Особенности построения воздушных электрических сетей 20 кВ с низкоомным резистивным заземлением нейтрали

Page 1
background image

Page 2
background image

78

Особенности построения 
воздушных электрических 
сетей 20 кВ с низкоомным 
резистивным заземлением 
нейтрали

По

 

материалам

III 

Всероссийской

 

конференции

«

ТЕХНИКО

-

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ

 

АСПЕКТЫ

 

РАЗВИТИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

 

СЕТЕЙ

 20 

кВ

»

УДК

 621.3.05

в

о

з

д

у

ш

н

ы

е

 л

и

н

и

и

воздушные линии

Рассмотрены

 

воздушные

 

электрические

 

сети

 20 

кВ

 

с

 

низкоом

-

ным

 

резистивным

 

заземлением

 

нейтрали

являющиеся

 

новы

-

ми

 

для

 

отечественной

 

практики

Представлены

 

обоснование

 

и

 

выбор

 

значений

 

необходимого

 

тока

 

однофазного

 

замыкания

 

на

 

землю

 

для

 

обеспечения

 

надежности

 

и

 

экономичности

 

элек

-

трической

 

сети

Показано

 

влияние

 

различных

 

факторов

 

на

 

искомое

 

значение

 

тока

которое

 

существенно

 

отличается

 

для

 

кабельных

 

и

 

воздушных

 

сетей

Даны

 

рекомендации

 

по

 

структу

-

ре

 

и

 

параметрам

 

электрической

 

сети

 20 

кВ

.

Майоров

 

А

.

В

.,

к

.

т

.

н

., 

генеральный

директор

 

АО

 «

ОЭК

»

Шунтов

 

А

.

В

., 

д

.

т

.

н

., 

профессор

 

кафедры

 

электроэнергетических

 

систем

 

НИУ

 «

МЭИ

»

Осинцев

 

К

.

А

., 

соискатель

 

кафедры

 

электроэнергетических

 

систем

 

НИУ

 «

МЭИ

»

Д

остоинства

 

низкоомного

 

резистив

-

ного

 

режима

 

заземления

 

нейтрали

 

в

 

сетях

 

среднего

 

напряжения

 

хоро

-

шо

 

известны

К

 

ним

 

относятся

 

соз

-

 

дание

 

условий

 

для

 

практически

 

пол

-

ного

 

исключения

 

дуговых

 

перенапряжений

 

высокой

 

кратности

 

и

 

перехода

 

однофазных

 

замыканий

 

в

 

междуфазные

  (

многоместные

КЗ

поражения

 

персонала

 

при

 

однофазных

 

замыканиях

 

на

 

землю

  (

ОЗЗ

), 

селективной

 

работы

 

устройств

 

релейной

 

защиты

 

и

 

авто

-

матики

 (

РЗА

при

 

ОЗЗ

 

и

 

ряд

 

других

 

преиму

-

ществ

.

Кабельная

 

электрическая

 

сеть

 20 

кВ

 

с

 

низ

-

коомным

 

резистивным

 

заземлением

 

ней

-

трали

 

стала

 

массово

 

внедряться

 

в

 

Москве

 

с

 

начала

 2000-

х

 

годов

На

 

первых

 

этапах

 

при

-

нятия

 

решений

 

российскими

 

специалистами

 

во

 

внимание

 

принимался

 

опыт

 

западноев

-

ропейских

 

стран

 (

в

 

первую

 

очередь

 — 

Фран

-

ции

), 

где

 

сети

 20 

кВ

 

представлены

 

широко

 

со

 

второй

 

половины

 

прошлого

 

века

 [1]. 

