Комплексные инновационные решения по заземлению нейтрали в сетях 6–35 кВ

Page 1
background image

Page 2
background image

40

СЕТИ

РОССИИ

Комплексные 
инновационные 
решения по 
заземлению нейтрали 
в сетях 6-35 кВ

Александр НАЗАРЫЧЕВ, д.т.н., профессор,

ректор ФГАОУ ДПО «ПЭИПК» Минэнерго России

Сергей ТИТЕНКОВ, к.т.н.,  генеральный директор EGE-Энерган

Андрей ПУГАЧЕВ, к.т.н.,  заместитель

генерального директора EGE-Энерган

э

л

е

к

т

р

о

с

н

а

б

ж

е

н

и

е

электроснабжение

Рис

.1. 

Режимы

 

заземления

 

нейтрали

 

в

 

сетях

 

среднего

 

напряжения

В

ыбор

 

режима

  (

способа

за

-

земления

 

нейтрали

 

в

 

сети

 

6–35 

кВ

 

является

 

исключи

-

тельно

 

важным

 

вопросом

 

при

 

проектировании

эксплуатации

 

и

 

реконструкции

 

конкретных

 

электри

-

ческих

 

распределительных

 

сетей

Режим

 

заземления

 

нейтрали

 

в

 

сети

 

6–35 

кВ

 

определяется

 

исходя

 

из

 

сле

-

дующих

 

параметров

 

и

 

соображений

 

[1, 2]:
• 

тока

 

в

 

месте

 

повреждения

 

и

 

пере

-

напряжения

 

на

 

неповрежденных

 

фазах

 

при

 

однофазном

 

замыка

-

нии

 

на

 

землю

;

• 

схемы

 

построения

 

релейной

 

за

-

щиты

 

от

 

замыканий

 

на

 

землю

;

• 

уровня

 

изоляции

 

электрооборудо

-

вания

;

• 

выбора

 

ОПН

 

для

 

защиты

 

от

 

пере

-

напряжений

;

• 

бесперебойности

 

электроснабже

-

ния

;

• 

допустимого

 

уровня

 

сопротивле

-

ния

 

контура

 

заземления

 

подстан

-

ции

;

• 

безопасности

 

персонала

 

и

 

элек

-

трооборудования

 

при

 

однофаз

-

ных

 

замыканиях

.

Таким

 

образом

очевидно

что

 

режим

 

заземления

 

нейтрали

 

в

 

сети

 

6–35 

кВ

 

влияет

 

на

 

значительное

 

чис

-

ло

 

технических

 

решений

которые

 

реализуются

 

в

 

конкретной

 

распреде

-

лительной

 

сети

и

 

в

 

целом

 

на

 

надеж

-

ность

 

ее

 

работы

 

и

 

безопасность

 

экс

-

плуатации

.

По

 

зарубежной

 

классификации

согласно

 

стандарта

 [3], 

в

 

сетях

 

сред

-

него

 

напряжения

  (

с

 

номинальным

 

напряжением

 

от

 1 

до

 69 

кВ

приме

-

няются

 

пять

 

режимов

 

заземления

 

нейтрали

 (

рисунок

 1).

То

 

есть

 

всего

 

в

 

мире

 

в

 

сетях

 

сред

-

него

 

напряжения

 (

от

 1 

до

 69 

кВ

), 

в

 

от

-

личие

 

от

 

сетей

 

высокого

 

напряжения

 


Page 3
background image

41

(110 

кВ

 

и

 

выше

), 

используются

 

пять

 

возможных

 

вари

-

антов

 

заземления

 

нейтральной

 

точки

 

сети

:

А

 — 

изолированная

 (

незаземленная

);

Б

 — 

глухозаземленная

 (

глухое

 

заземление

);

В

 — 

заземленная

 

через

 

резистор

  (

низкоомный

 

или

 

высокоомный

);

Г

 — 

заземленная

 

через

 

индуктивность

 

постоянной

 

величины

;

Д

 — 

заземленная

 

через

 

дугогасящий

 

реактор

  (

ин

-

дуктивность

 

переменной

 

величины

).

В

 

настоящее

 

время

 

в

 

России

 

в

 

сетях

 6–35 

кВ

 

со

-

гласно

  «

Правилам

 

устройства

 

электроустановок

» 

(

ПУЭ

разрешены

 

к

 

применению

 

три

 

режима

 

зазем

-

ления

 

нейтрали

Пункт

 1.2.16 

ПУЭ

 (7-

е

 

издание

), 

вве

-

денных

 

в

 

действие

 

с

 01.01.2003 

г

гласит

: «… 

работа

 

электрических

 

сетей

 

напряжением

 3–35 

кВ

 

может

 

предусматриваться

 

как

 

с

 

изолированной

 

нейтралью

так

 

и

 

с

 

нейтралью

заземленной

 

через

 

дугогасящий

 

реактор

 

или

 

резистор

».

