Защита электросети: Защита электросети | elektroshkola.ru

Как защитить электросеть в квартире?

Большой процент пожаров, возникающих в помещении, происходит по вине электричества, а точнее – неполадок в работе электросети. Для того чтобы свести риск к минимуму, позаботьтесь о том, чтобы обеспечить её достаточную защиту.

Правила эксплуатации домашней электросети

Всегда обращайте внимание на состояние изоляционных материалов в электропроводах. Когда на изоляции собирается пыль или грязь, это обычно становится причиной ухудшения её защитных характеристик.

Следите за тем, чтобы контакты не окислялись и не ослаблялись, так как это приводит к перегреву контактов. И самым лучшим итогом может стать то, что контакты просто выйдут из строя.

 

Изоляция в современном мире представлена в очень широком ассортименте

ГОСТ: Нормы нагрузки на электросеть

Существует межгосударственный стандарт ГОСТ 13109-97 («Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения»), устанавливающий нормы нагрузки на электросеть.

Они соответствуют следующим показателям – величина установившегося отклонения напряжения равна ±5 и ±10% от обычного напряжения электрической сети; отклонения частоты допустимы при значении ± 0,2 и предельно допустимы при ± 0,4 Гц.

Любые отклонения от нормы являются прямым показателем неполадок. Возможно, причиной может стать авария в сети, повлекшая за собой полное пропадание напряжения. Также существует вероятность появления долговременных и кратковременных спадов и всплесков в электросети, высоковольтных импульсных помех, высокочастотного шума, отклонения частоты за границы допустимых значений.

 

Следите за исправностью своей электросети

Способы обеспечения защиты домашней электросети

Даже если всё правила безопасности соблюдены, возможность возникновения аварийных ситуаций не исключена, поэтому вашему дому требуется дополнительная защита. Её обеспечивают специальные устройства, автоматически отключающие электроприборы в случае возникновения аварийной ситуации и включающие их при возвращении к нормальному состоянию электросети.

Автоматические выключатели и предохранители электросети

Основные защитники сети от перегрузок – это автоматические выключатели и предохранители. Устанавливаются эти приборы на вводном щите рядом со счётчиком. Автоматические выключатели действуют так, что при перегрузке или замыкании в сети они тут же размыкают электрическую цепь, и происходит выключение электроприборов. Это позволяет им защитить всю сеть. В то же время существуют и такие приборы, которые нацелены на защиту отдельных устройств от скачков напряжения, а также помогают уберечь людей от удара током – это УЗО (управление защитным отключением).

Стабилизатор напряжения домашней электросети

Это ещё один немаловажный, однако, не обязательный для установки элемент защиты электросети. Он предотвращает перепады напряжения, продлевая этим срок службы приборов и защищая их от поломок. Устанавливается стабилизатор на вводе после счётчика.

Особенно полезным этот прибор будет в старых домах, где проводка уже имеет многолетний «стаж работы» и подвержена переменам в напряжении. Один стабилизатор можно использовать сразу на несколько квартир, что позволит сэкономить на этой достаточно затратной покупке.

 

Автоматический стабилизатор напряжения

Материалы для защиты электросети

Во время монтажа электросети следует использовать специальные материалы для её защиты от внешних воздействий. Прокладывая сеть внутри стены, используйте гофрированную трубу для защиты проводов; в наружном варианте с этой задачей справится кабель-канал. Это защитит сеть в соответствии с требования пожарной и электробезопасности.

Особое внимание при монтаже нужно уделить соединениям в цепи, надёжность которых обеспечит защиту от нагрева и коротких замыканий.

 

Кабель-канал позволяет спрятать провода, надёжно изолировав их от внешнего воздействия, и не портит интерьер 

Защита и безопасность бытовых электросетей

Электроприборы давно вошли в повседневный обиход, и потребители иногда не воспринимают их как источник повышенной опасности. Поэтому большинство пользователей не особенно интересуются тем, как именно в их домашней сети реализована защита от поражения электрическим током, считают, что для этого достаточно автоматических выключателей, которые «сработают, если что». На самом деле для полноценной защиты бытовых электросетей необходим целый комплекс технических средств.

Автоматический выключатель: защита от перегрузок и короткого замыкания

Самое известное устройство из числа тех, что можно встретить в электрощитах, установленных в квартирах и индивидуальных домах. Современные автоматические выключатели имеют два типа защиты: тепловую (от перегрузки) и электромагнитную (от токов короткого замыкания). За них отвечают два разных модуля в конструкции выключателя.
Тепловой расцепитель обеспечивает защиту от перегрузки и срабатывает, если сила тока превышает номинальный ток выключателя.
В нормальном режиме работы ток протекает через биметаллическую пластину, составленную из сплавов с различными коэффициентами теплового расширения, и нагревает её. Чем выше сила тока, тем сильнее и быстрее изгибается пластина в сторону слоя с меньшим коэффициентом теплового
Если сила тока превышает номинальный ток выключателя в 1,13 раза и более, спустя некоторое время (от нескольких секунд до минут) изгиб пластины достигает величины, достаточной для приведения в действие механизма расцепления, и цепь размыкается, отключая защищаемую нагрузку.
Задержка во времени позволяет избежать отключения питания при непродолжительных повышениях тока в цепи, например, при включении электродвигателей некоторых электроприборов, которые имеют большие пусковые токи (холодильников, кондиционеров, пылесосов и др.).
Электромагнитный расцепитель в составе автоматического выключателя обеспечивает защиту от тока короткого замыкания. В соответствии с требованиями п.1.7.79 Правил устройства электроустановок, для бытовой сети с напряжением 220 В его наибольшее время срабатывания не должно превышать 0,4 секунды.
Электромагнитная защита срабатывает при токах короткого замыкания в нагрузке: для выключателей типа В при трехкратном превышении от номинального тока, для типа С – при пятикратном, для типа D – при десятикратном.

В городских квартирах наиболее распространены автоматические выключатели типа С, они служат хорошей защитой для электросетей, к которым подключаются самые распространенные бытовые электроприборы: холодильники, телевизоры, пылесосы и т.п. Выключатели типа D используются для подключения линий питания устройств с большими пусковыми токами, в 5-7 раз превышающими номинальные: насосов, котлов, гаражных ворот, вентиляционных установок и т.п.

Как выбрать необходимый номинал автоматического выключателя?

В идеальном случае у владельца квартиры или частного дома должен быть проект электроснабжения, в котором рассчитаны номиналы выключателей для всех линий. Эти номиналы, как и сечение проводов питающих линий, определяются параметрами используемых электроприборов. Например, каким бы проводом вы не подключили обычную бытовую розетку, максимально допустимый ток для нее – 16 А, что указано в маркировке.
Для питания бытовых розеток с заземляющим контактом обычно используют автоматические выключатели типа C номиналом не выше 16 А, для бытового освещения и розеток без заземления – номиналом не выше 10 А. На линию электроплиты устанавливают выключатель номиналом не выше 40 А. Общий выключатель на вводе в квартиру или дом по номиналу должен на одну ступень превосходить выключатель на самой нагруженной линии. То есть на вводе в квартиру с электроплитой (40 А) устанавливают общий выключатель номиналом 50 А.
«Выбор правильного номинала по току – ключевой фактор эффективности автоматического выключателя. Если устройство периодически срабатывает, заменять его на «более мощное» нельзя ни в коем случае: это может привести к поражению током или к пожару. Нужно искать и устранять причину срабатывания, то есть неисправность в электросети или в нагрузке», – говорит Александр Илиницкий, руководитель информационно-аналитического отдела технического департамента IEK GROUP, одного из ведущих производителей и поставщиков электротехники и светотехники.
Защита от токов утечки
Автоматические выключатели защищают электросеть и подключённое к ней оборудование, а также в ряде случаев могут предотвратить пожар. Однако, вопреки распространённому заблуждению, они не обеспечивают безопасность человека при возникновении тока утечки, а также не защитят от вызванного утечкой тока пожара.
Для этой цели применяются устройства защитного отключения (УЗО) и автоматические выключатели дифференциального тока (АВДТ).

Устройство защитного отключения

В отличие от однополюсного выключателя, который может устанавливаться только на фазный питающий провод, УЗО коммутирует оба проводника – и фазный, и нейтральный. В его конструкцию входит схема, сравнивающая между собой ток в фазном и нейтральном проводниках. Если токи равны – утечки нет. Как только появляется хотя бы небольшая разница, устройство мгновенно срабатывает и разрывает цепь (одновременно оба проводника).
В жилых домах и квартирах используются УЗО с номинальным дифференциальным током утечки 10мА или 30мА. Исключением является так называемое противопожарное УЗО, которое устанавливается на вводе в дом или квартиру. Его основная функция – защита от пожаров, вызванных токами утечки. Два главных критерия выбора этого оборудования – селективность устройства (возможность установить задержку отключения) и высокий параметр номинального тока утечки (100-300 мА).
Как правило, УЗО монтируют не на каждую линию, а на группу линий. В квартире с несложной разводкой, например, такое устройство может быть установлено на группе линий для санузла, а также на группе розеток кухни или на группе линий, питающих холодные помещения (балконы, лоджии, неотапливаемые кладовые и т. д.). Более подробно с этими нормами можно ознакомиться в действующей редакции правил устройства электроустановок (ПУЭ).

Автоматические выключатели дифференциального тока

Это устройство представляет собой решение «два в одном» – автоматический выключатель и УЗО в общем корпусе. Автоматические выключатели дифференциального тока применяются в тех случаях, когда линия требует индивидуальной защиты. Например, для подключения водонагревателей, котлов, насосных групп и т. д. (подробнее см. ПУЭ). АВДТ используют, чтобы упростить схему и сэкономить место в электрощите, то есть не устанавливать отдельное УЗО и выключатель перед ним.

Заземление

В современных зданиях бытовая электросеть, помимо фазного (L) и нейтрального (N) проводов, имеет ещё и третий – защитный, PE («земля», ⏚). Как и у нейтрального, у него условно нулевой потенциал относительно фазного. На защитный проводник «заземляются» металлические корпуса и шасси электроприборов. В случае пробоя на корпус ток сразу течёт в защитный проводник («уходит в землю»), поэтому поражения потребителя не происходит.

Заземление + УЗО = гарантированная защита

Бытует мнение, что заземление и УЗО дублируют друг друга, однако это ошибка. В некоторых случаях – скорее дополняют, поскольку максимально эффективны именно в тандеме.
Например, при наличии заземления и отсутствии УЗО пробой на корпус вызовет короткое замыкание. Выключатель при этом сработает, но уже при большом токе и за 0,4 секунды. А если пробой неполный (т. е. изоляция повреждена частично и контакт токоведущих частей с корпусом плохой), то может вовсе не отключиться. УЗО в паре с заземлением сработает мгновенно и при токе утечки всего в 30 мА.

