Статья 'Система электрической и пожарной безопасности объекта при термоэлектрозондировании оборудования и линейно-кабельных сооружений ' - журнал 'Электроника и электротехника' - NotaBene.ru
по
Меню журнала
> Архив номеров > Рубрики > О журнале > Авторы > О журнале > Требования к статьям > Порядок рецензирования статей > Ретракция статей > Этические принципы > Политика открытого доступа > Оплата за публикации в открытом доступе > Online First Pre-Publication > Политика авторских прав и лицензий > Политика цифрового хранения публикации > Политика идентификации статей > Политика проверки на плагиат > Редакционный совет > Редакция
Журналы индексируются
Реквизиты журнала
Публикация за 72 часа - теперь это реальность!
При необходимости издательство предоставляет авторам услугу сверхсрочной полноценной публикации. Уже через 72 часа статья появляется в числе опубликованных на сайте издательства с DOI и номерами страниц.
По первому требованию предоставляем все подтверждающие публикацию документы!
ГЛАВНАЯ > Вернуться к содержанию
Электроника и электротехника
Правильная ссылка на статью:

Система электрической и пожарной безопасности объекта при термоэлектрозондировании оборудования и линейно-кабельных сооружений

Белозеров Владимир Валерьевич

соискатель, Академия государственной противопожарной службы МЧС России

346735, Россия, Ростовская область, г. Ростов-на-Дону, пер. Астрономический, 22/9

Belozerov Vladimir Valer'evich

External Doctoral Candidate at State Fire Academy of Emercom of Russia; Technical Director of LLC “Tritart”

346735, Russia, Rostov-on-Don, Pereulok Astronomichesky 22/9

isagraf@mail.ru
Другие публикации этого автора
 

 
Нгуен Туан Ань

кандидат технических наук

заместитель начальника факультета, Институт пожарной безопасности

100000, Вьетнам, г. Ханой, ул. Хуат Зуй Тиена, 243

Nguen Tuan An'

PhD in Technical Science

Vice Dean of Faculty, Institute of Fire Safety

100000, Vietnam, Hanoi, Huat Zui Tiena Street 243

tuan_moskva@mail.ru

DOI:

10.7256/2453-8884.2016.1.20899

Дата направления статьи в редакцию:

29-10-2016


Дата публикации:

24-11-2016


Аннотация.

В результате системных исследований установлено, что для обеспечения электрической и пожарной безопасности промышленного объекта необходима двух-уровневая система, которая в реальном масштабе времени, с помощью термозондирования и электроизмерений оборудования и линейно-кабельных сооружений, контролирует электрические параметры электрического оборудования и приборов (напряжение, ток, активную и реактивную мощность, включая перекос фаз и другие параметры качества электроэнергии), а также температуру и электрофизические параметры проводов и кабелей, включая токи утечки. Синтез системы базируется на методах термозондирования оборудования и линейно-кабельных сооружений, а также их электрозондирования на переменном токе. Новизна подхода заключается в том, что система реализует принцип обнаружения предаварийных режимов оборудования и линейно-кабельных сооружений. Это позволяет организовать своевременный профилактический ремонт оборудования и линейно-кабельных сооружений, и достичь установленного ГОСТ 12.1.004. уровня пожарной безопасности функционирования объекта.

Ключевые слова: системный анализ, электротехническое оборудование, линейно-кабельные сооружения, термозондирование, электрозондирование, электрометрия, пожарная безопасность, электробезопасность, модель системы, автоматизированная система

Abstract.

 
As a result of system research it is established that the two-level system which in real time, by means of thermal scanning and electrical measurements of the equipment and linearly - cable constructions, controls electric parameters of the electric equipment and devices (tension, current, active and jet power, including a distortion of phases and other parameters of quality of the electric power), and also temperature and electrophysical parameters of wires and cables, including leakage currents is necessary for ensuring electrical and fire safety of an industrial facility. Synthesis of system is based on methods of thermoelectric monitoring of the equipment and linear cable constructions, and well as their monitoring on alternating current. Novelty of this approach consists in the fact that the system realizes the principle of detection of pre-emergency operation of the equipment and linear cable constructions. It allows organizing timely preventive repair of the equipment and cable lines, and to reach the established GOST 12.1.004. level of fire safety.
 

