44
Комбинированное
заземление нейтрали
сетей 6–35 кВ
З
адача
надежного
электро
-
снабжения
потребителей
в
сетях
с
компенсацией
емкостного
тока
замыка
-
ния
на
«
землю
»
должна
решаться
с
учетом
возможности
длитель
-
ного
существования
однофазных
замыканий
на
землю
(
далее
—
ОЗЗ
).
Объективным
фактором
,
повышающим
эксплуатационную
надежность
,
является
необхо
-
димость
резонансной
настройки
дугогасящих
реакторов
(
далее
—
ДГР
)
при
непрогнозируемом
из
-
менении
конфигурации
сети
,
а
также
внедрение
селективных
релейных
защит
,
выявляющих
по
-
врежденный
участок
сети
в
этих
условиях
[1].
К
сожалению
,
сегод
-
ня
релейная
защита
от
ОЗЗ
не
«
узаконена
»
документально
,
что
касается
не
только
эксплуатации
,
но
и
принятой
практики
проекти
-
рования
.
Такая
защита
не
рас
-
считывается
,
а
оборудование
для
нее
не
выбирается
,
поскольку
со
-
ответствующих
нормативных
тре
-
бований
не
существует
,
за
исклю
-
чением
указания
п
. 1.7.64
ПУЭ
.
Хотя
в
новых
проектах
предусма
-
тривается
применение
микропро
-
цессорных
защит
,
где
обычно
есть
функция
защиты
от
ОЗЗ
,
на
прак
-
тике
она
не
используется
или
не
работает
и
,
поэтому
сохраняется
«
архаичный
»
метод
поиска
путем
поочередного
отключения
при
-
соединений
.
Про
необходимость
выполнения
релейной
защиты
от
ОЗЗ
не
говорят
и
не
пишут
,
даже
учитывая
опасность
гибели
людей
и
животных
в
населенных
пунктах
,
а
также
возможность
исков
потре
-
бителей
к
энергоснабжающим
ор
-
ганизациям
.
Положительные
эффекты
ком
-
пенсации
емкостных
токов
,
в
том
числе
самоликвидация
ОЗЗ
в
~80–90%
или
более
случаях
,
достигаются
лишь
при
близкой
к
резонансу
настройке
реактора
,
в
противном
случае
вероятность
перехода
в
междуфазное
корот
-
кое
замыкание
возрастает
про
-
порционально
времени
существо
-
вания
ОЗЗ
,
степени
расстройки
ДГР
,
нескомпенсированной
актив
-
ной
составляющей
полного
тока
ОЗЗ
и
других
факторов
.
В
эксплуатации
нередки
слу
-
чаи
длительного
существования
значительных
расстроек
компен
-
сации
.
Причинами
сверхнорма
-
тивной
расстройки
контура
ну
-
левой
последовательности
сети
(
далее
—
КНПС
)
могут
быть
ча
-
стое
изменение
конфигурации
сети
6–10
кВ
,
применение
ступен
-
чатых
ДГР
,
недостаточность
мощ
-
ности
установленных
реакторов
,
ошибки
в
настройке
автоматики
управления
из
-
за
нестабиль
-
ности
вектора
несимметрии
по
фазе
и
амплитуде
при
примене
-
нии
регуляторов
,
основанных
на
амплитудно
-
фазовом
алгоритме
настройки
и
т
.
д
. [1].
Между
тем
требования
к
точности
настройки
ДГР
для
качественного
выпол
-
нения
их
функций
,
в
отличие
от
ПТЭ
,
достаточно
жесткие
—
до
1% [2, 3, 4].
Однако
повышение
точности
настройки
для
управляе
-
мых
реакторов
с
5%
до
1%,
связа
-
но
с
объективными
сложностями
(
особенно
в
диапазоне
малых
то
-
ков
компенсации
)
и
требует
учета
и
автоматической
коррекции
ряда
параметров
,
отличающихся
для
разных
конструкций
ДГР
и
прин
-
ципов
их
регулирования
.
Одним
из
вариантов
решения
проблемы
повреждаемости
в
из
-
ношенной
кабельной
,
воздушной
Сазонов
В
.
Н
.,
начальник
отдела
диагностики
и
перенапряжений
Департамента
технического
обслуживания
и
ремонтов
ПАО
«
МРСК
Волги
»
э
л
е
к
т
р
о
с
н
а
б
ж
е
н
и
е
электроснабжение
45
или
смешанной
сети
6–35
кВ
,
по
-
зволяющим
добиться
снижения
количества
аварийных
отключе
-
ний
,
является
введение
в
цепь
однофазного
замыкания
относи
-
тельно
небольшого
по
величине
активного
тока
.