УЗО без заземления тоже недостаточно эффективно. В этом случае пробой на корпус сам по себе не приведет к отключению нагрузки, пока кто-то не дотронется до электроприбора. То есть он может оставаться под напряжением сколь угодно долго – ничто не будет сигнализировать об аварии.
Иногда возникают ситуации, когда УЗО спасает от серьезных последствий. Например, если случилась авария в системе водоснабжения и фазный провод попал в зону протечки, то под напряжением может оказаться мокрая стена или токопроводящая поверхность, контактирующая с водой. Контакт с ней грозит человеку поражением электрическим током. Но УЗО в этом случае сработает и предотвратит несчастный случай.

Противоположная ситуация – пробой на стояк водоснабжения в многоквартирном доме (например, у соседей сверху или снизу). В этом случае под напряжением окажутся смесители и струя воды из крана, а ток может потечь через пользователя на заземленный корпус бытовой техники в его квартире (стиральной машины и т. п.). УЗО окажется бесполезным, поскольку утечки во внутриквартирной проводке нет. А вот заземление спасёт, но только при одном условии: если в санузле организован контур уравнивания потенциалов (КУП).

Заземление в санузлах и влажных помещениях: контур уравнивания потенциалов
Многие наверняка обращали внимание, что от стояков холодной и горячей воды, чугунных и стальных ванн и некоторых других предметов в санузле отходят провода, которые подключены к некой распределительной коробке. К сожалению, назначение этой конструкции неизвестно не только большинству собственников жилья, но и многим приглашенным для проведения ремонта специалистам. Зачастую провода просто демонтируют, «чтобы не мешали». И это вполне может стать причиной трагедии.
Контур уравнивания потенциалов необходим в каждом влажном помещении дома и при этом должен быть исправен. Он замыкает между собой:

• металлические трубы;
• металлические корпуса сантехнического и другого оборудования, а также осветительных приборов;
• заземляющие контакты всех розеток во влажном помещении;
• арматурный каркас здания;
• защитный проводник в электрощитке (к которому от КУП должна быть проложена заземляющая линия).

Защита от прямого контакта с токоведущими частями: почему нужно соблюдать технику безопасности

Последний тип опасных ситуаций в жилом доме – прямой контакт одновременно с фазным и нейтральным проводниками. Ни УЗО, ни заземление в этом случае не помогут, выключатель тоже может не сработать (поскольку тело человека, особенно в одежде и обуви, имеет довольно большое сопротивление) или сработать поздно.

Однако при наличии всех необходимых технических средств защиты в исправном состоянии вероятность случайного возникновения подобных ситуаций крайне мала. Как правило, они становятся результатом таких нарушений техники безопасности, как работа с неисправным электрооборудованием, его ремонт лицами без необходимой квалификации, эксплуатация электроприборов в разобранном состоянии, монтажные и ремонтные работы в электросети под напряжением, в том числе с использованием непригодного инструмента и без средств индивидуальной защиты. Соблюдение правил и предписаний почти наверняка спасет от несчастного случая.

Современные средства защиты бытовых электросетей обеспечивают безопасность человека практически в любой ситуации, если при монтаже и эксплуатации электрооборудования соблюдаются действующие нормы и правила техники безопасности.

Защита электросети – реле контроля напряжения.

На сегодняшний день существует множество бытовых электроприборов, которые помогают нам в повседневной жизни. Однако, как и раньше, любой электроприбор зависит от перепадов напряжения, которые уменьшают его срок эксплуатации, либо вовсе выводят его из строя. Для обеспечения защиты от перепадов напряжения используются специальные электротехнические устройства, речь о которых пойдет в данной статье.

Одним из подобных устройств защиты является реле контроля напряжения. Так, например, модульное реле устанавливается в распределительный щит квартиры после вводного автоматического выключателя, а от него подается питание на распределительную шину. В случае, если нагрузка в квартире/доме более 15 А, то устанавливается пускатель (контактор), на катушку которого заводится питание от реле напряжения, а от него подается напряжение в сеть. Кроме того, существует специальные реле контроля напряжения, для подключения в розетку, которые обеспечивают индивидуальную защиту бытовых электроприборов. Такие «розетки» рассчитаны на подключение электроприборов мощность до 3,5 кВА.

Настройка приборов проста – необходимо при помощи отвертки (в механических устройствах) или при помощи кнопок (в электронных приборах) установить пределы перепадов напряжения, при которых может, согласно паспорта, работать бытовая техника. В основном эта цифра колеблется в таких пределах: для нижнего – 190-200 В, для верхнего – 240-250В. Кроме того, так же необходимо будет установить выдержку времени, в течение которого будет анализироваться напряжение. Если в течение заданного времени напряжение стабилизируется, то происходит замыкание контакта и осуществляется подача электропитания в распределительную сеть. Если же в заданный участок времени напряжение не нормализовалось, происходит повторный отсчет времени до тех пор, пока оно не восстановится.

К недостаткам данного прибора можно отнести:

• контакт реле размыкается сразу же при повышении или понижении заданных диапазонов напряжения, что приводит к мгновенному обесточиванию всей распределительной системы квартиры/дома;
• подача напряжения будет не возможна, пока не стабилизируется напряжение и не войдет в рамки, установленные в реле.

Стабилизаторы и нормализаторы напряжения являются отдельными устройствами с пропускной мощностью до 100кВА и обеспечивают бесперебойную работу бытовой техники и другого электрооборудования. Данные устройства в основном устанавливаются до квартирного электрощита и обеспечивают контроль напряжения всей распределительной сети. Как и в реле контроля напряжения данные устройства имеют верхний и нижний предел напряжения, однако эти пределы не задаются, а устанавливаются при изготовлении, например 187-265 В. Данные цифры означают что устройство будет стабилизировать напряжение в данном диапазоне и стремится к 220В. Однако нормализаторы напряжения, кроме заводских данных так же имеют погрешность стабилизации напряжения, которая может составлять от 1% до 10% и чем ближе к нулю уровень погрешности, тем ближе к нормальному напряжению будет отметка, но при этом устройство будет стоить дороже.

Данный тип устройств, кроме защиты от перепадов напряжения, так же включает в себя защиту от токов короткого замыкания, за счет установленных в нем автоматических выключателей. Исходя из всего выше сказанного, можно прийти к выводу, что при покупке этого прибора Вы приобретаете защиту от токов короткого замыкания, понижения и повышения напряжения. Так же во время его работы стабилизируется напряжение.

Но, не смотря на все его положительные стороны, основным недостатком данного устройства является его цена, которая формируется в зависимости от общей мощности, потребляемой электрооборудованием, а также от уровня погрешности нормализации напряжения.

Защита от скачков напряжения 220В для дома: типы устройств, стабилизатор

Резкие скачки напряжения возникают из-за несовершенных сетей электричества. К сожалению, предугадать время перепада нельзя. Единственное, что можно сделать — обезопасить свой дом. Ниже приведена информация о том, чем и как защитить сеть от скачков напряжения 220В дома.

Типы устройств, их установка

Применение в домашних условиях реле контроля нужно, если в электрической сети часто бывают ситуации, связанные с авариями на подстанции. Бытовая техника сильно страдает вследствие резких скачков напряжения. Особую опасность представляют перепады для компьютеров и другой бытовой техники, которую мы используем повседневно.

У многих подстанций есть трансформаторы, которые справляются с этой задачей при подаче качественной электроэнергии в сеть. Однако существует проблема, которая связана с халатным обслуживанием линий электропередач. Например, могут обвиснуть провода, и при ветреной погоде они будут соприкасаться, создавая замыкание. При обрыве нулевого провода также могут быть неприятные последствия.

Именно в таких ситуациях реле контроля отключит домашнюю сеть, если возникнет опасное напряжение. После стабилизации показателей реле автоматически включится, а подача электричества возобновится.

Самые распространенные типы таких устройств — автоматический выключатель (автомат) и устройство защитного отключения (УЗО).

Задача автоматического выключателя — контролировать силу тока в цепи, не дать возникнуть сверхтокам, так как их сила превышает допустимое значение для данной проводки. При увеличении силы тока до критических показателей, устройство мгновенно обесточивает участок сети, в котором есть проблема. Существует несколько разновидностей таких выключателей:

• Тепловые. При достижении определенных цифр, пластина «отпускает» пружину, а силовые контакты становятся расцепленными.
• Электромагнитные. Принцип работы примерно такой же, но разница лишь в использовании индуктивной катушки с магнитным сердечником.

У каждого из этих устройств есть свой запас надежности. Обычно ставят сразу два расцепителя, которые работают параллельно, дополняя друг друга.

УЗО определяет наличие тока утечки (разностный, дифференциальный). Последний ток появляется из-за нарушения изоляции провода фазы. Вследствие этого под напряжением оказываются внешние части корпуса. Если в этот момент к ним прикоснуться или взять в руки оголенный фазовый провод, то человек может сильно пострадать. От таких ситуаций может спасти УЗО.

Монтаж двух типов устройств проводится одинаково. При помощи специальной защелки можно прочно закрепить их на рейке внутри распределительного щита. Наличие дополнительных инструментов необязательно. Подсоединение проводов производится при помощи стандартного винтового зажима. Провод проводят между шляпкой винта и шайбой для фиксации, далее винт затягивают обыкновенной отверткой.

Реле в помощь от непредвиденных перепадов

Защита дома при помощи РН нужна тогда, когда напряжение в сети устойчиво, а скачки происходят достаточно редко. РН — устройство, которое может узнавать параметры тока и разорвать цепь тогда, когда возникает опасное напряжение. После нормализации работа электрической сети восстанавливается. Функция возобновления питания через определенный промежуток времени помогает увеличить срок службы бытовых устройств.

У РН небольшие габариты, низкая цена и хорошее быстродействие. Что касается недостатков, то РН не может сглаживать колебания электрической энергии. Чтобы максимально защитить сеть, следует установить несколько устройств.

Реле напряжения защищает сеть от недопустимых скачков, но не может уберечь от коротких замыканий. Эту функцию на себя берут автоматические выключатели.

Реле первого типа отличается сложной конструкцией. Установить его можно лишь при наличии некоторых знаний — такие устройства монтируют на входе в помещение.

Также следует знать, что реле напряжения бывают для одной и для трех фаз. В быту следует подключать однофазные, чтобы при колебании напряжения на 1 фазу не было отключения других. Реле с тремя фазами применяют для защиты двигателей и других потребителей.

Выбор устройства

Чтобы выбрать реле, нужно знать номинал электрического тока, который может пропустить через себя вводной автоматический выключатель. При пропускной способности выключателя 25А (5,5 кВт), рабочие характеристики должны быть выше — 32А (7 кВт).

При выборе марки не совсем правильно опираться на потребляемую мощность в сумме, так как реле, которое выдерживает ток 32А, может работать и с нагрузкой в 7 кВт при большей потребляемой мощности.