1. 

Изолированная

 

нейтраль

Изолированная

 

нейтраль

 — 

это

 

первый

 

по

 

вре

-

мени

 

возникновения

 

в

 

электрических

 

сетях

 

режим

 

заземления

 

нейтрали

Этот

 

режим

 

нейтрали

 

исполь

-

зуется

 

в

 

трехфазных

 

электрических

 

сетях

начиная

 

с

 1891 

года

  (

трехфазная

 

электропередача

 

Лауфен

-

Франкфурт

 15 

кВ

разработанная

 

и

 

представленная

 

русским

 

инженером

 

М

.

О

Доливо

-

Добровольским

 

на

 

Франкфуртской

 

выставке

).

Режим

 

изолированной

 

нейтрали

 

имеет

 

существен

-

ные

 

недостатки

 [1, 2, 4, 5], 

а

 

именно

:

• 

возникают

 

дуговые

 

перенапряжения

 

при

 

однофаз

-

ных

 

замыканиях

 

на

 

землю

 

в

 

сети

 

и

 

пробои

 

изоля

-

ции

 

на

 

первоначально

 

неповрежденных

 

фидерах

 

(

многоместные

 

повреждения

 

изоляции

когда

 

одновременно

 

повреждается

 

изоляция

 

несколь

-

ких

 

фидеров

);

• 

происходят

 

повреждения

 

трансформаторов

 

напряжения

 

при

 

замыканиях

 

на

 

землю

 

и

 

при

 

воз

-

никновении

 

феррорезонансных

 

процессов

• 

сложность

 

обнаружения

 

места

 

повреждения

;

• 

возможна

 

неправильная

 

работа

 

релейных

 

защит

 

от

 

однофазных

 

замыканий

 

на

 

землю

;

• 

существует

 

опасность

 

поражения

 

персонала

 

и

 

по

-

сторонних

 

лиц

 

электрическим

 

током

 

при

 

длитель

-

ном

 

существовании

 

замыкания

 

на

 

землю

 

в

 

сети

.

В

 

связи

 

с

 

наличием

 

такого

 

количества

 

недостатков

 

режим

 

изолированной

 

нейтрали

 

в

 

сетях

 1–69 

кВ

 

был

 

практически

 

исключен

 

из

 

широкого

 

использования

 

еще

 

в

 40–50-

х

 

годах

 

ХХ

 

века

 

в

 

подавляющем

 

боль

-

шинстве

 

стран

 

Европы

Австралии

Северной

 

и

  

Юж

-

ной

 

Америки

.

Одна

 

из

 

европейских

 

стран

в

 

которой

 

по

-

прежнему

 

имеется

 

значительное

 

число

 

сетей

 

с

 

изолированной

 

нейтралью

Финляндия

Там

 

указанный

 

режим

 

ис

-

пользуется

 

в

 

воздушных

 

сетях

 20 

кВ

 

и

 

его

 

применение

 

существенно

 

отличается

 

от

 

отечественной

 

практики

 

эксплуатации

В

 

частности

при

 

наличии

 

режима

 

изо

-

лированной

 

нейтрали

 

в

 

сети

 20 

кВ

 

защиты

 

от

 

замыка

-

ний

 

на

 

землю

 

действуют

 

на

 

мгновенное

 

отключение

 

поврежденной

 

воздушной

 

линии

При

 

отказе

 

отклю

-

чения

 

выключателя

 

отходящей

 

линии

 

с

 

выдержкой

 

времени

 0,5 

секунды

 

отключается

 

выключатель

 

вво

-

да

 

на

 

секцию

Режим

 

изолированной

 

нейтрали

 

в

 

воз

-

душных

 

сетях

 20 

кВ

 

Финляндии

 

применяется

 

исклю

-

чительно

 

для

 

повышения

 

чувствительности

 

защит

 

от

 

замыканий

 

на

 

землю

так

 

как

 

сопротивление

 

грунта

 

на

 

большей

 

части

 

территории

 

этой

 

страны

 

в

 20–50 

раз

 

выше

чем

 

среднеевропейские

 

значения

При

 

таком

 

высоком

 