Копируя

 

схему

 

построения

 

сетей

 20 

кВ

 

Парижа

на

 

всех

 

центрах

 

питания

 (

ЦП

в

 

ней

-

тралях

 20 

кВ

 

силовых

 

трансформаторов

 

110–220/20 

кВ

 

были

 

установлены

 

резисторы

 

сопротивлением

 

R

Р

 = 12 

Ом

При

 

этом

 

ток

 

ОЗЗ

 

(

по

 

сути

 — 

ток

протекающий

 

через

 

резистор

):

I

Р

 

 

U

НОМ

 

/ (1,73

R

Р

) = 20 / (1,73·12) = 0,96 

кА

Ключевые

 

слова

:

воздушные

 

электрические

 

сети

 

20 

кВ

структура

 

и

 

параметры

низкоомное

 

резистивное

 

за

-

земление

 

нейтрали

релейная

 

защита

 

и

 

автоматика

заземля

-

ющие

 

устройства

 

электроуста

-

новок

безопасность

 

персонала

Keywords:

20 kV overhead systems, 
structure and parameters, low 
resistance neutral grounding, 
relay protection and automation, 
grounding devices of electrical 
installations, personnel safety


Page 3
background image

79

Табл

. 1. 

Значения

 

допустимых

 

сопротивлений

 

заземляющих

 

устройств

Время

 

отключе

-

ния

 

ОЗЗ

, c

до

 0,1

0,2

0,5

0,7

1,0

1,0–5,0

Допустимое

 

напряжение

 

по

-

вреждения

В

500

400

200

130

100

70

Допустимое

 

сопротивление

 

заземляющего

 

устройства

Ом

I

Р

 = 1000 

А

 

0,49

0,39

0,20

0,13

0,10

0,07

I

Р

 = 800 

А

0,6

0,49

0,24

0,16

0,12

0,09

I

Р

 = 600 

А

0,80

0,63

0,32

0,21

0,16

0,11

I

Р

 = 400 

А

1,12

0,89

0,45

0,29

0,22

0,16

Примечание

.

 

Оценка

 

сопротивлений

 

заземляющих

 

устройств

 

проведена

 

при

 

условии

 

наложения

 

на

 

ток

 

резистора

 

емкостного

 

тока

 

значением

 

до

 200 

А

.

где

 

U

НОМ

 — 

номинальное

 

напряже

-

ние

 

сети

Причина

 

выбора

 

тока

 

ОЗЗ

 

на

 

уровне

 1000 

А

 

ранее

 

упомина

-

лась

 

в

 [2]: «

Исторически

 

значение

 

1000 

А

 

было

 

принято

 

в

 

связи

 

с

 

низ

-

кой

 

чувствительностью

 

старых

 

защит

 

от

 

замыканий

 

на

 

землю

… 

с

 

минимально

 

возможной

 

устав

-

кой

 0,5 

А

  (

по

 

вторичной

 

стороне

), 

которые

 

включались

 

на

 

фазные

 

трансформаторы

 

тока

 1000/5 

А

… 

Соответственно

 

при

 

уставке

 0,5 

А

 

по

 

вторичной

 

стороне

 

минимально

 

возможная

 

уставка

 

по

 

первичной

 

стороне

 

составляла

 100 

А

Соглас

-

но

 

старому

 

зарубежному

 

правилу

 

релейной

 

защиты

 

для

 

надежной

 

работы

 

защиты

 

ток

 

однофазного

 

за

-

мыкания

 

на

 

землю

 

должен

 

в

 10 

раз

 

превосходить

 

уставку

Отсюда

 

величина

 

тока

 

резистора

 

должна

 

быть

 

никак

 

не

 

меньше

 1000 

А

».

При

 

этом

 

никто

 

не

 

обратил

 

внимания

 

на

 

зару

-

бежную

 

структуру

 

сети

 20 

кВ

 [1, 3]. 