Установка

Существует стандартная, простая схема установки реле напряжения в распределительный щит. Его устанавливают после электрического счетчика, подключают к фазному проводу. Если происходит скачок за пределы нормальных значений, реле отсоединяет сеть от внутренней проводки и защищает дом или квартиру от скачков напряжения.

При суммарной мощности 7 кВт и более, производители настаивают на встраивание в рабочую схему дополнительного электромагнитного контактора, так как он способен разгрузить контакты РН самостоятельным разъединением силовой линии от общей сети. Реле контроля командует на отключение, катушка расцепляет контакты — и все отключается.

Безопасность сети

Каким образом можно создать такую защиту? Безусловно, можно произвести реконструкцию всей сети, пригласить опытных специалистов. Однако если в жилом доме такой вариант приемлем, то при наличии большого количества квартир, со всеми договориться об оплате работы вряд ли удастся.

Для ощутимой пользы РН, его рабочие параметры нужно правильно отрегулировать. Если применяется одно реле, то нужно ориентироваться на характеристики бытовой техники, которая чувствительна к перепадам.

Каждую группу приборов нужно подключать к своему реле напряжения. Настройка должна производиться индивидуально.

Напряжение в сети может отклоняться примерно на 10%.

При установке времени задержки возобновления питания, нужно опираться на эксплуатационные требования, которые предъявляются бытовой технике. К примеру, у некоторых холодильников задержка равна 10 минутам.

Для обеспечения максимально надежной защиты всех потребителей, нужно использовать схему с несколькими реле.

Сеть с тремя фазами: защита

Эффективно применять такую защиту для кондиционерного, компрессорного, холодильного оборудования, которое имеет электродвигательную нагрузку. Также часто применяются в устройствах, в которых нужно постоянно контролировать наличие полных фаз, качества напряжения.

Справка! Если такое реле установить на входе, то перекос одной из фаз приведет к тому, что обесточатся все потребители, которые имеют однофазное подключение.

Включение производят параллельно нагрузке. Далее производится управление катушкой пускателя на основе магнита. Таким образом, РН не зависит от мощности нагрузки. На выходах есть две группы независимых контактов, которые коммутируют нагрузку до 5А.

Стабилизаторы напряжения

Стабилизатор напряжения — электромеханический прибор, который преобразовывает входную электрическую энергию и позволяет поддерживать напряжение в сети в определенном диапазоне, если наблюдаются большие изменения напряжения и тока нагрузки.

Стабилизатор обеспечивает переход между источником тока и оборудованием. Приобретать и устанавливать лучше автоматику, потому что она не требует вмешательства человека. Они бывают нескольких типов:

1. Сетевые (для отдельных устройств, можно подключить к обычной розетке).
2. Магистральные (применяют для питания всех устройств в помещении, подключаются к электромагистрали).

Если говорить о задачах, которые решают эти стабилизаторы, то к ним относятся:

• Понижение повышенного напряжения или наоборот.
• Отключение питания при значительных перепадах в сети (ниже 160 или выше 255В).

Существуют также локальные стабилизаторы (подключаются к розетке) и стационарные (подключают к вводному силовому кабелю). Локальные применяют для защиты чувствительной техники. Стационарные — сложные устройства, которые сглаживают перепады во всей сети, спасают дорогую технику, автоматически отключают питание потребителей при перегрузке. Установка стабилизаторов такого типа рекомендуется, если напряжение несколько раз в сутки выходит за пределы 205-235В. Измерить его можно при помощи тестера.

Выбор

Практически все типы стабилизаторов можно применять в быту. Для окончательного выбора следует руководствоваться ключевыми характеристиками приборов. Ориентироваться нужно на:

• Фазность.
• Мощность.
• Активную нагрузку.
• Реактивную нагрузку.
• Запас мощности.
• Диапазон стабилизируемого напряжения.
• Точность стабилизации.
• Способ установки.
• Наличие информационного дисплея.

Выбирать его нужно, учитывая суммарную мощность домашних потребителей. У устройства должен быть запас мощности.

Подключение к стабилизатору бытовых нагревательных приборов нецелесообразно, так как они могут работать при нестабильном напряжении.

Как установить стабилизатор в щит

После того, как вы определились с типом защиты, можно приступать к установке. Чтобы самостоятельно установить стабилизатор напряжения, следует учитывать, что:

1. Комната должна хорошо вентилироваться и быть сухой.
2. Если изделие устанавливается в нише, позаботиться о том, чтобы отделочные материалы соответствовали требованиям безопасности.
3. Воздушный зазор между корпусом и стенами должен быть не менее 10 см во всех сторон.
4. Подставка должна выдерживать вес настенного корпуса.

В подключении устройства нет ничего сложного. Сзади него есть клеммная колодка на 5 разъемов. Очередность подключения следующая:

1. Вводные ноль и фаза.
2. Заземление.
3. Фаза и ноль на нагрузку.

Очень важно выбрать сечение кабеля по мощности и току. Правильную схему монтажа можно найти на корпусе продукции.

Стабилизатор и реле напряжения нужно встраивать в общую схему после счетчика, так как эти устройства являются потребителями.

Сети с тремя фазами: защита стабилизатором

Такие стабилизаторы защищают трехфазных потребителей. Отдельно на каждую фазу должен быть установлен однофазный стабилизатор. При таком подходе можно снизить затраты, а при просадке напряжения на одной фазе, устройство обесточит весь дом. Такая особенность ориентирована на защиту трехфазных электродвигателей.

Ознакомившись с представленной информацией, вы сможете учесть все тонкости при подборе защиты домашней сети от скачков напряжения. Безусловно, важна оценка угрозы. В зависимости от нее, нужно обеспечивать защиту — как отдельных приборов, так и всей домашней электросети.

Защита электрических сетей | elesant.ru

В разделе “Защита электрических сетей” вы найдете информацию о системах электропитания, системах заземления, системах защиты от токов короткого замыкания и токов утечки в электрических сетях различного типа. Заземление, зануление и защитное отключение как способы защиты от прямого и косвенного прикосновений.

---

Заземление предназначено для защиты человека и электропроводки в аварийных ситуациях. В этой статье я подробно остановлюсь на заземлении, поговорим про системы заземления TN, TT, TN-C, TN-S, TN-C-S и IT, их различиях и особенностях применения в электрических сетях квартиры и дома.

Подробнее…

В этой статье поговорим какой должна быть электропроводка ванной, зоны электробезопасности и о требованиях электробезопасности к электропроводке в ванной комнате.

Подробнее…

Основным элементом защиты электрических сетей являются автоматы защиты. Без автоматов защиты любая электрическая сеть не только не примется в эксплуатацию, но и реально опасна для жизни. В этой статье попробую разобраться, от чего защищают автоматы защиты, как автоматы защиты квалифицируются, где автоматы защиты устанавливаются и как они крепятся. В конце статьи приведу несколько электрических схем квартирной электропроводки с обозначенными автоматами защиты для отдельных групп энергопотребителей.

Подробнее…

В этой статье поговорим о базовом понятии в электротехнике, а именно, система электропитания переменным током. Не забудем о системах заземления в схемах электропитания жилых, бытовых и иных помещений. Соединение трансформаторов звезда и треугольник. Системы заземления электрических сетей.

Подробнее…

Продолжая тему безопасности в электрике, поговорим об устройстве защитного отключения или сокращенно УЗО. УЗО устанавливается в электрические сети для защиты человека от токов утечки и предотвращения возгораний. УЗО выбирается отдельно для каждой электрической линии, и подбираются по номинальному току нагрузки и номинальному току отсечки.

Подробнее…

В этой статье речь пойдет о системе уравнивания потенциалов. Что такое система уравнивания потенциалов, для чего она нужна, как сделать систему уравнивания потенциалов и какими нормативными документами создание системы уравнивания потенциалов регламентируется, на все эти вопросы я попробую дать ответ в этой статье.

Подробнее…

Любое прикосновение человека к оголенным проводам, находящимся под напряжением и токопроводящим элементам электропроводки (металлическим корпусам, трубами) оказавшимися под напряжением приводит к поражению электрическим током. В этой статье поговорим про защиту человека от поражения электрическим током, а также что такое прямое и косвенное прикосновения.

Подробнее…

Здравствуйте уважаемые читатели. Решил продолжить тему защиты электрических сетей, а именно продолжить разговор об устройстве защитного отключения (УЗО). В этой статье речь пойдет о функциях и принципе действия устройства защитного отключения (УЗО).

Подробнее…

О защите от перенапряжения в частных домах (квартирах): схема подключения

Довольно часто происходят поломки электрической бытовой техники, ведь любой электротехнический агрегат при создании рассчитывается на работу с определенным уровнем электроэнергии, т.е. на конкретные показатели силы и напряжения тока в сетях подключения. Поэтому при превышении этих норм может случиться аварийная ситуация.

Последствия перенапряжения в условиях частного дома

Использование дорогостоящей домашней техники, агрессивные природно- атмосферные явления, не слишком высокий уровень прокладки линий электропередач делает жизненно необходимым для собственников квартир и домов принятие мер по защите от перенапряжения электросетей в частном доме и минимизации возможных последствий.

Откуда возникает перенапряжение

Планировка и строительство многих многоэтажек еще пару десятков лет назад производилась без прицела на сегодняшнее многообразие бытового электрооборудования: микроволновки, многокамерные холодильники, утюги высокой мощности и другие приборы, имеющие электрическое питание. Поэтому максимумы потребления электричества по утрам и вечерам пагубно влияют на работу всей электросети в любом жилище.

Электричество, текущее по кабелю или проводу, неспособному выдерживать такую нагрузку, способствует их ненормальному нагреву в дневные часы и охлаждению в вечерние. В силу законов физики, проводник ослабевает, поскольку он делается то шире, то уже. Контакты в щитке на первых этажах или в едином вводно-распределяющем устройстве в доме заметно ослабевают. Также нулевые контакты могут отгореть, что приводит к перепаду напряжения от 110 до 360 вольт на всех этажах, выше этажа с перегоревшими контактами.

Перенапряжение в электросети может произойти в результате попадания молниевого разряда в линию электропередач, подстанцию или элементы дома, при этом сила тока просто огромная, порядка 200 килоампер. При попадании в молниеприемник и дальнейшем прохождении молнии по контуру заземления в проводниковых материалах возникает электродвижущая сила, измеряемая в киловольтах.

Также вызвать резкий скачок напряжения могут сварочные работы или одновременное включение многими соседями электроприборов или подключение/отключение мощного потребителя. Для защиты дорогостоящей электротехники и всего частного дома необходима защита от перенапряжения в сети.