Конструктивно
это
достигается
с
помощью
специаль
-
но
подобранного
резистора
,
по
-
стоянно
включенного
в
нейтраль
параллельно
силовой
обмотке
ДГР
.
В
эксплуатации
такой
метод
заземления
нейтрали
имеет
до
-
статочно
широкое
распростра
-
нение
и
нормативно
закреплен
в
ряде
стандартов
организаций
,
в
числе
которых
ПАО
«
МРСК
Вол
-
ги
».
Аргументами
в
пользу
при
-
менения
комбинированного
за
-
земления
нейтралей
являются
:
устранение
сверхнормативного
смещения
нейтрали
,
снижение
добротности
контура
нулевой
по
-
следовательности
и
ограничение
перенапряжений
в
сетях
с
ком
-
бинированным
заземлением
ней
-
трали
.
УСТРАНЕНИЕ
СВЕРХНОРМАТИВНОГО
СМЕЩЕНИЯ
НЕЙТРАЛИ
Одной
из
объективных
причин
,
не
позволяющей
выполнить
пред
-
варительную
настройку
реактора
в
резонанс
в
нормальном
режиме
,
является
несимметрия
фазных
емкостей
,
например
,
в
сети
с
про
-
тяженными
(
десятки
километров
)
нетранспонированными
воздуш
-
ными
линиями
(
ВЛ
).
Транспони
-
рование
фазных
проводников
является
весьма
затратным
ме
-
роприятием
и
для
сетей
среднего
напряжения
применяется
редко
.
В
ряде
случаев
для
выравнива
-
ния
емкостей
по
фазам
исполь
-
зуют
перераспределение
конден
-
саторов
высокочастотной
связи
или
включение
резистора
парал
-
лельно
ДГР
,
что
обеспечит
сни
-
жение
добротности
КНПС
и
,
что
важно
,
даст
наиболее
устойчивый
эффект
.
Смещение
нейтрали
,
обуслов
-
ленное
несимметрией
фазных
ем
-
костей
,
определяется
как
:
U
N
=
U
Ф
· —
_____________
√
2
+
d
2
где
U
Ф
—
фазное
напряжение
сети
;
—
коэффициент
,
учитыва
-
ющий
степень
отличия
(
уменьше
-
ния
)
емкости
на
одной
фазе
.
Для
реальной
кабельно
-
воз
-
душной
сети
35
кВ
при
расчет
-
ных
значениях
напряжения
не
-
симметрии
0,0279
U
Ф
= 563,7
В
(
рисунок
1
а
)
и
0,0216
U
Ф
= 436,1
В
(
рисунок
1
б
)
были
определены
за
-
висимости
относительного
напря
-
жения
смещения
нейтрали
при
разных
значениях
коэффициента
успокоения
d
(
рисунок
1:
d
= 0,05
отвечает
относительной
проводи
-
мости
изоляции
5%).
Точная
на
-
стройка
ДГР
(
= 0)
в
настоящей
сети
невозможна
,
поскольку
дей
-
ствующее
напряжение
смещения
достигает
U
N
= 0,56
U
Ф
и
0,43
U
Ф
для
1
и
2
участков
соответствен
-
но
—
при
настройке
происходит
самоблокировка
автоматики
на
-
стройки
реакторов
.
Для
исключе
-
ния
этого
приходится
расстраи
-
вать
реактор
с
|
| > 12–15%,
что
,
в
свою
очередь
,
резко
снижает
эффективность
применения
ДГР
,
в
том
числе
уровень
ограничения
перенапряжений
.
б
)
0,5
0,45
0,4
0,35
0,3
0,25
0,2
0,2
0,15
0,1
0,05
0
–0,9
0,9
–0,7
0,7
–0,5
0,5
–0,3
0,3
–0,1
0,1
U
N
/
U
Ф
,
о
.
е
.
,
о
.
е
.
d
= 0,05
d
= 0,1
d
= 0,2
а
)
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
–0,9
0,9
–0,7
0,7
–0,5
0,5
–0,3
0,3
–0,1
0,1
U
N
/
U
Ф
,
о
.
е
.
,
о
.
е
.
d
= 0,05
d
= 0,1
d
= 0,2
Рис
. 1.
