную группу и используя в ней каждый контакт в строго определенной цепи.

Вывод: в аналогичных случаях вопрос о применении того или другого изделия и порядка присоединения к нему проводов решает не монтажник и не исполнитель рабочей документации, а тот, кто составляет принципиальную схему.

Составитель принципиальной схемы должен:

а) тщательно подумать и предусмотреть все необходимое, чтобы увязать новую электроустановку с уже действующей;

б) дать указания о том, как следует проверить новую электроустановку;

в) четко сформулировать, на что она рассчитана и как надлежит ею пользоваться. Одним словом, составление схемы дело значительно более сложное, чем это иногда представляется людям без достаточного опыта.

Составление схем — процесс творческий. Его нельзя заключать в заранее заданные рамки. И вместе с тем при проектировании надо считаться с рядом ограничений, которые можно разделить на несколько групп.

1. Ограничения, вытекающие из требований ПУЭ, СНиП, стандартов и других нормативных и руководящих документов (см. §6.1).

2. Ограничения, обусловленные свойствами и особенностями электротехнических изделий (§ 6.2).

3. Строительные ограничения. Например, нормируемые размеры проходов и пролетов, расположение водопроводных, теплофикационных и электрических сетей, прочность перекрытий и т. п. На составление принципиальных схем эти ограничения, как правило, не оказывают влияния, но исполнители рабочей документации должны принимать их во внимание.

4. Привязочные ограничения. Они вы званы тем, что новая электроустановка неизбежно должна связываться с действую щей, например получать от нее питание, присоединяться к уже существующей си стеме сигнализации и т. п.

5. Ограничения, возникающие в процес се проектирования. Так, например, остано вившись на определенной электрической схеме, выбрав для нее оборудование, со ставитель схемы уже связан. Его дальнейшие решения им же самим ограничены.