Трансформа

-

торные

 

подстанции

  (

ТП

) 20/0,4 

кВ

 

коммутируются

 

к

 

магистралям

 20 

кВ

 

преимущественно

 

на

 

ответ

-

влениях

  (

наглухо

или

 

выключателями

 

нагрузки

Выключатели

 

устанавливаются

 

лишь

 

на

 

при

 

со

 

еди

-

не

 

ниях

 

собственно

 

трансформаторов

 20/0,4 

кВ

При

 

подобной

 

архитектуре

 

вся

 

электрическая

 

сеть

 

считается

 

распределительной

.

Еще

 

со

 

времен

 

СССР

на

 

протяжении

 

десятиле

-

тий

 

системы

 

электроснабжения

 

городов

 

в

 

нашей

 

стране

 

формируются

 

иначе

по

 

так

 

называемой

 

двухзвенной

 

архитектуре

Первое

 

звено

 — 

это

 

пи

-

тающие

 

сети

то

 

есть

 

кабельные

 

линии

 (

КЛ

от

 

ЦП

 

до

 

распределительных

 

пунктов

  (

РП

), 

а

 

второе

 — 

распределительные

 

сети

то

 

есть

 

КЛ

 

от

 

РП

 

до

 

ТП

От

 

них

 

на

 

напряжении

 0,4 

кВ

 

запитаны

 

конечные

 

потребители

При

 

двухзвенной

 

архитектуре

 

появляются

 

до

-

полнительно

 

три

 

ступени

 

селективности

 

устройств

 

РЗА

на

 

вводном

 

и

 

секционном

 

выключателях

 

РП

а

 

также

 

на

 

выключателях

отходящих

 

к

 

ТП

 

линий

итого

 

t

 = 3 · 0,25 = 0,75 

с

В

 

результате

 

за

 

рубежом

 

для

 

токовых

 

защит

отходящих

 

от

 

ЦП

 

линий

до

-

статочна

 

выдержка

 

времени

 0,3–0,4 

с

а

 

для

 

двух

-

звенной

 

архитектуры

 — 

не

 

менее

 1,0 

с

Последнее

 

чрезвычайно

 

ужесточает

 

расчетные

 

условия

 

обо

-

снования

 

и

 

выбора

 

проводников

аппаратов

 

и

 

за

-

земляющих

 

устройств

 

электроустановок

 [4].

В

 

России

 

нет

 

нормативной

 

базы

 

по

 

формиро

-

ванию

 

электрической

 

сети

 20 

кВ

Согласно

 [5] 

работа

 

сетей

 

до

 35 

кВ

 

может

 

предусматривать

-

ся

 

с

 

различным

 

режимом

 

заземления

 

нейтралей

в

 

том

 

числе

 

через

 

резистор

При

 

этом

 

требования

 

к

 

заземляющим

 

устройствам

 

электроустановок

 

выше

 1 

кВ

являющихся

 

одним

 

из

 

основных

 

кри

-

териев

 

электробезопасности

нормируются

 

лишь

 

для

 

сетей

 

с

 

эффективно

 

заземленной

 

и

 

изоли

-

рованной

 

нейтралью

Поэтому

 

при

 

решении

 

во

-

просов

 

электробезопасности

 

в

 

сети

 20 

кВ

 

с

 

низ

-

коомным

 

резистивным

 

заземлением

 

нейтрали

 

остается

 

принимать

 

во

 

внимание

 

обеспечение

 

норм

 

по

 

напряжению

 

прикосновения

 

и

 

шаговому

 

напря

-

жению

 [6, 7].

Так

по

 

приведенной

 

в

 [7] 

известной

 

кривой

 

до

-

пустимого

 

напряжения

 

повреждения

  (

при

 

прикос

-

новении

Uf

(

t

от

 

времени

 

повреждения

  (

отключе

-

ния

t

нетрудно

 

оценить

 

требуемое

 

сопротивление

 

заземляющего

 

устройства

 

R

З

(

t

) = 

U

f

(

t

) / 

I

Р

в

 

зависимости

 

от

 

тока

 

ОЗЗ

 

I

ОЗЗ

 = 

I

Р

создаваемого

 

резистором

 (

таблица

 1).