Особенности защиты домашней электропроводки

Организация защиты от возникающего высокого напряжения – один из ключевых вопросов при прокладке электросети в жилом доме. Осуществляется она с помощью особых трансформаторов и фильтров сети. Во многих домах на этажных щитках устанавливаются автоматические выключатели, которые защищают от электротоков при коротком замыкании и временных перегрузок.

Когда возможна высокая нагрузка, все устройства, защищающие сети от повышенного напряжения, должны иметь приспособления для автоотключения и выключатели, реагирующие на изменения показателей тока. Как правило, самая надежная защита от подобных скачков ставится на входном силовом проводе, поскольку именно он испытывает наибольшее воздействие во время пиков нагрузки.

Схема защиты от перенапряжения домашней электросети бывает простой и многоуровневой. Простая – представлена в основном реле перенапряжения в этажных щитках, а многоступенчатая (комбинированная, защищающая как от бытовых скачков напряжения, так и от импульсных, при грозах) – УЗИП, т.е. устройства защиты от импульсных перенапряжений. Такие устройства наиболее часто встречаются в частных домах.

Устройство защиты от импульсного перенапряжения

Обратите внимание! Электронные приборы выходят из строя как из-за повышенного, так и из-за пониженного напряжения в сети (например, холодильники тяжело запускаются, что негативно сказывается на их дальнейшей работе).

Изоляционные слои домашних электросетей рассчитаны, как правило, на стандартные 220в, поэтому, если напряжение возрастает многократно, в диэлектрическом слое проскакивает искра, которая может спровоцировать электродугу и дальнейшее возгорание.

Чтобы не допустить негативных последствий, применяют следующие защиты, функционирующие по таким принципам:

• при резком внеплановом повышении напряжения происходит отключение электросхемы в доме или в квартире;
• вывода полученного сверхнормативного электрического потенциала от электроприборов путем перевода его в земляной контур.

Если напряжение поднимается незначительно (например, до 380 вольт), на помощь приходят различные стабилизаторы. Однако их защитные возможности довольно ограничены – они больше рассчитаны на поддержание заданных рабочих значений в электросетях.

Стабилизаторы напряжения применяются для поддержания рабочих параметров электросети

При проектировании защиты для частного дома рассматривают различные конструкционные решения и их технические характеристики. Необходимо учитывать принципы формирования базы ограничителей перенапряжения (опн). Например, газонаполненные разрядники после того, как импульс прошел, пропускают через себя т.н. сопровождающий ток, напряжение которого сопоставимо с коротким замыканием. По этой причине они сами могут быть источником возгорания, и их нельзя применять для защиты от электрического пробоя.

Для домашних сетей чаще всего применяют варисторное устройство защиты (полупроводниковые резисторы) – реостаты, скомпанованные из варисторных «таблеток» из смеси оксидов цинка, висмута, кобальта и других. При штатном функционировании электросети такой автомат защиты допускает микроскопические утечки, а при проходе импульса повышенной вольтажности – способен мгновенно перестроиться на режим «туннеля» и «спустить» больше тысячи ампер за очень короткий промежуток времени, поскольку сопротивление на этом приспособлении снижается с возрастанием силы тока, после чего происходит быстрое возвращение к штатной «боевой готовности».

Варисторные таблетки невелики по размеру

Классы стойкости электропроводки

Все электроприборы в бытовых зданиях разделяется по четырем основным категориям, в зависимости от максимально выдерживаемого перенапряжения:

• IV категория – до 6 киловольт;
• III категория – до 4 киловольт;
• II категория – до 2,5 киловольт;
• I категория – до 1,5 киловольт.

В соответствии с этими категориями выстраивается система защиты, которая сокращенно называется узо (устройство защитного отключения) с защитой от перенапряжения, в целях маркетинга их чаще всего называют ограничителями, используют и другие наименования. Ограничители монтируются по ходу движения возможного импульса. Так, на участке от вводного щитка идет 6-киловольтный импульс, в первой зоне он снижается ограничителем перенапряжения до 4 киловольт, в следующей зоне он падает до 2,5 киловольт, а в жилой зоне с помощью УЗИП III категории потенциал импульса снижают до 1,5 киловольт. Устройства защиты всех классов функционируют в комплексе, последовательно понижая потенциал до нормальных значений, с которыми легко справляется изоляция домашней электропроводки.

Важно! При неисправности хотя бы одного из звеньев этой защитной цепочки может возникнуть электропробой в изоляции, что приведет к выходу конечного электроприбора из строя. Поэтому необходимо периодически проверять исправность каждого элемента устройств защитного отключения.

Основные устройства системы защиты

Один из лучших способов спасти электросеть от скачков напряжения – монтаж стабилизатора, подходящего по техническим характеристикам. Это недешевые устройства, и не всегда они используются, поскольку напряжение в сетях и так бывает достаточно стабильным.

Также устранить нестабильность в работе сети помогают реле контроля напряжения. При обрыве нулевой жилы и замыкании в провисших кабелях такое реле способно включить защитные функции даже быстрее стабилизатора, нужно лишь 2-3 миллисекунды.

Реле контроля напряжения помогает справиться с импульсами в сети

Такие реле очень компактны – для монтажа они требуют меньше места, чем стабилизаторы, легко ставятся на простейшую din-рейку, кабеля подключаются элементарно (в отличие от монтажа стабилизаторов, когда вынужденно вклиниваются в электросеть или устанавливают особый короб для него). Стабилизаторы заметно гудят, поэтому в жилых помещениях их устанавливать нежелательно, а вот реле работают практически бесшумно. Кроме того, аппараты, контролирующие разность электрических потенциалов, потребляют очень мало электричества. Цена на такие реле в несколько раз ниже тех, что сложились на стабилизаторы.

Принцип работы реле контроля состоит в том, что при постоянном поступлении электротока устройство определяет разность потенциалов и сравнивает ее с допустимыми значениями. Если показатели в норме, ключи остаются открытыми, и ток продолжает течь по сети. Если же проходит мощный импульс, происходит моментальное закрытие ключей и отключение подачи электроэнергии потребителям. Такая быстрая и однозначная реакция помогает обезопасить все подключенные бытовые агрегаты.

Дополнительная информация. Возвращение в штатный режим происходит с некоторой задержкой, регулируемой таймером. Это необходимо для того, чтобы крупные электроприборы, такие как холодильники, кондиционеры и другие, включились с соблюдением правил и технической настройкой.

Подключение реле производится по фазному кабелю, при этом нуль-кабель включается во внутреннюю схему для питания энергией.

Схема подключения реле контроля потенциалов

Имеется два способа: сквозное подключение (по прямой) или с использованием прибора – контрактора для коммуникации. Оптимально подключать релейный механизм до подключения счетчика, чем обеспечится и его защита от перенапряжения. Однако, при наличии на приборе учета пломбы придется монтировать реле за ним.

Импульсные перенапряжения в электросети частных домов возникают из-за грозы с молниями или коммутационных скачков. Для безопасности электропроводки применяются специальные устройства УЗИП. Как правило, это ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН), стабилизаторы и реле контроля потенциалов. Конечно, обустройство такой системы – мероприятие затратное, однако его стоимость гораздо ниже дорогих электробытовых приборов.

Видео

Защита от неисправностей в бортовой электросети автомобиля Novacom Wireless

Блок защиты предназначен для предотвращения выхода электроприборов автомобиля из строя.

В автомобилях, имеющих неисправности в электрооборудовании, напряжение бортовой сети может содержать импульсы до 250 В, а, в случае выхода из строя реле-регулятора, постоянная составляющая может доходить до 90 В с кратковременным подъёмом до 120 В. Сильнейшие импульсы возникают при отключении массы аккумулятора автомобиля при работающем двигателе. При этом в автомобилях с дизельными двигателями неисправность может быть не обнаружена сразу, а через несколько секунд уже все электрооборудование автомобиля может выйти из строя. Такая же судьба будет ожидать и приборы, установленные в автомобиле в случае возникновения неисправностей в бортовой сети.

Для предотвращения выхода приборов из строя и снижения уровня помех, распространяющихся по цепи питания, выпускается устройство защиты приборов от неисправностей в бортовой электросети автомобиля.

Схема подключения блока защиты

Блок защиты фильтрует помехи наносекундной и микросекундной длительности и отключает выходное напряжение при превышении уровня входного напряжения 32 В. Таким образом, на выходе устройства защиты в случае выхода из строя реле-регулятора выходное напряжение будет близко к 0 В. Этим описываемое устройство отличается от большинства присутствующих на рынке устройств защиты, выполняющих функцию стабилизаторов-ограничителей выходного напряжения. В результате блок защиты не нагревается при перенапряжении на входе, не генерирует помех и не выходит из строя – в то время как устройства защиты иных производителей либо перегреваются и выходят из строя (линейные ограничители-стабилизаторы), либо генерируют мощные помехи (импульсные ограничители-стабилизаторы) и тоже через некоторое время выходят из строя.

Технические характеристики

Входное напряжение допустимое (неразрушающее значение)	от -250 В до +250 В
Входное напряжение (пропускаемое на прибор)	от +8 В до +32 В
Рабочий ток, пропускаемый на прибор	до 0,8 А
Размеры (с учётом защитной оболочки)	115х14х18 мм
Длина проводов для подключения, мм	100
Вес с проводами, г	18

США представляет план по защите энергосистемы от иностранных хакеров

Белый дом представил во вторник 100-дневный план, предназначенный для защиты энергосистемы США от кибератак, главным образом путем создания более тесных отношений между агентствами национальной безопасности США и частные коммунальные предприятия, управляющие электрической системой.

Этот план является одним из первых крупных шагов к выполнению обещания администрации Байдена срочно улучшить киберзащиту страны. Национальная система власти очень уязвима для взлома и является мишенью для противников из национальных государств, стремящихся противостоять Соединенным Штатам.С. преимущество в обычной военной и экономической мощи.

«Соединенные Штаты сталкиваются с хорошо задокументированной и все возрастающей киберугрозой со стороны злоумышленников, стремящихся отключить электричество, которое американцы используют для питания наших домов и предприятий», – заявила министр энергетики Дженнифер Гранхольм.

Хотя план заявлен как 100-дневный спринт, который включает в себя серию консультаций между коммунальными предприятиями и правительством, по мнению экспертов, для его полной реализации, вероятно, потребуются годы.Он попросит коммунальные службы оплатить и установить технологию для более эффективного обнаружения взломов специализированных компьютеров, которые управляют энергосистемами страны, известными как системы промышленного управления.

Edison Electric Institute, торговая группа, представляющая все электрические компании, принадлежащие инвесторам США, высоко оценила план Белого дома и внимание администрации Байдена к кибербезопасности. «Учитывая изощренные и постоянно меняющиеся угрозы, исходящие от злоумышленников, электрические компании Америки по-прежнему сосредоточены на обеспечении безопасности систем промышленного управления, которые управляют энергосистемой Северной Америки», – сказал президент EEI Том Кун.