удельном

 

сопротивлении

 

грунта

 

заземление

 

нейтрали

 (

глухое

 

или

 

через

 

резистор

не

 

увеличивает

 

ток

 

в

 

поврежденном

 

фидере

так

 

как

 

он

в

 

основном

определяется

 

сопротивлением

 

грунта

Применение

 

изолированной

 

нейтрали

 

в

 

данном

 

случае

 

является

 

вынужденной

 

мерой

 

и

   

причина

 

такого

 

технического

 

решения

 

не

 

обеспечение

 

надежности

 

электроснаб

-

жения

 

потребителей

а

 

повышение

 

чувствительности

 

защит

 

от

 

замыканий

 

на

 

землю

 

и

 

безопасности

 

людей

.

В

 

последнее

 

время

 

в

 

Финляндии

 

с

 

целью

 

повы

-

шения

 

электробезопасности

 

и

 

надежности

 

электро

-

снабжения

 

потребителей

 

происходит

 

переход

 

от

 

режима

 

изолированной

 

нейтрали

 

к

 

режиму

 

заземле

-

ния

 

через

 

дугогасящий

 

реактор

В

 

качестве

 

примера

 

можно

 

привести

 

пригородные

 

сети

 20 

кВ

 

г

Хельсинки

 

[6], 

где

 

использование

 

дугогасящих

 

реакторов

 

начато

 

в

 2012 

году

 

и

 

планируется

 

полное

 

переоснащение

 

ими

 

питающих

 

подстанций

 

к

 2016 

году

.

Италия

 

также

 

одна

 

из

 

последних

 

европейских

 

стран

осуществляющая

 

переход

 

от

 

режима

 

изоли

-

рованной

 

нейтрали

 

к

 

другим

 

вариантам

В

 2000 

году

 

итальянская

 

сетевая

 

компания

 ENEL 

начала

 

реали

-

зовывать

 

программу

 

по

 

заземлению

 

нейтрали

 

сетей

 

10–15–20 

кВ

 

через

 

дугогасящие

 

реакторы

 [7]. C 2000 

по

 2006 

годы

 

в

 

этих

 

сетях

 

было

 

установлено

 1793 

ду

-

гогасящих

 

реактора

.

Кроме

 

Финляндии

 

и

 

Италии

 

режим

 

изолированной

 

нейтрали

 

применяют

 

по

 

тем

 

же

 

причинам

 

в

 

Норвегии

Швеции

 

и

 

Греции

Тем

 

не

 

менее

тренд

 

на

 

отказ

 

от

 

ре

-

жима

 

изолированной

 

нейтрали

 

достаточно

 

четко

 

про

-

слеживается

 

для

 

всех

 

этих

 

стран

.

2. 

Глухое

 

заземление

 

нейтрали

Глухое

 

заземление

 

нейтрали

 

в

 

сетях

 6–35 

кВ

  (

ри

-

сунок

  1

Б

в

 

России

 

согласно

 

ПУЭ

 

не

 

применяется

но

 

подобный

 

вариант

 

заземления

 

нейтрали

 

широко

 

используется

 

в

 

англоязычных

 

странах

в

 

частности

 

в

 

США

Австралии

Канаде

Латинской

 

Америке

Та

-

кой

 

режим

 

заземления

 

нейтрали

 

находит

 

применение

 

в

 

четырехпроводных

 

воздушных

 

сетях

 

среднего

 

на

-

пряжения

 4–25 

кВ

Воздушные

 

линии

 

в

 

таких

 

сетях

 

на

 

всем

 

своем

 

протяжении

 

и

 

ответвлениях

 

снабжены

 

чет

-

вертым

 

нулевым

 

проводом

Ток

 

однофазного

 

замыка

-

ния

 

на

 

землю

 

при

 

таком

 

режиме

 

заземления

 

нейтрали

 

может

 

достигать

 

единиц

-

десятков

 

кА

что

 

является

 

су

-

щественным

 

недостатком

3. 