Зависимость
относительного
напряжения
смещения
нейтрали
сети
в
зависимости
от
степени
расстройки
компенсации
емкостных
токов
и
доб
ротности
кабельно
-
воздушной
сети
35
кВ
Решением
рассмотренной
про
-
блемы
является
увеличение
ко
-
эффициента
демпфирования
за
счет
высоковольтного
резистора
в
нейтрали
,
позволяющего
огра
-
ничить
резонансное
напряжение
смещения
нейтрали
в
пределах
,
определенных
ПТЭ
.
СНИЖЕНИЕ
ДОБРОТНОСТИ
КОНТУРА
НУЛЕВОЙ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ
Для
проверки
резонансной
на
-
стройки
ДГР
даже
в
устройствах
регулирования
на
основе
изме
-
рения
параметров
контура
ну
-
левой
последовательности
сети
(
КНПС
)
используется
амплитуд
-
но
-
фазовый
алгоритм
.
Если
про
-
исходит
изменение
максимума
резонансной
кривой
,
запускается
алгоритм
измерения
собственной
частоты
КНПС
,
призванный
опре
-
делить
,
действительно
ли
измени
-
лись
емкостный
ток
и
конфигура
-
ция
сети
.
№
1 (40) 2017
46
С
этим
связан
вопрос
точности
настройки
ДГР
в
сети
с
низкой
до
-
бротностью
.
Выходом
из
этой
ситуации
является
либо
точное
измере
-
ние
добротности
КНПС
(
Q
),
либо
коррекция
степени
расстройки
с
помощью
программного
обеспе
-
чения
автоматики
,
что
является
технически
сложной
задачей
.
Как
правило
,
при
Q
> 10
этих
проблем
не
возникает
.
Добротность
КНП
определя
-
ется
не
только
параметрами
си
-
ловых
устройств
в
нейтрали
,
но
и
первичными
параметрами
сети
в
зависимости
от
ее
конструкции
.
Для
распределительных
воздуш
-
ных
сетей
Q
= 50÷100,
для
кабель
-
ных
—
от
Q
= 30÷80 (
кабели
с
бу
-
мажно
-
пропитанной
изоляцией
)
до
Q
> 500 (
кабели
с
изоляцией
из
сшитого
полиэтилена
).
Учитывая
пропорциональную
зависимость
напряжения
на
ней
-
трали
от
коэффициента
доброт
-
ности
и
напряжения
естественной
несимметрии
,
в
сетях
кабелями
с
СПЭ
-
изоляцией
можно
ожидать
появления
напряжения
смеще
-
ния
нейтрали
более
0,15
U
Ф
даже
при
напряжении
естественной
несимметрии
сети
менее
0,75
U
Ф
.
Поэтому
актуальной
становится
задача
поддержания
коэффици
-
ента
демпфирования
на
уровне
d
= 0,15÷0,20
или
выше
в
нор
-
мальном
режиме
эксплуатации
.
ОГРАНИЧЕНИЕ
ПЕРЕ
-
НАПРЯЖЕНИЙ
В
СЕТЯХ
С
КОМБИНИРОВАННЫМ
ЗАЗЕМЛЕНИЕМ
НЕЙТРАЛИ
Перенапряжения
,
заметно
повы
-
шающиеся
с
ростом
расстройки
компенсации
,
возникают
,
когда
мгновенные
значения
восстанав
-
ливающегося
напряжения
в
месте
повреждения
имеют
вид
биений
и
превышают
амплитуду
фазного
напряжения
.
На
рисунке
2
приведены
зави
-
симости
перенапряжений
при
ду
-
говых
замыканиях
на
«
землю
»
от
степени
расстройки
компенсации
и
коэффициента
демпфирования
,
зависящего
от
активной
состав
-
ляющей
полного
тока
ОЗЗ
за
счет
применения
резистора
,
включен
-
ного
параллельно
ДГР
[5].
Мероприятием
по
минимиза
-
ции
влияния
степени
расстройки
3,2
3,1
3,0
2,9
2,8
2,7
2,6
2,5
2,4
2,3
2,2
0
0,5
0,05
0,45
0,1
0,35
0,4
0,15
0,3
0,2
0,25
U
ПЕ
Р
/
U
Ф
MA
X
,
о
.
е
.
Степень
расстройки
компенсации
, %
d
= 0,01
d
= 0,1
d
= 0,05
d
= 0,2
Рис
. 2.