В то время как в раннем проекте предлагалось помочь мелким коммунальным предприятиям и сельским кооперативам оплачивать новый мониторинг, окончательная версия более расплывчата относительно того, будут ли деньги поступать от федерального правительства или будут переданы потребителям в виде более высоких счетов за коммунальные услуги. Крупные коммунальные предприятия часто имеют сложные группы безопасности и платят за передовые технологии мониторинга, но неясно, насколько с энтузиазмом меньшие компании возьмут на себя расходы на дополнительную безопасность.

Правительство примет предложения от коммунальных предприятий в течение 21 дня о способах стимулирования участия в добровольных усилиях в соответствии с деталями плана, описанными лицом, знакомым с ним.

В окончательном плане также опускается проект предложения по усилению безопасности цепочки поставок для сетевых компонентов путем запроса списка рекомендованных поставщиков оборудования. Теперь администрация планирует запросить у коммунальных предприятий предложения по улучшению.

Эксперты

говорят, что инициативы по повышению безопасности электрической сети США на годы отстают от более известных усилий по защите центров обработки данных и корпоративных систем. В то же время хакеры из России, Китая, Ирана и Северной Кореи начинают все более агрессивные атаки на U.Энергетические компании С. надеются установить вредоносное ПО, которое может оставить города в неведении.

Согласно новому плану, владельцы и операторы электрических сетей теперь должны «усилить свои возможности по обнаружению, смягчению последствий и судебной экспертизе», согласно заявлению Министерства энергетики. Им также необходимо будет поделиться информацией с федеральным правительством, если что-то случится с их системами. Приоритетным сайтам необходимо будет определить и сообщить о своих технологических возможностях, недостатках и требованиях в течение 45 дней после запуска.

CISA, Агентство по кибербезопасности и безопасности инфраструктуры, создаст группу из представителей правительства и агентств для координации анализа между правительством и частным сектором.

«Безопасность американского народа зависит от устойчивости критически важной инфраструктуры нашей страны», – сказал исполняющий обязанности директора CISA Брэндон Уэльс в заявлении. Партнерство «окажется ценным пилотным проектом, поскольку мы продолжаем нашу работу по обеспечению безопасности систем управления производством во всех секторах».

– При содействии Шона Кортни и Джоша Сола

(История обновляется с ответом Эдисонского электрического института в пятом абзаце).

Прежде чем оказаться здесь, он находится на терминале Bloomberg.

УЧИТЬ БОЛЬШЕ

План Белого дома по защите энергосистемы США от кибератак

Белый дом, как сообщается, быстро продвигается вперед с планом по усилению безопасности энергосистемы США от хакерских атак.

Согласно Bloomberg , у администрации Байдена есть план радикального улучшения того, как электроэнергетические компании защищаются от атак со стороны стран, которые считаются противниками в киберпространстве, таких как Россия, Иран, Северная Корея и Китай.

Шестистраничный черновик плана, составленный Советом национальной безопасности, как утверждается, стимулирует энергетические компании к защите сети и надеется ускорить обнаружение попыток взлома с помощью оборудования для мониторинга и лучше синхронизировать информацию об угрозах.

Сообщается, что топ-менеджеры, работающие в электроэнергетике, были проинформированы о плане в прошлом месяце в частном порядке от министра энергетики США Дженнифер Гранхольм и заместителя советника по национальной безопасности Энн Нойбергер. Есть надежда, что согласно плану правительство и отрасль будут более тесно взаимодействовать друг с другом, улучшая взаимодействие, связанное с проблемами кибербезопасности, и координируя ответные меры, когда это необходимо.

Электросеть считается наиболее важной инфраструктурой для защиты от атак, поскольку от нее зависят все другие общественные службы.Но со временем эта инициатива будет распространена на другие критически важные секторы, такие как нефтеперерабатывающие заводы, трубопроводы и муниципальные системы водоснабжения.

Повышение способности утилит защищаться от хакеров является сложной задачей.

Для большинства предприятий самое важное, что нужно поддерживать, – это «конфиденциальность», то есть не допускать попадания данных в руки посторонних.

Однако когда дело доходит до коммунальных предприятий, таких как электросеть США, первостепенной проблемой является «доступность» – поддержание услуг для населения.

Это неизбежно может повлиять на принятие решений, когда дело доходит до кибербезопасности. Для большинства организаций установка исправления безопасности для устранения недостатков программного обеспечения не составляет труда. Но если компьютерная система необходима для обеспечения электричества в городе, можно разумно задать вопрос о том, стоит ли риск применения заплатки.

И, конечно, просьба к поставщикам электроэнергии усилить их безопасность не обойдется дешево – что может означать более высокие счета за электроэнергию для потребителей.

Что не подлежит обсуждению, так это то, что в прошлом были атаки на электросети.

Пожалуй, самое известное, что некоторые части Украины были погружены в темноту после того, как у них было отключено электричество – атака, в которой обвиняли российских хакеров, спонсируемых государством.

---

Примечание редактора: Мнения, выраженные в этой статье гостя, принадлежат исключительно автору и не обязательно отражают точку зрения Tripwire, Inc.

Лучший способ защитить электрическую сеть США – использовать открытый исходный код

Недавно президент Дональд Трамп подписал указ о защите электросетей США от кибератак путем блокировки импорта энергетического оборудования от «иностранных противников». Предположительно, сюда входят Россия, Иран и, что самое главное, Китай. Есть только одна проблема: подавляющее большинство высококачественного электрооборудования производится за пределами США.

В частности, Китай является лидером в области передовых технологий электросетей. Государственная электросетевая корпорация Китая (SGCC), крупнейшая в мире энергетическая компания, строит первые электрические линии постоянного тока сверхвысокого напряжения (UHVDC), которые могут выдерживать более миллиона вольт. Китай делает это в партнерстве со швейцарско-шведской группой ABB. Швейцария и Швеция тоже «иностранные противники»?

Мы не знаем. Хотя Трамп объявил это чрезвычайной ситуацией в стране, министр энергетики и другие должностные лица кабинета министров должны решить, какое электрическое оборудование может подпадать под запрет.Мировые энергетические компании пытаются понять, что на самом деле означает указ Трампа.

Это реальная проблема, потому что, как отметил в интервью исполнительный директор LF Energy Шули Гудман: «США потеряли почти все возможности для создания большого высоковольтного оборудования, такого как трансформаторы. Наша электросеть очень зависит от импорт “. LF Energy – это инициатива в области электроэнергетики и энергосистем с открытым исходным кодом. Его задача – создавать и поддерживать программное обеспечение с открытым исходным кодом для всех электрических компаний.

Но, хотя мы не можем волшебным образом превратить США обратно в производственный центр, есть способ сделать иностранное электрическое оборудование более безопасным. Видите ли, Гудман заметил: «Это не полностью аппаратная проблема. Нам нужно изучить поверхность атаки и определить, в чем заключается риск. Проблема заключается в встроенном в эти системы микропрограммном обеспечении».

Даже когда оборудование собирается в США, Джефф Пак, старший инженер по продукту и эксперт по кибербезопасности компании POWER Engineers, заметил: «В каждом компоненте будет что-то, будь то микросхемы памяти, платы или процессорные микросхемы, которые производятся. в чужих землях.«

При сегодняшнем производстве, основанном на глобальной цепочке поставок, трудно« покупать американское ». Поэтому, Гудман считает, что нам следует обратить внимание на открытый исходный код микропрограмм и программного обеспечения оборудования:

« Более целенаправленным и долгосрочным решением было бы чтобы открыть исходный код всего стека. По сути, это означает запрет на использование черных ящиков в сети, будь то высокое, среднее или низкое напряжение. И поскольку любое устройство, подключенное к сети, может быть уязвимостью безопасности, нам необходимо создать путь к полной прозрачности.Разумнее было бы признать, что любое оборудование со встроенным проприетарным программным обеспечением (так как оно не может быть доступно или проверено) представляет собой реальную угрозу для энергосистемы ».

Это также долгосрочное решение, поскольку, как заметил Гудман, «не имеет значения, производится ли оборудование в тех странах, которые мы сегодня считаем противниками. Большие вложения в оборудование делаются с 50-летним интервалом – сегодняшние друзья могут быть завтрашними врагами. Злоумышленник может получить доступ к черным ящикам всех OEM-производителей и атаковать их, независимо от того, являются ли они национальным государством или крупной энергетической компанией.Мы хотим, чтобы сеть соответствовала требованиям завтрашнего дня. Единственный способ сделать это – использовать открытый исходный код, в открытом сообществе, с открытым управлением и полной прозрачностью ».

Некоторые считают, что мы могли бы защитить нашу энергосистему, потребовав использовать« ретро », то есть аналог или руководство – технологии в электрических сетях США. Хотя Закон об обеспечении безопасности энергетической инфраструктуры (SEIA) предписал опробовать этот метод, этот подход, основанный на прошлом, вряд ли даст какой-либо долгосрочный ответ.

Goodman пришел к выводу: «Учитывая возросшую напряженность между США, Россией и Китаем, ограничение использования любых технологий черного ящика от любого поставщика имеет больше смысла.Если злоумышленник хочет использовать уязвимости, все черные ящики угрожают сети, независимо от уровня напряжения ».

Поскольку американские компании не собираются в ближайшее время строить новое высокопроизводительное электросетевое оборудование, переход на открытый исходный код будет действительно единственный путь вперед. Для обеспечения подлинной безопасности вам необходимо точно знать, что работает внутри вашего оборудования, а это означает программное обеспечение с открытым исходным кодом.

Связанные истории:

Защита энергосистемы Америки от внешних угроз

По любым меркам, наша страна и ее лидеры сталкиваются с беспрецедентными проблемами, вызванными пандемией коронавируса.Одна из таких проблем – безопасность наших цепочек поставок. От средств индивидуальной защиты до аппаратов ИВЛ, оборудования для чистки и стерилизации и множества фармацевтических препаратов – мы зависим от других стран в удовлетворении этих потребностей, в том числе от недружественных субъектов, таких как Китай.

К сожалению, мы также зависим от подобных народов в отношении абсолютного императива современной жизни. Энергосистема Америки, которая снабжает электричеством, протекающим через наши дома, предприятия и сообщества, работает на компонентах, которые часто производятся за границей.

Более того, некоторые из тех же иностранных держав, которые производят эти компоненты, годами нацелены на нашу сеть, в основном посредством кибератак.

Опасность для нашей страны не может быть более очевидной. Представьте, если бы в результате этой небезопасности или этих кибератак наша сеть вышла из строя во время недавнего пика пандемии коронавируса в Нью-Йорке. Представьте себе влияние только на больницы. Результат был бы катастрофическим. Подобные перебои в электроснабжении могут иметь серьезные последствия для всех остальных институтов нашего общества.