Резистивное

 

заземление

 

нейтрали

Практически

 

во

 

всех

 

странах

 

как

 

европейских

так

 

и

 

англоязычных

режим

 

резистивного

 

заземления

 

нейтрали

  (

рисунок

  1

В

широко

 

применяется

 

в

 

про

-

мышленных

 

электрических

 

сетях

Особенно

 

в

 

сетях

 

с

 

высоковольтными

 

электродвигателями

а

 

также

 

в

 

го

-

родских

 

кабельных

 

сетях

 

при

 

наличии

 

резервирова

-

ния

 

потребителей

Все

 

режимы

 

заземления

 

нейтрали

 

через

 

резистор

 

можно

 

разделить

 

на

 

две

 

большие

 

груп

-

пы

 

с

 

позиции

 

создаваемого

 

активного

 

тока

:

 3 (36) 2016


Page 4
background image

42

СЕТИ РОССИИ

• 

высокоомное

 

резистивное

 

заземление

 

нейтра

-

ли

 — 

это

 

заземление

 

нейтрали

 

через

 

резистор

при

 

котором

 

суммарный

 

ток

 

в

 

месте

 

замыкания

 

(

активный

 

ток

 

резистора

 

плюс

 

емкостный

 

ток

 

сети

не

 

превышает

 10 

А

Как

 

правило

однофазное

 

замыкание

 

на

 

землю

 

при

 

таком

 

режиме

 

заземле

-

ния

 

нейтрали

 

можно

 

не

 

отключать

 

и

 

защиты

 

от

 

замыканий

 

на

 

землю

 

действуют

 

на

 

сигнал

;

• 

низкоомное

 

резистивное

 

заземление

 

нейтра

-

ли

 

— 

это

 

заземление

 

нейтрали

 

через

 

резистор

при

 

котором

 

суммарный

 

ток

 

в

 

месте

 

замыкания

 

(

активный

 

ток

 

резистора

 

плюс

 

емкостный

 

ток

 

сети

превышает

 10 

А

Как

 

правило

суммарный

 

ток

 

однофазного

 

замыкания

 

при

 

этом

 

режиме

 

зазем

-

ления

 

нейтрали

 

существенно

 

превышает

 10 

А

а

 

именно

достигает

 

десятков

 

и

 

сотен

 

ампер

 (

диа

-

пазон

 20–2000 

А

), 

что

 

требует

 

действия

 

защит

 

от

 

замыканий

 

на

 

землю

 

на

 

отключение

 

без

 

выдержки

 

времени

 (

или

 c 

малой

 

выдержкой

).

Указанное

 

деление

 

на

 

высокоомное

 

и

 

низкоомное

 

резистивное

 

заземление

 

в

 

отечественных

 

документах

 

не

 

выполнено

Достаточно

 

четкая

 

граница

 

между

 

эти

-

ми

 

двумя

 

подвидами

 

резистивного

 

заземления

 

ней

-

трали

 

дана

 

в

 

зарубежных

 

нормативных

 

документах

в

 

частности

в

 [3], 

и

 

это

 

именно

 

значение

 

тока

 10 

А

При

 

этом

в

 

некоторых

 

работах

например

 [10, 11], 

ошибочно

 

трактуются

 

положения

 

стандарта

 [3] 

о

 

гра

-

нице

 

между

 

низкоомным

 

и

 

высокоомным

 

резистив

-

ным

 

заземлением

 

нейтрали

 

применительно

 

к

 

россий

-

ским

 

сетям

 6–35 

кВ

.

Так

 

в

 [10, 11] 

отмечено

: «

В

 

действующей

 

же

 

редак

-

ции

 IEEE Std 142 2007 

г

граница

 

между

 

высокоомным

 

и

 

низкоомным

 

заземлением

 

нейтрали

 

определена

 

с

 

помощью

 

отношения

 

тока

 

ОЗЗ

 

при

 

наличии

 

рези

-

стора

 

к

 

току

 

трехфазного

 

короткого

 

замыкания

  (

к

.

з

.) 

конкретной

 

сети

Низкоомным

 

заземлением

 

нейтрали

 

считается

если

 

I

R

_

озз

 

 0,2

I

(3)

к

.

з

.

 (

до

 100–1000 

А

). 

Если

 

же

 

3

I

C

0

 

 

I

R

_

озз

 

 0,01

I

(3)

к

.

з

.

это

 

высокоомное

 

заземление

 

ней

-

трали

…» (

здесь

  3

I

C

0

 — 

полный

 

емкостный

 

ток

 

сети

I

R

_

озз

 — 

активный

 

ток

создаваемый

 

резистором

).

Авторы

 

работ

 [10, 11] 

правильно

 

воспроизве

-

ли

 

положение

 

стандарта

 [3], 

только

 

не

 

учли

что

 

это

 

положение

 

применяется

 

в

 

США

 

в

 

основном

 

к

 

сетям

 

2,4÷4,16 

кВ

 

и

 

ток

 

трехфазного

 

к

.