Повышение
перенапряжений
при
дуговых
замыканиях
на
землю
с
воз
-
растанием
расстройки
компенсации
и
влияния
резистора
ТЕХОБСЛУЖИВАНИЕ
И РЕМОНТ
ОРГАНИЗАЦИЯ
РЕЛЕЙНОЙ
ЗАЩИТЫ
ПРИСОЕДИНЕНИЙ
ПРИ
КОМБИНИРОВАННОМ
ЗАЗЕМЛЕНИИ
НЕЙТРАЛИ
Активный
ток
от
резистора
проте
-
кает
через
датчик
тока
(
ТТНП
или
фильтр
тока
НП
)
в
поврежденном
фидере
,
за
счет
чего
чувстви
-
тельность
токовых
ненаправлен
-
ных
защит
от
ОЗЗ
повышается
(
рисунок
3).
Однако
обеспечить
нормативный
коэффициент
чув
-
ствительности
на
присоединени
-
ях
с
магистральными
КЛ
6–10
кВ
зачастую
не
представляется
воз
-
можным
из
-
за
больших
значений
собственного
емкостного
тока
пи
-
тающих
кабелей
.
В
этом
случае
предлагается
в
центре
питания
на
значения
перенапряжений
,
как
следует
из
данных
рисунка
2,
является
повышение
активной
проводимости
сети
на
землю
.
На
практике
это
достигается
уста
-
новкой
специально
подобранного
высокоомного
резистора
парал
-
лельно
ДГР
(
комбинированное
заземление
нейтрали
),
за
счет
чего
естественный
коэффициент
демпфирования
(
d
≈
0,01–0,05)
может
быть
увеличен
до
20
раз
.
Значение
d
,
при
котором
пере
-
напряжения
снижаются
до
уров
-
ня
,
соответствующего
первому
пробою
,
при
U
=
U
Ф
MAX
,
зависит
от
расстройки
компенсации
.
Эф
-
фект
снижения
перенапряжений
достигается
при
условии
пример
-
ного
равенства
d
≈
|
|
и
проявля
-
ется
также
при
d
< |
|.
Например
,
при
|
| = 20%
и
d
= 0,05
макси
-
мальные
перенапряжения
U
ПЕР
=
2,75
U
Ф
MAX
;
при
d
= 0,1 — 2,5
U
Ф
MAX
,
а
при
d
= 0,2 — 2,35
U
Ф
MAX
[6].
Рис
. 3.
Растекание
токов
при
одно
-
фазном
замы
-
кании
в
сети
с
нейтралью
,
за
-
земленной
через
ДГР
и
резистор
47
использовать
централизован
-
ную
защиту
от
ОЗЗ
,
например
,
на
принципе
сравнения
тока
3
I
0
промышленной
частоты
или
доли
гармонических
составляющих
во
всех
отходящих
фидерах
.
В
при
-
легающей
сети
6–10
кВ
,
в
том
числе
на
отходящих
от
РП
фи
-
дерах
,
за
счет
их
относительно
малого
собственного
емкостно
-
го
тока
при
правильном
выборе
резистора
удается
настроить
то
-
ковую
ненаправленную
защиту
НП
.
Сделать
это
несколько
про
-
ще
при
использовании
микропро
-
цессорных
защит
,
но
и
комплект
электромеханических
реле
(
то
-
ковое
,
времени
,
указательное
),
как
правило
,
позволяет
наладить
селективную
защиту
от
ОЗЗ
,
дей
-
ствующую
на
сигнал
или
отклю
-
чение
.
ОПЫТ
ЭКСПЛУАТАЦИИ
Комбинированное
заземление
нейтрали
в
сетях
6–35
кВ
в
Рос
-
сии
эксплуатируется
с
1998
года
.
К
настоящему
времени
накоплен
положительный
опыт
эксплуата
-
ции
высокоомных
резисторов
со
-
вместно
со
многими
применяемы
-
ми
в
России
видами
ступенчатых
(
ЗРОМ
,
РЗДСОМ
)
и
плунжерных
(
РЗДПОМ
(
А
),
РДМР
, ZTC, ASR,
EDD)
реакторов
.
Исключением
являются
схемы
с
относитель
-
но
недавно
внедряемыми
стати
-
ческими
ДГР
с
конденсаторным
управлением
.