Keywords:

fire safety, electrometer, electrical monitoring, thermal monitoring, linear cable constructions, electrotechnical equipment, systems analysis, electric safety, model of system, automated system

1. Состояние проблемы

Несмотря на теоретический задел по диагностике пожарной опасности электроприборов и линейно-кабельных сооружений по токам утечки [1-5], проблема автоматизации предотвращения пожаров с использованием методов контроля токов утечки до настоящего времени была не решена.

Это обусловливалось рядом трудностей в решении задач обеспечения пожаровзрывобезопасности объектов промышленности [6,7]:

во-первых, сложностью систем пожаровзрывобезопасности из-за большого количества взаимосвязанных элементов и необходимости их контроля в реальном масштабе времени, что порождает огромный объем обрабатываемой информации;

во-вторых, низкой чувствительностью существующих средств электрической и тепловой защиты, не позволяющих своевременно обнаруживать предпожарные режимы оборудования и линейно-кабельных сооружений;

в-третьих, отсутствием автоматических датчиков и устройств контроля токов утечки, позволяющих своевременно обнаружить превышение допустимого уровня токов утечки в работающем электрооборудовании и передать информацию на верхний уровень автоматизированной системы, или диспетчеру, т.е. лицу принимающему решение (ЛПР).

В настоящее время появились достаточные предпосылки для автоматизированного решения задач в системе пожаровзрывобезопасности объектов промышленности (высокое быстродействие ЭВМ, большие объемы памяти, широкая номенклатура измерительных и управляющих модулей, наличие достаточного опыта создания и эксплуатации автоматизированных систем и т.д.).

В связи с изложенным, была предпринята попытка моделирования автоматизированной системы, которая с помощью термоэлектрозондирования электрообрудования (ЭО) и линейно-кабельных сооружений (ЛКС), контролируя электрические параметры ЭО (напряжение, ток, активную и реактивную мощность, включая перекос фаз), а также температуру и электрофизические параметры изоляции ЛКС, вычисляет токи утечки каждого провода, распознавая пожароопасные ситуации, и предотвращая загорания и пробой, путем автоматизированного отключения.

2. Способ решения

На примере производственного цеха маширостроительного завода была разработана модель (рис.1) автоматизированной системы предотвращения пожаров от ЭО и ЛКС (АСППЭ).

В связи с отсутствием приборов, позволяющих измерять токи утечки при работающем электрооборудовании, модель построена на вычислении токов утечки по текущим значениям напряжений на проводах (UТi), которые измеряется модулями АЕТ-423, текущим температурам проводов (ТТi), которые измеряется термометрами-сопротивлениями (ТСМ-50М) и модулями W937T, и сопротивлений изоляции проводов (Rti), которые получены перед включением электрооборудования (а затем после выключения), по результатам измерений прибором Е7-20 следующих параметров каждого провода, относительно его изоляции в диапазоне частот от 25Гц до 1 МГц [8]:

индуктивности- Li;

емкости- Сi;

активного сопротивление- Ri;

реактивное сопротивление - Xi;

проводимости- Gp;

тангенса угла потерь- tg δ;

добротности- Q;

модуля комплексного сопротивления- |Z|;

угла фазового сдвига комплексного сопротивления- φ;

тока утечки (на постоянном токе)- I.