з

в

 

этих

 

сетях

 

суще

-

ственно

 

отличается

 

от

 

тока

 

трехфазного

 

к

.

з

в

 

сетях

 

6–35 

кВ

 

в

 

России

Отключающая

 

способность

 

выклю

-

чателей

 6–10 

кВ

 

в

 

наших

 

сетях

как

 

правило

равна

 

20 

кА

 

и

 

если

 

принять

 

реальный

 

ток

 

трехфазного

 

к

.

з

в

 

сети

 

скажем

 

равным

 15 

кА

то

 

высокоомным

 

зазем

-

лением

 

согласно

 [10, 11] 

будет

 

заземление

 

с

 

током

 

резистора

 

в

 

диапазоне

 3

I

C

 

I

R

_

озз

 

 150 

А

что

 

непра

-

вильно

так

 

как

 

ток

 150 

А

 

уже

 

попадает

 

в

 

диапазон

 

низкоомного

 

заземления

 

нейтрали

 100–1000 

А

ука

-

занный

 

в

 

этих

 

же

 

работах

Приняв

 

тот

 

же

 

ток

 15 

кА

мы

 

получим

согласно

 [10, 11], 

что

 

для

 

низкоомного

 

заземления

 

в

 

этой

 

сети

 

нужен

 

резистор

 

с

 

током

 

не

 

ме

-

нее

 

I

R

_

озз

 = 0,2

I

(3)

к

.

з

.

 = 0,2 × 15000 = 3000 

А

что

 

также

 

не

 

попадает

 

в

 

заданные

 

пределы

 100–1000 

А

.

Дополнительно

 

отметим

что

 

даже

 

по

 

отечествен

-

ным

 

нормам

 

ПУЭ

 

ток

 

однофазного

 

замыкания

 

на

 

зем

-

лю

 

величиной

 

более

 10 

А

 

нельзя

 

длительно

 

держать

 

не

 

отключенным

 

в

 

сетях

 

с

 

железобетонными

 

и

 

метал

-

лическими

 

опорами

 

из

-

за

 

возможного

 

разрушения

 

по

-

следних

что

 

вполне

 

согласуется

 

с

 

положениями

 

стан

-

дарта

 [3].

Поэтому

 

еще

 

раз

 

отметим

 

для

 

читателей

что

 

определение

 

высокоомного

 

заземления

 

нейтрали

 

из

 

стандарта

 [3] 

следующее

: «…1.2.7 

высокоомно

 

за

-

земленная

резистивно

 

заземленная

 

система

спро

-

ектированная

 

для

 

ограничения

 

тока

 

замыкания

 

на

 

землю

 

до

 

такой

 

величины

который

 

может

 

протекать

 

длительно

при

 

этом

 

одновременно

 

удовлетворяю

-

щая

 

критерию

 

R

0

 < 

X

C

0

так

 

чтобы

 

перенапряжения

 

от

 

дуговых

 

замыканий

 

были

 

снижены

Ток

 

однофазного

 

замыкания

 

обычно

 

ограничен

 

до

 

значений

 

менее

 

чем

 

10 

А

обеспечивая

 

минимальные

 

повреждения

 

даже

 

при

 

длительных

 

однофазных

 

замыканиях

».

Высокоомное

 

резистивное

 

заземление

 

нейтрали

 

может

 

выполняться

 

только

 

в

 

сетях

 

с

 

емкостным

 

током

 

I

C

 

не

 

более

 5÷7 

А

при

 

этом

 

активный

 

ток

 

I

R

созда

-

ваемый

 

резистором

должен

 

быть

 

больше

 

емкостного

 

тока

 

сети

I

C

 

 5÷7 A, 

I

R

 

 

I

C

.

При

 

резистивном

 

заземлении

 

нейтрали

 

суммар

-

ный

 

ток

 

в

 

месте

 

повреждения

 

складывается

 

из

 

ем

-

костного

 

тока

 

сети

 

и

 

активного

 

тока

создаваемого

 

резистором

 

заземления

 

нейтрали

:

I

зам

 = 

 

I

C

2

 

I

R

2

Указанные

 

активный

 

и

 

емкостный

 

ток

 

суммируют

-

ся

 

векторно

 

и

 

сдвинуты

 

друг

 

относительно

 

друга

 

на

 

90° (

рисунок

 2). 