Очевидно, что такое положение дел ставит под угрозу нашу национальную и экономическую безопасность, и, к счастью, президент Трамп и его администрация полностью осознают эту опасность. Я аплодирую президенту за прямое обращение к этому вопросу и за подписание Указа о защите системы оптовых мощностей США от внешних угроз.

Первый шаг должен включать выявление уязвимостей к этим угрозам, чтобы ОР дал указание провести соответствующую оценку всей основной системы. После проведения такой оценки проблемы могут быть устранены, и владельцы активов – государственные или частные – могут при необходимости заменить, изолировать или контролировать затронутое оборудование.

Второй и ключевой шаг позволяет понять суть проблемы, устраняя сами угрозы.

К сожалению, из-за действующих правил государственных закупок, десятки миллионов долларов контрактов присуждаются участнику, предложившему самую низкую цену, включая участников торгов за рубежом, что оставляет нашу энергетическую инфраструктуру уязвимой для иностранных субъектов, укрывающих злонамеренный умысел.

Организация президента ликвидирует эту уязвимость. Он запрещает использование системного оборудования большой мощности из любой страны или страны, считающейся иностранным противником, выход из строя которого может угрожать национальной безопасности, и допускает использование только защищенных компонентов от американских компаний и других надежных источников.

Наконец, Президент поручил мне и моим коллегам создать рабочую группу для выполнения этой работы. Как министр энергетики для меня большая честь возглавить это мероприятие. Министерство энергетики (DOE) будет тесно сотрудничать с нашими партнерами в министерствах торговли, обороны, внутренней безопасности и внутренних дел, а также с Управлением управления и бюджета, директором национальной разведки и руководителями любых другие агентства, которые Министерство энергетики может назначить после консультации с министрами обороны и внутренних дел.Наша цель будет заключаться в том, чтобы обеспечить полную интеграцию соображений национальной безопасности в политику правительства в области энергетической безопасности и кибербезопасности.

Совершенно очевидно, что президент осознает растущие угрозы для нашей энергетической инфраструктуры со стороны иностранных игроков. Его последнее действие значительно укрепляет нашу оборону благодаря общегосударственному подходу, направленному на поражение их всех и сохранение света в Америке.

Оценка угроз американской энергосистеме | Энергия, устойчивость и общество

Геомагнитные бури

Геомагнитные бури вызваны корональными выбросами массы (CME) – массивными выбросами плазмы, выброшенной из солнечной короны.Плазма – четвертое фундаментальное состояние материи, состоящее из свободных электронов и положительно заряженных ионов. Солнце, как и все звезды, представляет собой плазму.

Корональные выбросы массы часто происходят во время солнечных вспышек, но каждая может иметь место и в отсутствие другой. Последние испускают излучение во всех диапазонах электромагнитного спектра (например, белый свет, ультрафиолетовый свет, рентгеновские лучи и гамма-лучи) и, в отличие от CME, влияют немногим больше, чем на радиосвязь.

CME достигает Земли за несколько дней.С другой стороны, излучение от солнечных вспышек достигает 8 мин.

Корональные выбросы массы переносят сильное магнитное поле. Если буря проникает в магнитосферу Земли, она вызывает быстрые изменения конфигурации магнитного поля Земли. Электрический ток генерируется в магнитосфере и ионосфере, создавая электромагнитные поля на уровне земли. Движение магнитных полей вокруг проводника, то есть провода или трубы, вызывает электрический ток. Чем длиннее провод, тем больше усиление.Индуцированный ток похож на постоянный ток, который электрическая система плохо переносит. Наша сеть построена на базе переменного тока. Избыточный ток может вызвать падение напряжения или, что еще хуже, привести к необратимому повреждению больших трансформаторов.

Ток, протекающий через высоковольтные трансформаторы во время геомагнитного возмущения, можно оценить с помощью моделирования шторма и данных сети передачи [7]. По этим результатам можно оценить уязвимость трансформатора к внутреннему нагреву.

Крупнейшая зарегистрированная геомагнитная буря произошла 1-2 сентября 1859 года – событие Кэррингтона, названное в честь английского астронома-любителя Ричарда Кэррингтона.Полярные сияния были замечены на юге вплоть до Карибского моря. Туристов в Скалистых горах разбудило вскоре после полуночи «полярное сияние, такое яркое, что можно было легко прочитать обычный шрифт. Некоторые из участников настаивали на том, что было светло, и начали готовиться к завтраку »[8]. Телеграфные провода передавали операторам электрический ток и приводили к возгоранию.

В мае 1921 года произошло еще одно сильное геомагнитное возмущение (GMD) – железнодорожный шторм. По оценкам Национальной академии наук, если этот шторм случится сегодня, он может нанести ущерб в размере 1–2 триллиона долларов, а полное восстановление может занять 4–10 лет [9].

Основанием для этого утверждения является презентация Дж. Каппенмана из Metatech, калифорнийской инженерно-консультационной фирмы Goleta, представленная в рамках семинара NAS по космической погоде под названием «Будущие решения, уязвимости и риски» 23 мая 2008 г. Моделирование утверждает, что шторм 1921 года мог повредить или разрушить более 300 трансформаторов в США и оставить без электричества 130 миллионов человек [10]. В другом месте Каппенман заявляет, что в худшем случае геомагнитные возмущения могут мгновенно вызвать потерю более 70% электроснабжения страны [11].

В марте 1989 года геомагнитная буря вызвала обрушение электросети в Квебеке, в результате чего 6 миллионов человек остались без электричества на 9 часов. NERC (Североамериканский совет по надежности электроснабжения), саморегулируемая торговая организация, созданная электроэнергетической отраслью, утверждает, что отключение электроэнергии произошло не из-за перегрева трансформаторов от геомагнитно-индуцированного тока, а из-за почти одновременного отключения семи реле. и это правильно [12]. Быстрое падение напряжения (в течение 93 с), вероятно, предотвратило тепловое повреждение трансформатора.Однако тот же шторм разрушил главный трансформатор на атомной электростанции Салем в Нью-Джерси [13]. Ураган Hydro-Quebec 1989 года был в 10 раз сильнее, чем ураган на железной дороге 1921 года [14].

В отчете Lloyd’s за 2013 год говорится, что экстремальная геомагнитная буря на уровне Кэррингтона почти неизбежна в будущем. Используя свои собственные модели и симуляторы, он подвергает риску население США от 20 до 40 миллионов с отключениями на срок до 1-2 лет [15].

Из-за географического расположения и проводимости земли риск повреждения трансформатора в одних округах США в 1000 раз выше, чем в других.Самый высокий риск для округов вдоль коридора между Вашингтоном и Нью-Йорком [16].

Первое письменное сообщение о солнечной буре, возможно, находится в книге Иисуса Навина. Письменные сообщения о слуховых наблюдениях греков и римлян начинаются в 371 году до нашей эры.

Шторм на уровне Кэррингтона едва не коснулся Земли в 2012 году [17]. НАСА выпустило видео о CME [18]. Ранее считавшееся событием 1 случай на 100 лет, вероятность того, что ураган интенсивности Кэррингтона обрушится на Землю, недавно оценивался на уровне 12% за десятилетие [19].

Смягчение последствий

Комиссия EMP в своем отчете за 2008 год обнаружила, что нецелесообразно пытаться защитить всю систему электроснабжения или даже все дорогостоящие компоненты. Однако он призвал разработать план, предназначенный для сокращения времени восстановления и восстановления и минимизации чистого воздействия события [20]. Это будет достигнуто за счет «укрепления» сети, то есть действий по защите национальной электрической системы от сбоев и коллапсов, естественных или искусственных [21]. Экранирование осуществляется с помощью ограничителей перенапряжения и аналогичных устройств [22].Стоимость укрепления сети, согласно нашей таблице данных Конгресса США по EMP, составляет 3,8 миллиарда долларов.

Укрепления сети не было.

Комиссия и организация, отвечающие за государственную политику по защите сети, – это FERC и NERC. FERC (Федеральная комиссия по регулированию энергетики) – независимое агентство в составе Министерства энергетики. НКРЭ, агентство саморегулирования, созданное электроэнергетической отраслью, было переименовано в Североамериканскую корпорацию надежности электроснабжения в 2006 году.

В июне 2007 года FERC предоставила NERC юридические полномочия по обеспечению соблюдения стандартов надежности для основной энергосистемы в США. FERC не может предписывать какие-либо стандарты. FERC имеет право только просить NERC предложить стандарты защиты сети.

Позиция НКРЭ в отношении GMD заключается в том, что угроза преувеличена.

В отчете НКРЭ за 2012 г. утверждается, что геомагнитные бури не вызовут повсеместного разрушения трансформаторов, а вызовут лишь кратковременную (временную) нестабильность сети [23].В отчете NERC не использовалась модель, которая была проверена на прошлых штормах, и их работа не подвергалась экспертной оценке.

Отчет NERC подвергся критике со стороны членов комиссии Конгресса по EMP. Д-р Питер Прай утверждает, что окончательный вариант был «тайно написан небольшой группой сотрудников НКРЭ и инсайдеров электроэнергетической компании… .. Отчет основывался на собраниях отраслевых сотрудников вместо сбора данных или расследования событий» [22].

НКРЭ, в свою очередь, критикует работу Каппенмана.NERC заявляет, что работа Metatech не может быть подтверждена независимо [24]. Менеджер по надежности NERC Марк Лауби раскритиковал отчет за то, что он основан на частном коде [24]. Однако отчет Каппенмана не получил отрицательных комментариев при экспертной оценке [24].

Стандарты NERC

Стандарты надежности и операционные процедуры, установленные NERC и утвержденные FERC, оспариваются [25]. Среди пунктов следующие:

1. Стандарты GMD не включают уровни класса шторма Кэррингтона.Стандарты NERC были разработаны для изучения штормов непосредственно за предшествующие 30 лет, крупнейшим из которых был шторм в Квебеке. «Контрольное событие» GMD, т. Е. Самый сильный шторм, который, как ожидается, должна выдержать система, установлено NERC на уровне 8 В / км [26]. НКРЭ утверждает, что эта цифра определяет верхний предел интенсивности шторма, который длится 1 раз в 100 лет [26]. Национальная лаборатория Лос-Аламоса, однако, оценивает интенсивность явления типа Кэррингтона в среднем от 13,6 В / км до 16,6 В / км [27]. Другой анализ показывает, что интенсивность 100-летнего шторма может превышать 21 В / км [28].

2. Время предупреждения о геомагнитной буре в 15–45 минут, предоставляемое космическими спутниками (ACE и DSCOVR), будет недостаточным для операторов, чтобы согласовывать, координировать и выполнять действия по предотвращению повреждения и коллапса сети.