Режим
комбинированного
за
-
земления
нейтрали
реализован
на
подстанциях
ПАО
«
МРСК
Вол
-
ги
»:
ПС
«
Россия
», «
Елшанская
»,
«
Шелковая
»
филиала
«
Орен
-
бургэнерго
»;
ПС
«
Пивовар
»,
ПС
«
Эрьзя
»
и
ПС
«
Северо
-
Запад
-
ная
»
филиала
«
Мордовэнерго
»;
ПС
«
Западная
»
и
«
Кировская
»
филиала
«
Саратовские
распре
-
делительные
сети
»;
ПС
«
Б
.
Чер
-
ниговка
»
филиала
«
Самарские
распределительные
сети
».
На
ПС
«
Б
.
Черниговка
»
за
счет
при
-
менения
высокоомного
резистора
решена
проблема
сверхнорма
-
тивного
резонансного
смещения
нейтрали
в
воздушной
сети
35
кВ
из
-
за
высокой
степени
естествен
-
ной
несимметрии
,
превышаю
-
щей
нормируемое
ПТЭ
значение
(0,75%
U
Ф
).
Аналогичная
пробле
-
ма
будет
решена
путем
установки
высокоомного
резистора
новой
конструкции
с
корпусом
из
не
-
ржавеющей
стали
в
воздушной
сети
35
кВ
ПС
«
Базарный
Карабу
-
лак
»
Центрального
ПО
филиала
ПАО
«
МРСК
Волги
» — «
Саратов
-
ские
распределительные
сети
»
в
2017
году
.
В
настоящее
время
в
ПАО
«
МРСК
Волги
»
успешно
эксплу
-
атируется
76
высокоомных
рези
-
сторных
установок
.
Рис
. 4.
Высокоомная
резисторная
установка
на
ПС
110/6
кВ
«
Западная
»
Центрального
ПО
филиала
ПАО
«
МРСК
Волги
» — «
Саратовские
распределительные
сети
»,
установленная
параллельно
статическим
ДГР
с
конденсатор
-
ным
управлением
ЛИТЕРАТУРА
1.
Кучеренко
В
.
И
.,
Сазонов
В
.
Н
.,
Ба
-
гаев
Д
.
В
.
Дугогасящие
реакторы
в
сетях
6–35
кВ
.
Опыт
эксплуата
-
ции
//
Новости
Электротехники
,
2007,
№
3(45).
2.
Петров
О
.
А
.,
Левковский
А
.
И
.
О
допустимой
расстройке
ком
-
пенсации
в
электрических
сетях
6–35
кВ
//
Электрические
станции
,
1992,
№
1.
С
. 71–75.
3.
Вайнштейн
Р
.
А
.,
Шестакова
В
.
В
.,
Юдин
С
.
М
.
и
др
.
Защита
от
замы
-
каний
на
землю
кабельных
сетей
6–10
кВ
с
резистивным
заземлени
-
ем
нейтрали
//
Ограничение
пере
-
напряжений
.
Режимы
заземления
нейтрали
.
Электрооборудование
сетей
6–35
кВ
:
Труды
Четвертой
Всероссийской
научно
-
техниче
-
ской
конференции
.
Новосибирск
,
2006.
С
. 121–126.
4.
Проект
стандарта
организации
ПАО
«
Российские
сети
» «
Реак
-
торы
заземляющие
дугогасящие
6–35
кВ
.
Общие
технические
тре
-
бования
».
Москва
, 2016.
5.
Вайнштейн
Р
.
А
.,
Коломиец
Н
.
В
.,
Шестакова
В
.
В
.
Режимы
заземле
-
ния
нейтрали
в
электрических
си
-
стемах
.
Томск
:
Изд
-
во
ТПУ
, 2006.
118
с
.
6.
Вайнштейн
Р
.
А
.
Режимы
зазем
-
ления
нейтрали
в
электрических
системах
/
Р
.
А
.
Вайнштейн
,
Н
.
В
.
Коломиец
,
В
.
В
.
Шестакова
.
Томск
:
Изд
-
во
ТПУ
, 2006. 118
с
.
№
1 (40) 2017
Оригинал статьи: Комбинированное заземление нейтрали сетей 6–35 кВ
Задача надежного электроснабжения потребителей в сетях с компенсацией емкостного тока замыкания на «землю» должна решаться с учетом возможности длительного существования однофазных замыканий на землю. Объективным фактором, повышающим эксплуатационную надежность, является необходимость резонансной настройки дугогасящих реакторов при непрогнозируемом изменении конфигурации сети, а также внедрение селективных релейных защит, выявляющих поврежденный участок сети в этих условиях.