При

 

равенстве

 

активного

 

тока

созда

-

ваемого

 

резистором

и

 

емкостного

 

тока

 

сети

 

суммар

-

ный

 

ток

 

в

 

месте

 

повреждения

 

увеличивается

 

всего

 

в

 

раз

Так

 

при

 

емкостном

 

токе

 

сети

 

величиной

 7 

А

 

и

 

активном

 

токе

 7 

А

создаваемом

 

резистором

сум

-

марный

 

ток

 

в

 

месте

 

повреждения

 

составит

 

 10 

А

.

Высокоомное

 

резистивное

 

заземление

 

нейтрали

 

имеет

 

ряд

 

ограничений

как

 

по

 

емкостному

 

току

 

сети

так

 

и

 

по

 

классам

 

напряжений

 

сетей

в

 

которых

 

оно

 

мо

-

жет

 

использоваться

.

В

 

частности

 

в

 

зарубежной

 

практике

 

эксплуатации

 

оно

 

успешно

 

применяется

 

в

 

промышленных

 

сетях

 

среднего

 

напряжения

  (

особенно

 

с

 

высокими

 

требо

-

ваниями

 

к

 

надежности

 

электроснабжения

от

 2,4 

до

 

5,5 

кВ

 

с

 

емкостными

 

токами

 

до

 5,5 

А

 

совместно

 

с

 

се

-

лективной

 

сигнализацией

 

однофазных

 

замыканий

а

 

также

 

в

 

блочных

 

схемах

  «

генератор

 — 

трансфор

-

матор

» 

до

 14,4 

кВ

В

 

промышленных

 

сетях

 11, 13,8 

и

 14,4 

кВ

 

в

 

США

 

опыт

 

применения

 

высокоомного

 

ре

-

зистивного

 

заземления

 

нейтрали

 

был

 

неуспешным

так

 

как

 

емкостные

 

токи

 

там

 

как

 

правило

 

выше

 5,5 

А

 

и

 

однофазные

 

замыкания

 

развивались

 

в

 

междуфаз

-

ные

 

к

.

з

до

 

момента

 

отключения

 

их

 

персоналом

 

энер

-

гообъекта

.

В

 

России

 

режим

 

высокоомного

 

резистивного

 

за

-

земления

 

нейтрали

 

может

 

применяться

 

в

 

воздушных

 

сетях

 6–35 

кВ

 

с

 

малыми

 

токами

 

однофазного

 

замы

-

кания

 

на

 

землю

 (

до

 5–7 

А

и

 

любым

 

типом

 

опор

 (

де

-

ревянные

железобетонные

стальные

). 

Применение

 

I

R

I

зам

I

C

Рис

. 2. 

Векторная

 

диаграмма

 

токов

 

при

 

однофазном

 

замыкании

 

в

 

сети

 

с

 

резистивным

 

заземлением

 

нейтрали


Page 5
background image

43

такого

 

решение

 

позволит

 

исключить

 

феррорезонанс

-

ные

 

процессы

 

и

 

повреждения

 

трансформаторов

 

на

-

пряжения

.

Низкоомное

 

резистивное

 

заземление

 

нейтрали

 

может

 

выполняться

 

в

 

сетях

 

с

 

любым

 

емкостным

 

то

-

ком

при

 

этом

 

активный

 

ток

 IR, 

создаваемый

 

резисто

-

ром

также

 

должен

 

быть

 

больше

 

емкостного

 

тока

 

сети

.

Как

 

правило

активный

 

ток

создаваемый

 

резисто

-

ром

превышает

 

емкостный

 

ток

 

сети

 

не

 

менее

 

чем

 

в

 2 

раза

При

 

таком

 

соотношении

 

ток

 

однофазного

 

за

-

мыкания

 

на

 

землю

 

определяется

 

в

 

основном

 

только

 

активным

 

током

 

резистора

а

 

любые

 

изменения

 

ем

-

костного

 

тока

 

оказывают

 

незначительное

 

влияние

 

на

 

полный

 

ток

 

однофазного

 

замыкания

Приняв

 

емкост

-

ный

 

ток

 

за

 

одну

 

относительную

 

единицу

а

 

активный

 

соответственно

 

за

 

две

 

мы

 

получим

 

полный

 

ток

 

одно

-

фазного

 

замыкания

 

равным

:

I

зам

 = 

 

I

C

2

 

I

R

2

 = 

 1

2

 

+ 2

2

 = 2,24

При

 

таком

 

соотношении

 

наличие

 

емкостного

 

тока

 

меняет

 

полный

 

ток

 

однофазного

 

замыкания

 

всего

 

на

 

12%.