Из

 

таблицы

 1 

следует

что

 

при

 

принятом

 

на

 

всех

 

ЦП

 

I

Р

 

 1000 

А

двухзвенной

 

архитектуре

 

сети

 

и

 

вы

-

держках

 

времени

 

отключения

 

ОЗЗ

 0,75 

с

 (

см

выше

сопротивление

 

заземляющих

 

устройств

 

для

 

РП

 

20 

кВ

 

в

 

кабельных

 

сетях

 

должно

 

быть

 

чуть

 

более

 

0,1 

Ом

что

 

недостижимо

При

 

отсутствии

 

в

 

стране

 

нормативных

 

требований

 

к

 

заземляющим

 

устрой

-

ствам

 

электроустановок

 20 

кВ

 

проектные

 

органи

-

зации

 

пошли

 

по

 

пути

 

наименьшего

 

сопротивления

взяв

 

в

 

качестве

 

искомой

 

величины

 

минимально

 

воз

-

можные

 

из

 [5] 0,5 

Ом

 

для

 

электроустановок

 

с

 

эффек

-

тивно

 

заземленной

 

нейтралью

При

 

этом

 

в

 

городских

 

условиях

 

добиться

 

даже

 

таких

 

сопротивлений

 

у

 

ши

-

роко

 

применяемых

 

малогабаритных

 

РП

 

и

 

ТП

 

крайне

 

сложно

причем

 

используя

 

весьма

 

дорогостоящие

 

специальные

 

глубинные

 

электроды

.

Требования

 

к

 

сопротивлению

 

заземляющих

 

устройств

 

смягчаются

 (

таблица

 1) 

по

 

мере

 

сниже

-

ния

 

тока

 

ОЗЗ

Последнее

 

ограничивается

 

надеж

-

ной

 

работой

 

устройств

 

РЗА

а

 

именно

 

минимально

 

допустимым

 

коэффициентом

 

чувствительности

 

K

Ч

который

 

для

 

кабельных

 

сетей

 

принимается

 [5] 

K

Ч

 > 1,25, 

а

 

для

 

воздушных

 — 

K

Ч

 > 1,5.

Таким

 

образом

при

 

выборе

 

тока

 

ОЗЗ

 

в

 

сетях

 

с

 

низкоомным

 

резистивным

 

заземлением

 

ней

-

трали

 

необходимо

 

гармонизировать

 

противоре

-

чивые

 

влияющие

 

факторы

надежность

 

работы

 

устройств

 

РЗА

требуемые

 

сопротивления

 

зазем

-

ляющих

 

устройств

 

электроустановок

включая

 

безопасность

 

персонала

При

 

этом

 

основным

 

вли

-

яющим

 

фактором

 

является

 

структура

 

и

 

параметры

 

электрической

 

сети

а

 

именно

 

ее

 

конфигурация

схемы

 

распределительных

 

устройств

 

электро

-

установок

параметры

 

оборудования

В

 

отличие

 

от

 

кабельных

 

сетей

 20 

кВ

  (

а

 

их

 

только

 

в

 

Москве

 

 5 (44) 2017


Page 4
background image

80

уже

 

построено

 

более

 1000 

км

), 

решения

 

для

 

воз

-

душных

 

сетей

 

рассматриваемого

 

класса

 

напряже

-

ния

 

и

 

режима

 

нейтрали

 

находятся

 

лишь

 

в

 

стадии

 

проработки

С

 

учетом

 

вышеизложенного

 

здесь

 

следует

 

избежать

 

повторения

 

ранее

 

совершенных

ошибок

.

При

 

выборе

 

тока

 

ОЗЗ

 

в

 

воздушных

 

сетях

 

необ

-

ходимо

 

принять

 

во

 

внимание

 

их

 

характерную

 

пред

-

почтительную

 

конфигурацию

  (

рисунок

 1) [8]. 