1_02

Рисунок 1 - Структурная блок-схема системы

Подключение Е7-20 на каждый провод и отключение после окончания цикла измерений осуществляется реле (по 2 группы в каждом), которые включены в источник вторичного электропитания DRA120-24SSA (24В/5А) через 32-х канальные модули вывода дискретных сигналов М 9540, управляемые контроллером (Trei-05), состоящем из процессорного мастер-модуля М 902Е-24310, расширенного 2-мя модулями Ethernet, 2-мя модулями RS-485 (COM3,COM4) и 4-х проводной платой RS-485 (рис.2). При этом сам Е7-20, в отличие от контроллера, который подключен в компьютер диспетчера через Ethernet, включается через порт СОМ1 (RS-232) и программа «верхнего уровня» осуществляет цикл измерений каждого обесточенного провода, блокируя возможность включения через контроллер, меняя каждые 40 мс частоту измерений от 25Гц до 1 МГц, и записывая на диск функции указанных выше параметров, после чего вычисляет сопротивления изоляции проводов (Rti), которые используются в дальнейшем при эксплуатации электрооборудования до следующего выключения. Указанный цикл измерений занимает 1,2 секунды на каждый провод (4,8 сек. на 3 фазы и нулевой провод), а с вычислением функции Rti(Т) на рабочей частоте (в данном случае 50 Гц) составляет – менее 6 секунд на единицу электрооборудования, после чего компьютер диспетчера «разрешает» включение измеренного оборудования в работу и возвращается к циклическому опросу АЕТ-423 и записи в базу данных параметров работающего электрооборудования [8,9].

2

Рисунок 2 Схема контроля и управления электроприводами цеха

Как только компьютер диспетчера «обнаруживает выключение» какого-либо электрооборудования по «нулевым показаниям» АЕТ-423 в цикле опроса, то тут же выдается команда контроллеру на блокировку его включения, и запускается цикл измерений, описанный выше. При этом в базу данных всегда записывается текущая температура проводов и кабелей (ТТi), что позволяет в течение длительного времени эксплуатации, дополнять функции указанных выше параметров и функцию сопротивления изоляции проводов (Rti), включая сезонные изменения температур и влажности в цехе (на схеме термогигрометр не показан), которые измеряются отдельным прибором и записываются в базу данных компьютером диспетчера.

При превышении токами утечки пожароопасного порога, компьютер выдает диспетчеру «предложение на отключение и ремонт электроустановки», в которой это обнаружено. Диспетчер может отклонить отключение, если по технологии это недопустимо, но на его пульте появится окно с возможностью активации выключения, которое можно осуществить в любой момент. Однако после окончания технологического процесса и выключения «пожароопасной электроустановки», контроллер заблокирует её включение вновь, до тех пор пока выявленные нарушения не будут устранены и диспетчер введет команду допуска электроустановки к эксплуатации.

3. Выводы

Впервые предложена модель автоматизированной системы, которая с помощью термоэлектрозондирования электрообрудования (ЭО) и линейно-кабельных сооружений (ЛКС) в реальном масштабе времени, контролируя электрические параметры ЭО (напряжение, ток, активную и реактивную мощность, включая перекос фаз), а также температуру и электрофизические параметры изоляции ЛКС, вычисляет токи утечки каждого провода, распознавая пожароопасные ситуации, и предотвращая загорания и пробой, путем их автоматизированного отключения.