Обычно

 

ток

создаваемый

 

резистором

 

при

 

низ

-

коомном

 

резистивном

 

заземлении

 

нейтрали

лежит

 

в

 

пределах

 

от

 20 

до

 2000 

А

Величина

 

тока

создава

-

емого

 

резистором

выбирается

 

исходя

 

из

 

нескольких

 

конкретных

 

условий

стойкость

 

опор

 

ВЛ

оболочек

 

и

 

экранов

 

кабелей

 

к

 

протеканию

 

такого

 

тока

 

одно

-

фазного

 

замыкания

наличие

 

в

 

сети

 

высоковольтных

 

электродвигателей

 

и

 

генераторов

чувствительность

 

релейной

 

защиты

В

 

США

 

типовыми

 

значениями

 

токов

 

низкоомных

 

резисторов

 

являются

 200 

А

 

и

 400 

А

 

для

 

промышлен

-

ных

 

сетей

 

классов

 

напряжения

 

от

 2,4 

до

 25 

кВ

Во

 

Франции

 

в

 Electricite de France 

низкоомный

 

резистор

 

выбирается

 

таким

 

образом

чтобы

 

ток

 

однофазного

 

замыкания

 

в

 

воздушных

 

сетях

 

не

 

превышал

 300 

А

а

 

в

 

кабельных

 1000 

А

Согласно

 

действующих

 

нормам

 

в

 

Бельгии

 

ток

создаваемый

 

низкоомным

 

резистором

 

в

 

сетях

 6,3 

и

 11 

кВ

лимитируется

 

величиной

 

не

 

бо

-

лее

 500 

А

В

 

Великобритании

 

в

 

сетях

 11 

кВ

 

применяют

 

низкоомные

 

резисторы

 750, 1000 

и

 1500 

А

.

Термическая

 

стойкость

 

зарубежных

 

низкоомных

 

резисторов

согласно

 

стандарту

 [3], 

то

 

есть

 

способ

-

ность

 

выдерживать

 

нормируемый

 

ток

 

в

 

течение

 

про

-

межутка

 

времени

составляет

 

обычно

 

от

 10 

до

 30 

се

-

кунд

Стандарт

 [12] 

в

 

свою

 

очередь

 

регламентирует

 

температуры

 

нагрева

 

резисторов

 

при

 

прохождении

 

тока

 

в

 

течение

 10, 60, 600 

секунд

 

и

 

длительно

.

Тем

 

не

 

менее

авторы

 

работы

 [11], 

несомненно

 

знакомые

 

с

 

положениями

 

стандартов

 [3, 12], 

утверж

-

дают

что

: «….

Особенностями

 

производимых

 

и

 

при

-

меняемых

 

за

 

рубежом

 

высоковольтных

 

резисторов

 

являются

 

малое

 

номинальное

 

время

 

работы

 (

обычно

 

до

 3 

секунд

)…», 

при

 

этом

 

в

 

более

 

ранней

 

работе

 [10] 

упоминалось

 

о

 

длительности

 10 

и

 60 

секунд

Поэтому

 

отметим

что

 

приводимая

 

в

 

работах

 [10, 11] 

информа

-

ция

 

относительно

 

термической

 

стойкости

 

зарубежных

 

резисторов

 

не

 

соответствует

 

действительности

.

Режим

 

заземления

 

нейтрали

 

через

 

резистор

 

нахо

-

дит

 

в

 

последнее

 

время

 

все

 

более

 

широкое

 

примене

-

ние

 

и

 

в

 

России

 (

рисунки

 3, 4).

Особо

 

следует

 

отметить

 

применение

 

резистивно

-

го

 

заземления

 

нейтрали

 

в

 

новом

 

классе

 

напряжения

 

20 

кВ

который

 

ранее

 

в

 

России

 

не

 

применялся

В

 

по

-

следнее

 

время

 

сети

 20 

кВ

 

интенсивно

 

развиваются

 

в

 

Москве

 

и

 

Московской

 

области

В

 

кабельных

 

сетях

 

20 

кВ

 

в

 

качестве

 

типового

 

решения

 

используется

 

низ

-

коомное

 

резистивное

 

заземление

 

нейтрали

 

через

 

резистор

 

R

 = 12 

Ом

I

 = 1000 

А

  (

в

 

течение

 

не

 

более

 

10 

секунд

). 

Это

 

техническое

 

решение

 

было

 

приня

-

то

 

на

 

основании

 

анализа

 

опыта

 

эксплуатации

 

сетей

 

20 

кВ

 

во

 

Франции

где

 

в

 

кабельных

 

городских

 

сетях

 

такое

 

решение

 

используется

 

достаточно

 

давно

.