Свидетельские показания должностного лица Эдисонского электрического института Скотта Ааронсона, допрошенного сенатором Роном Джонсоном на слушаниях в Комитете Сената по внутренней безопасности и делам правительства в 2016 году, включают в себя некоторые из проблем. Видео обмена доступно в сети [29].Edison Electric Institute (EEI) – это торговая ассоциация, которая представляет все электрические компании, принадлежащие инвесторам США.

Джонсон: Мистер Ааронсон, я просто должен спросить вас – протокол предупреждения 15–30 минут – кто будет звонить? Я имею в виду, кто сделает это для массивного геомагнитного возмущения, что никто не знает, сколько из этих трансформаторов будет затронуто. Кто сделает этот призыв, чтобы отключить их от сети – отключить их – чтобы эти эффекты не прошли по этим проводам и не разрушили те большие трансформаторы, которые невозможно заменить?

Ааронсон: Итак, операторы сетки тесно связаны.Мы говорили о том, что существует 1900 объектов, составляющих основную электрическую систему. Есть операторы передачи и так далее…

Джонсон (перебивая): Кто звонит? Кто звонит – мы их все отключим через 30 минут, через 15 минут?

Ааронсон: Это не так просто, как отключить электричество. Это не то, как это будет работать, но, опять же, существует общая ответственность всех секторов.

Джонсон: Кто звонит?

Ааронсон: Я не знаю ответа на этот вопрос [29].

Г-н Ааронсон – управляющий директор по кибербезопасности и безопасности инфраструктуры в EEI.

Конгрессмен Трент Фрэнкс, Республика Азия, 18.06.2013 представил закон о защите прав человека HR 2417, закон SHEILD. Законопроект дает FERC право требовать от владельцев и операторов энергосистемы принятия мер по защите сети от атак GMD или EMP. Затраты будут возмещены за счет повышения регулируемых ставок.

Фрэнкс утверждает, что его заставили поверить, что его законопроект будет вынесен на голосование в Палату представителей.Но он заявляет, что председатель комитета палаты представителей по энергетике и торговле Фред Аптон Р., Мичиган, позволил ему умереть в комитете. Он не смог получить объяснения от Аптона [30].

В период с 2011 по 2016 год г-н Аптон получил 1 180 000 долларов в виде пожертвований на избирательную кампанию от электроэнергетической отрасли [31].

Электроэнергетика активно участвует в пожертвованиях кампании. Во время федерального избирательного цикла 2014 года электроэнергетика внесла 21,6 млн долларов в избирательную кампанию [32].Электроэнергетика особенно вовлечена в государственную политику. Например, во Флориде между 2004 и 2012 годами электроэнергетические компании пожертвовали 18 миллионов долларов на законодательные и политические кампании штата. В этом штате электроэнергетические компании нанимают одного лоббиста на каждых двух законодателей [33].

Выручка электроэнергетики в 2015 году составила 391 миллиард долларов [34].

Электромагнитный импульс

Из сценариев, которые могут привести к коллапсу электрической сети, ЭМИ привлекает наибольшее внимание общественности.Это было предметом телесериалов, фильмов и романов. HEMP (большая высота) – более точный акроним, но, поскольку средства массовой информации и общественность используют EMP, мы будем использовать их как взаимозаменяемые.

Вопрос стал сильно политизированным. Самая заметная статья в средствах массовой информации против EMP как угрозы – это Патрик Дисней «Кампания по устрашению вас по поводу EMP», опубликованная в Atlantic в 2011 году. «От Ньюта Гингрича до Конгресса« EMP Caucus », некоторые консерваторы предупреждают, что электронные СМИ взрыв жарки может представлять для U.S… ..Баллистическая противоракетная оборона кажется панацеей от озабоченности этой группы, хотя также часто предписывается щедрая доза упреждения и войны с террором »[35].

С 2009 года г-н Дисней исполнял обязанности директора по политике Национального ирано-американского совета (NIAC). NIAC обвиняется в лоббировании Исламской Республики Иран [36].

Цитируется, что г-н Дисней заявляет, что его стратегия в продвижении интересов Ирана заключается в «создании противоречий в СМИ» [36].

Кампания по дискредитации EMP в основном увенчалась успехом.Для очень большой части политического тела EMP определяется как причина, ограниченная крайне правыми.

Высотный электромагнитный импульс (ЭМИ) возникает, когда ядерное устройство взрывается над атмосферой. На земле не ощущается излучения, взрыва или ударной волны, и при этом не возникает никаких неблагоприятных последствий для здоровья, но электромагнитные поля достигают поверхности.

ЭМИ состоит из трех компонентов, от E1 до E3, которые определяются скоростью импульса. Каждый из них имеет определенные характеристики и определенные потенциальные воздействия на сеть.E1, первый и самый быстрый компонент, в первую очередь влияет на микроэлектронику. E3, более поздний и более медленный компонент, влияет на устройства, прикрепленные к длинным проводящим проводам и кабелям, особенно к высоковольтным трансформаторам.

Одиночный ядерный взрыв вызовет ЭМИ, охватывающий половину континентальной части США [37]. Два или три взрыва в разных районах накроют всю континентальную часть США.

Возможное воздействие ЭМИ определяется высотой ядерного взрыва, мощностью гамма-излучения устройства, расстоянием от точки взрыва, силой и направлением магнитного поля Земли в местах в пределах зоны взрыва и уязвимостью. объектов инфраструктуры.Гамма-сигнал E1 максимален для всплесков на высоте от 50 до 100 км. Сигналы E3 оптимизированы на перерывах между высотой от 130 до 500 км, что намного больше, чем для E1 [38]. Большая высота увеличивает площадь покрытия, но за счет уровней полей. Запрет на атмосферные испытания 1963 года предотвратил дальнейшие испытания.

E1 и его эффекты

Импульс E1 («быстрый импульс») возникает из-за гамма-излучения (фотонов), генерируемого ядерным взрывом на большой высоте, при столкновении с атомами в верхних слоях атмосферы.Столкновения заставляют электроны отделяться от атомов, в результате чего поток электронов движется вниз к Земле со скоростью, близкой к скорости света. Взаимодействие электронов с магнитным полем Земли превращает поток в поперечный ток, который излучается вперед в виде интенсивной электромагнитной волны. Поле генерирует чрезвычайно высокие напряжения и токи в электрических проводниках, которые могут превышать допустимое напряжение многих электронных устройств. Все это происходит за несколько десятков наносекунд.

Комиссия Конгресса по EMP постулировала, что E1 будет иметь основное влияние на микроэлектронику, особенно SCADA (диспетчерское управление и сбор данных), DCS (цифровые системы управления) и PLC (программируемые логические контроллеры). Это маленькие компьютеры, количество которых сейчас исчисляется миллионами, которые позволяют беспилотную работу нашей инфраструктуры.

Чтобы оценить уязвимость SCADA для EMP и, следовательно, уязвимость нашей инфраструктуры, Комиссия EMP профинансировала серию испытаний, подвергая компоненты SCADA воздействию как излучаемых электрических полей, так и приложенных напряжений на кабелях, подключенных к компонентам.Намерение состояло в том, чтобы наблюдать реакцию оборудования в рабочем режиме на электромагнитную энергию, имитирующую ЭМИ. «Итогом наблюдения в конце тестирования было то, что каждая тестируемая система терпела неудачу при воздействии смоделированной среды ЭМИ» [6].

E1 может генерировать напряжение 50 000 В. Нормальное рабочее напряжение современной миниатюрной электроники, как правило, составляет всего несколько (3-4) вольт. Комиссия EMP заявляет: «Большое количество и повсеместное использование таких систем всеми критически важными инфраструктурами страны представляют собой системную угрозу для их непрерывной работы после события EMP» [39].Сценарий, который мы видели в фильмах, – это вывод из строя всех автомобилей и грузовиков. Это не так. Современные автомобили имеют до 100 микропроцессоров, которые управляют практически всеми функциями, но уязвимость была уменьшена за счет более широкого применения стандартов электромагнитной совместимости. Комиссия EMP обнаружила, что только незначительные повреждения произошли на уровне поля E1 50 кВ / м, но были и незначительные нарушения нормальной работы на более низких пиковых уровнях [40].

Есть самоиздаваемый пост (J.Steinberger, лауреат Нобелевской премии по физике, 1988 г.), оспаривая потенциальные эффекты E1 [41]. Это единичное мнение.

Экранирование от E1 теоретически может быть достигнуто путем строительства клетки Фарадея вокруг определенных компонентов или всего объекта. Клетка состоит из проводящих материалов и изоляционного барьера, который поглощает энергию импульса и направляет ее прямо в землю. Клетка экранирует электромагнитные сигналы, «замыкая» электрическое поле и отражая его.

Чтобы быть эффективной клеткой Фарадея, проводящий корпус должен полностью охватывать систему. Любое отверстие, даже микроскопические швы между металлическими пластинами, могут нарушить защиту. Однако, чтобы быть полезным, устройство должно иметь некоторую связь с внешним миром, а не быть полностью изолированным. Устройства защиты от перенапряжения могут использоваться на металлических кабелях для предотвращения проникновения больших токов в устройство, или металлические кабели могут быть заменены оптоволоконными кабелями без какого-либо сопутствующего металла.Военные США приняли обширные меры для защиты («упрочнения») своего оборудования от E1. «С гражданской стороны проблема практически не решена» [42].

E3 и его эффекты

E3 вызывается движением обломков ионизированной бомбы и атмосферы относительно геомагнитного поля, что приводит к возмущению этого поля. Это индуцирует токи в тысячи ампер в длинных проводниках, таких как линии передачи длиной несколько километров и более. В трансформаторы будут протекать постоянные токи от сотен до тысяч ампер.По мере увеличения длины проводника усиливается сила тока.

Физика E3 похожа на физику GMD, но не идентична. GMD возникает из-за того, что заряженные частицы падают из космоса, создавая электрический ток в ионосфере. Эти токи создают магнитные поля на земле. С другой стороны, ядерный взрыв генерирует частицы, которые создают магнитный пузырь, который толкает магнитное поле Земли, создавая изменяющееся магнитное поле на поверхности Земли. В геомагнитной буре будут суббури, которые могут перемещаться по Земле более 1 дня, в то время как E3 HEMP возникает только сразу после ядерного взрыва.

Существует три исследования потенциального воздействия HEMP E3 на электросеть.

Первое исследование, опубликованное в 1991 году, показало, что ущерб будет незначительным [43]. Хотя это подтверждает позицию электроэнергетической отрасли, впоследствии ни НКРЭ, ни отрасль не цитировались. Исследование критикуют за меньшую интенсивность угрозы [44]. Во втором, опубликованном в 2010 г. компанией Metatech, подсчитано, что ядерный взрыв на высоте 170 км над США разрушит всю энергосистему США [45].Третье исследование EPRI (организация, финансируемая электроэнергетической промышленностью), опубликованное в феврале 2017 года, утверждает, что одиночный высотный взрыв над континентальной частью США может повредить лишь несколько широко разбросанных трансформаторов [46]. Исследование оспаривается из-за недооценки уровней угрозы и использования ошибочных моделей [44].