Библиография
1.
Смелков Г.Н., Александров А.А., Пехотиков В.А. Методы определения причастности к пожарам аварийных режимов в электротехнических устройствах. М.: Стройиздат, 1980. 87 с.
2.
Поединцев И.Ф., Смирнов В.В., Бойцов В.Ф. Методика исследования зажигания оболочки кабеля локальными токами утечки // В сб. "Вопросы развития и автоматизации судовых электроэнергетических систем" - ВНТО им. Акад. А.Н. Крылова. Вып. 521. Л.: ВНТО, 1992. С. 64-68.
3.
Тюгай С.И., Смирнов В.В., Иванов Е.А. Нормирование токов утечки на корпус по условиям пожаробезопасности // Изв. ГЭТУ. 1999. Вып. 463. С. 52-58.
4.
Смелков Г.И., Смирнов В.В., Сашин В.Н. Пожарная опасность длительных по времени локальных токов утечки в электрических сетях с изолированной нейтралью // Пожаровзрывобезопасность. 1994. № 4. С. 43.
5.
Прогнозирование, оценка и анализ пожарной безопасности / Е.И. Богуславский, В.В. Белозеров, Н.Е. Богуславский: уч. пособие. Ростов-н/Д: РГСУ, 2004. 150 с.
6.
Nguyen Tuan Anh (Vietnam). The automatic fire protection system of electric cables in hydropower plant of Vietnam // Ежегодная международная научно-техническая конференция «Системы безопасности» - СБ-2009. М.: АГПС МЧС России, 2009. С. 184-185.
7.
Автоматизация предотвращения пожаров при обнаружении токов утечки в электрооборудовании / В.В. Белозеров, Т.А. Нгуен, Н.Г. Топольсикй и др. М.: АГПС МЧС России, 2011. 110 с.
8.
Измеритель иммитанса Е7-20. Руководство по эксплуатации /УШЯИ.411218.012 РЭ. Мн.: ОАО «МНИПИ», 2004. 40 с.
9.
Устройство программного управления ТREI-5В-05 / Руководство по эксплуатации TREI 421457.401-TREI GmbH, 2009. 327 с.
References (transliterated)
1.
Smelkov G.N., Aleksandrov A.A., Pekhotikov V.A. Metody opredeleniya prichastnosti k pozharam avariinykh rezhimov v elektrotekhnicheskikh ustroistvakh. M.: Stroiizdat, 1980. 87 s.
2.
Poedintsev I.F., Smirnov V.V., Boitsov V.F. Metodika issledovaniya zazhiganiya obolochki kabelya lokal'nymi tokami utechki // V sb. "Voprosy razvitiya i avtomatizatsii sudovykh elektroenergeticheskikh sistem" - VNTO im. Akad. A.N. Krylova. Vyp. 521. L.: VNTO, 1992. S. 64-68.
3.
Tyugai S.I., Smirnov V.V., Ivanov E.A. Normirovanie tokov utechki na korpus po usloviyam pozharobezopasnosti // Izv. GETU. 1999. Vyp. 463. S. 52-58.
4.
Smelkov G.I., Smirnov V.V., Sashin V.N. Pozharnaya opasnost' dlitel'nykh po vremeni lokal'nykh tokov utechki v elektricheskikh setyakh s izolirovannoi neitral'yu // Pozharovzryvobezopasnost'. 1994. № 4. S. 43.
5.
Prognozirovanie, otsenka i analiz pozharnoi bezopasnosti / E.I. Boguslavskii, V.V. Belozerov, N.E. Boguslavskii: uch. posobie. Rostov-n/D: RGSU, 2004. 150 s.
6.
Nguyen Tuan Anh (Vietnam). The automatic fire protection system of electric cables in hydropower plant of Vietnam // Ezhegodnaya mezhdunarodnaya nauchno-tekhnicheskaya konferentsiya «Sistemy bezopasnosti» - SB-2009. M.: AGPS MChS Rossii, 2009. S. 184-185.
7.
Avtomatizatsiya predotvrashcheniya pozharov pri obnaruzhenii tokov utechki v elektrooborudovanii / V.V. Belozerov, T.A. Nguen, N.G. Topol'siki i dr. M.: AGPS MChS Rossii, 2011. 110 s.
8.
Izmeritel' immitansa E7-20. Rukovodstvo po ekspluatatsii /UShYaI.411218.012 RE. Mn.: OAO «MNIPI», 2004. 40 s.
9.
Ustroistvo programmnogo upravleniya TREI-5V-05 / Rukovodstvo po ekspluatatsii TREI 421457.401-TREI GmbH, 2009. 327 s.
Ссылка на эту статью

Просто выделите и скопируйте ссылку на эту статью в буфер обмена. Вы можете также попробовать найти похожие статьи


Другие сайты издательства:
Официальный сайт издательства NotaBene / Aurora Group s.r.o.
Сайт исторического журнала "History Illustrated"