По

 

нашему

 

мнению

 

величина

 1000 

А

 

в

 

некоторых

 

случаях

 

представляется

 

избыточной

Исторически

 

значение

 1000 

А

 

было

 

принято

 

в

 

связи

 

с

 

низкой

 

чув

-

ствительностью

 

старых

 

защит

 

от

 

замыканий

 

на

 

зем

-

лю

 (

код

 ANSI 51N) 

с

 

минимальной

 

возможной

 

устав

-

кой

 0,5 

А

 (

по

 

вторичной

 

стороне

), 

которые

 

включались

 

на

 

фазные

 

трансформаторы

 

тока

 1000/5 

А

 (

схема

 

со

-

единения

 

вторичных

 

обмоток

 

ТТ

 

в

 

звезду

 

с

 

включе

-

нием

 

реле

 

в

 

нейтральный

 

провод

). 

Соответственно

 

при

 

уставке

 0,5 

А

 

по

 

вторичной

 

стороне

 

минимальная

 

возможная

 

уставка

 

по

 

первичной

 

стороне

 

составля

-

ла

 100 

А

Согласно

 

старому

 

зарубежному

 

правилу

 

релейной

 

защиты

 

для

 

надежной

 

работы

 

защиты

 

ток

 

однофазного

 

замыкания

 

на

 

землю

 

должен

 

в

 10 

раз

 

превосходить

 

уставку

Отсюда

 

величина

 

тока

 

резисто

-

ра

 

должна

 

была

 

быть

 

никак

 

не

 

меньше

 1000 

А

.

В

 

современных

 

условиях

 

использования

 

резистив

-

ного

 

заземления

 

нейтрали

 

в

 

сетях

 20 

кВ

 

в

 

зависи

-

Рис

. 3. 

Высокоомный

 

резистор

 NER 35 

кВ

, 4000 

Ом

, 5 

А

 

(

длительно

в

 

сети

 

ТЭЦ

-11 

Иркутскэнерго

Рис

. 4. 

Низкоомные

 

резисторы

 NER 10 

кВ

, 30 

Ом

, 200 

А

 

(10 

секунд

на

 

ПС

 «

Петродворец

»

 3 (36) 2016


Page 6
background image

44

СЕТИ РОССИИ

мости

 

от

 

емкостного

 

тока

 

конкретной

 

сети

 

можно

 

бы

 

было

 

рассмотреть

 

варианты

 

применения

 

резисторов

 

на

 200–600 

А

Тепловыделение

 

в

 

месте

 

повреждения

 

(

разделка

кабельный

 

отсек

 

КРУ

зависит

 

от

 

квадрата

 

тока

Снижение

 

тока

 

низкоомного

 

резистора

 

в

 2 

раза

 

даст

 

уменьшение

 

энергии

 

в

 

месте

 

повреждения

 

в

 4 

раза

а

 

это

 

существенно

 

уменьшит

 

объем

 

раз

-

рушения

 

оборудования

 

в

 

месте

 

возникновения

 

дуги

Использование

 

кабельных

 

трансформаторов

 

тока

 

нулевой

 

последовательности

 

позволяет

 

исключить

 

небалансы

присущие

 

трех

-

трансформаторной

 

схе

-

ме

 

с

 

фазными

 

ТТ

и

 

снизить

 

уставки

В

 

случае

 

недо

-

статочной

 

чувствительности

 

простых

 

токовых

 

защит

 

от

 

замыканий

 

на

 

землю

 

для

 

повышения

 

чувствитель

-

ности

 

могут

 

использоваться

 

направленные

 

защиты

 

по

 

активной

 

составляющей

 

тока

 

замыкания

 

на

 

землю

.

Следует

 

отметить

что

 

применение

 

низкоомного

 

резистивного

 

заземления

 

нейтрали

 

в

 

сетях

 20 

кВ

 

на

 

начальном

 

этапе

 

внедрения

 

таких

 

технических

 

реше

-

ний

 

сопряжено

 

с

 

неизбежными

 

ошибками

 

проектных

 

и

 

эксплуатирующих

 

организаций

В

 

качестве

 

примера

 

можно

 

привести

 

термическое

 

повреждение

 

резистора

 

NER 12 

Ом

 1000 

А

 (

термическая

 

стойкость

 

не

 

более

 

10 

секунд

на

 

ПС

  «

Смирново

» 

Московского

 

ПМЭС

 

в

 2015 

году

Причиной

 

термического

 

повреждения