Эти результаты несовместимы. Интерпретация исследований по E3 (и GMD) в значительной степени основана на доверии к соответствующей комиссии или институту, а не на опубликованных расчетах.

FERC решила не продолжать разработку стандарта GMD, который включает EMP [47]. Напомним, стандарт GMD – 8 В / км. Комиссия EMP, используя несекретные данные измерений ядерных испытаний советской эпохи, обнаружила, что ожидаемый пиковый уровень E3 HEMP при взрыве над континентальной частью США будет 85 В / км [48].

Позиция электроэнергетики заключается в том, что E3 от ядерного взрыва не является критической угрозой [49]. Другие пришли к другому выводу.Израиль укрепил свою сетку [50]. Она чувствует, что сталкивается с угрозой существованию, и это не Солнце.

Электроэнергетика заявляет, что затраты на усиление защиты сети от EMP – это ответственность правительства, а не отрасли [51].

Cyberattack

Уязвимость от кибератак экспоненциально увеличивается из-за нашей зависимости от SCADA.

В 2010 году был обнаружен компьютерный червь, атакующий системы SCADA. Несмотря на широкое распространение, он был разработан только для атаки на системы SCADA, производимые Siemens для центрифуг P-1 иранской программы ядерного обогащения.В результате атаки было уничтожено от 10 до 20% иранских центрифуг. Программа Ирана, вероятно, была прервана лишь ненадолго [52]. В декабре 2015 года кибератака была направлена ​​против энергосистемы Украины. Это вызвало небольшой ущерб, поскольку электросеть не была полностью автоматизирована.

Есть аргумент, что киберугроза преувеличена. Томас Рид заявляет, что вирусы и вредоносные программы в настоящее время не могут разрушить электросеть. «(Мир) никогда не видел, чтобы кибератака убила ни одного человека или разрушила здание» [53].Электроэнергетика предлагает аналогичную перспективу. В свидетельстве о кибербезопасности перед комитетом Сената по национальной безопасности и делам правительства его представитель заявляет, что «энергосистеме существует множество угроз… .. от белок до национальных государств, и, честно говоря, было больше отключений электроэнергии из-за белок. (грызущий изоляцию провода) то есть от национальных государств »[54].

Остальные, однако, выражают озабоченность [55]. Более того, в отчете Министерства обороны за 2017 год отмечается, что «киберугроза критически важной инфраструктуре США опережает усилия по снижению повсеместных уязвимостей.[56] В этом отчете отмечается, что «из-за нашей крайней зависимости от уязвимых информационных систем Соединенные Штаты сегодня живут в виртуальном стеклянном доме» [57].

15 марта 2018 года Министерство внутренней безопасности объявило, что российское правительство спланировало серию кибератак, направленных на американские и европейские атомные электростанции, водные и электрические системы [58]. Сообщается, что эти атаки могут позволить России саботировать или останавливать электростанции по своему желанию [59].

Способность управлять системой в отсутствие действий, управляемых компьютером, быстро исчезает.Электроэнергетика ежегодно тратит более 1,4 миллиарда долларов на замену электромеханических систем и устройств, требующих ручного управления, на новое оборудование SCADA [60]. Со скромным повышением эффективности следует экспоненциальный рост уязвимости. Степень, в которой снижение затрат на рабочую силу (и, возможно, снижение затрат на энергию) передается общественности, неясна.

Кинетическая атака

Во внутренней служебной записке FERC, полученной прессой в марте 2012 года, говорится, что «уничтожить девять соединительных подстанций и производителя трансформатора, и вся энергосистема Соединенных Штатов будет отключена на 18 месяцев, а возможно, и дольше» [61].Механизм заключается в мегаваттах напряжения, которые будут сбрасываться на другие трансформаторы, вызывая их перегрев и каскадно вызывая перегрузку всей системы и выход из строя.

В Меткалфе, Калифорния (за пределами Сан-Хосе) 16 апреля 2013 года высоковольтный трансформатор, принадлежащий PG&E, подвергся воздействию, что, по утверждениям NERC и PG&E, было просто актом вандализма [1]. По следам следовало 6 человек, совершивших нападение. Они не оставили отпечатков пальцев даже на израсходованных гильзах [1].Председатель FERC США Веллингхофф пришел к выводу, что атака была пробной версией для будущих операций [62].

Информация о том, как саботировать трансформаторы, доступна в Интернете [63].

У руководства нет стимулов инвестировать в безопасность. Как говорится в отчете Исследовательского электроэнергетического института: «Меры безопасности сами по себе являются статьями затрат и не имеют прямой денежной отдачи. Выгоды заключаются в предотвращении затрат на потенциальные атаки, вероятность которых обычно неизвестна.Это очень затрудняет обоснование затрат »[64].

Заработная плата генерального директора в крупных американских компаниях основана на теории Гарвардской школы бизнеса, согласно которой лучшим показателем управленческой деятельности является цена акций компании. Это не обязательно совпадает с интересами руководителей и акционеров, не говоря уже о общественности. Он «поощряет краткосрочный рост прибыли, а не инвестирует в долгосрочный рост» [65].

В 2014 году генеральный директор PG&E Энтони Эрли-младший получил вознаграждение в размере 11 долларов.6 миллионов долларов. Более 90% было получено за счет бонусов, основанных на доходности акций. Президент PG&E Кристофер Джонс получил компенсацию в размере 6 миллионов долларов [66]. Однако нет никаких свидетельств того, что что-либо из этого влияет на позицию электроэнергетической отрасли по отношению к обеспечению безопасности сети. Представитель PG&E Джонатан Маршалл заявляет: «Большая часть вознаграждения топ-менеджеров финансируется акционерами и зависит от достижения целей, связанных с безопасностью, надежностью и другими результатами» [66].

Защита и управление электросетей и централизованных подстанций

Защита и управление электросетями

Электросеть сейчас на динамичнее, чем когда-либо ! Все чаще разрабатываются новые инструменты для лучшего управления сетью. Возобновляемые источники энергии меняют характеристики энергосистемы в то время, когда коммунальные предприятия также сосредотачиваются на улучшении обслуживания клиентов и отказоустойчивости сети – за счет использования передовых технологий мониторинга и управления !

Защита и управление электросетями и централизованными подстанциями (фото: breakenergy.com)

Технологии синхрофазора быстро внедряются для обеспечения высокоскоростных измерений с высоким разрешением от векторных измерительных блоков (PMU) в системах передачи в качестве инструмента для мониторинга и анализа после сбоя, который может привести к управлению в реальном времени с использованием Данные PMU в ближайшее время.

Кроме того, технологии связи развиваются, и соответствующие международные стандарты созревают для использования в среде подстанций.

Необходимо вновь обратить внимание на стратегии защиты и контроля , которые основаны на имеющихся и новых технологиях, подкрепленных анализом затрат, который можно использовать для поддержки долгосрочного ценностного предложения.

Эволюция системы защиты

Чтобы изучить возможности более эффективного использования существующих технологий и составить график развития технологий защиты и управления (P&C) следующего поколения, комитет IEEE Power System Relaying Committee сформировал рабочую группу для подготовки отчета.

В этом отчете описываются и анализируются современные технологии централизованной защиты и управления (CPC) на подстанции .

Этот отчет начинается с обзора достижений в технологии защиты и управления подстанциями .Далее в отчете описывается централизованная защита и контроль, а также рассматривается ее история. Затем в отчете рассматриваются некоторые из существующих технологий, которые могут его поддерживать.

После этого обсуждения приводится обзор некоторых новых технологий, поддерживающих высокоскоростную связь с высокой степенью надежности. Затем в отчете предлагается возможных централизованных архитектур защиты и управления с использованием существующих стандартизированных коммуникационных технологий. Он также предоставляет пример такой системы с типичной конфигурацией подстанции.

Затем в отчете обсуждается анализ надежности и стоимости этих централизованных архитектур защиты и управления. Рассматриваются аспекты тестирования и обслуживания, а также обсуждаются расширенные приложения, которые либо невозможно, либо сложно реализовать без CPC.

Заголовок:	Централизованная защита и управление подстанцией – Отчет рабочей группы K15 Подкомитета по защите подстанции, подготовленный Ратаном Дасом, председателем (ABB), Миталом Канабаром, заместителем председателя (GE) и другими членами
Формат:	PDF
Размер:	4.50 МБ
Страницы:	80
Скачать:	Прямо здесь | Видео курсы | Членство | Загрузите обновления

Централизованная защита и контроль подстанции – Отчет рабочей группы K15 Подкомитета по защите подстанции

Соответствующий контент EEP с спонсорскими ссылками

Джеймс Каннингем | Protect Our Power Исполнительный директор по связям с общественностью

Джим Каннингем – известный эксперт в области энергосистемы страны с более чем тридцатилетним опытом работы в правительстве и промышленности, что дает ему глубокое, но широкое представление об электрической инфраструктуре Америки.

Он начал свою карьеру в New York Power Authority, где стал старшим вице-президентом по связям с общественностью. Он отвечал за деятельность крупнейшего властного органа страны в области отношений со СМИ, корпоративных коммуникаций, отношений с правительством, общественных отношений и государственной политики. Находясь в Power Authority, он был представителем электроэнергетической отрасли по проблеме ЭМП (электрического магнитного поля) в национальных средствах массовой информации в таких шоу, как «Nightline» и NBC Nightly News.Он свидетельствовал перед комитетами Конгресса, что в конечном итоге привело к включению его рекомендованного подхода в федеральный закон.

Он был одним из основателей Большого государственного энергетического совета, коалиции крупнейших государственных энергетических компаний страны. Он также был председателем комитета по коммуникациям Исследовательского института электроэнергетики (EPRI), а также членом его исследовательского консультативного комитета.

Позднее г-н Каннингем был назначен президентом Электроэнергетической ассоциации Пенсильвании, представлявшей 10 электроэнергетических компаний Пенсильвании, принадлежащих инвесторам, по вопросам государственной политики, наиболее важной из которых была реализация самой активной национальной программы реструктуризации коммунальной отрасли.

Совсем недавно г-н Каннингем руководил компанией Burson-Marsteller в области энергетики и коммунальных услуг. Его работа была удостоена нескольких отраслевых наград, включая «Кампанию года по связям с общественностью PR Week».

Г-н Каннингем является членом Совета консультантов Нью-Йоркского зала науки и членом Совета директоров Американско-ирландского исторического общества. Он является одним из основателей Фонда Мужества, национальной организации, которая отмечает государственных чиновников, которые проявляют необычайное мужество при выполнении своих общественных обязанностей.Фонд объединился с Комитетом «Профили в смелости», подразделением Президентской библиотеки Джона Ф.