Она

 

представляет

 

собой

 

известную

 

петлевую

 

схему

 

с

 

подключением

 

от

 

двух

 

географически

 

разнесен

-

ных

 

ЦП

 110/20 

кВ

секционированную

 

реклоузера

-

ми

 — 

автоматическими

 

пунктами

 

секционирова

-

ния

 

воздушной

 

линии

  (

ВЛ

). 

Трансформаторные

 

подстанции

 20/0,4 

кВ

 

подключаются

 

к

 

основной

 

магистрали

 

на

 

ответвлениях

 

с

 

установкой

 

разъе

-

динителя

 

или

 

реклоузера

 (

в

 

зависимости

 

от

 

длины

 

ответвления

). 

Защита

 

трансформаторов

 20/0,4 

кВ

 

осуществляется

 

предохранителями

 

на

 

стороне

 

20 

кВ

В

 

нормальном

 

режиме

 

схема

 

сети

 

разом

-

кнута

 

на

 

одном

 

из

 

реклоузеров

 

с

 

использованием

 

автоматического

 

ввода

 

резерва

  (

АВР

). 

Количе

-

ство

 

ответвлений

 

к

 

ТП

 

между

 

коммутационными

 

устройствами

 

основной

 

магистрали

 

на

 

рисунке

 1 

показано

 

условно

  (

обычно

 5–7). 

Устанавливают

-

ся

 

преимущественно

 

однотрансформаторные

 

комплектные

 

ТП

  (

КТП

столбового

  (

номиналь

-

ная

 

мощность

 

S

НОМ

 

трансформатора

 16÷100 

кВ

·

А

), 

мачтового

  (

S

НОМ

 = 160÷250 

кВ

·

А

и

 

киоскового

 

(

S

НОМ

 = 400÷1000 

кВ

·

А

типов

.

Схема

приведенная

 

на

 

рисунке

 1, 

в

 

реальных

 

условиях

 

бывает

 

еще

 

более

 

громоздкой

 

и

 

имеет

 

большее

 

количество

 

пунктов

 

секционирования

У

 

терминалов

 

РЗА

 

современных

 

реклоузеров

 

ми

-

нимальная

 

ступень

 

селективности

 

по

 

времени

га

-

рантированная

 

заводом

-

изготовителем

составля

-

ют

 

всего

 0,1 

с

Последнее

 

меньше

чем

 

у

 

устройств

 

РЗА

устанавливаемых

 

в

 

ячейках

 

комплектных

 

распределительных

 

устройств

 (

КРУ

ЦП

 

и

 

РП

 (0,2–

0,3 

с

). 

Однако

 

даже

 

в

 

простейшей

 

схеме

 

на

 

рисунке

 

в

 

ремонтном

 

режиме

 

при

 

отключении

допустим

выключателя

 Q5 (

при

 

этом

 

должны

 

быть

 

включе

-

ны

 Q1–Q4), 

выдержки

 

времени

 

защит

 

от

 

ОЗЗ

 

на

 

го

-

ловных

 

участках

 

превысят

 0,5 

с

 

с

 

учетом

 

времени

 

перегорания

 

предохранителей

  (

плавких

 

вставок

). 

При

 

этом

 

стоимость

 

заземляющего

 

устройства

 

мо

-

жет

 

превысить

  (

и

 

заметно

затраты

 

на

 

саму

 

КТП

что

 

нерационально

Поэтому

 

ступенчатая

 

отстрой

-

ка

 

по

 

времени

 

устройств

 

РЗА

 

в

 

воздушных

 

сетях

 

не

 

применима

.

Логика

 

работы

 

ненаправленных

 

токовых

 

защит

 

нулевой

 

последовательности

 

должна

 

исходить

 

из

 

минимально

 

возможного

 

времени

 

t

 

неселектив

-

ного

 

отключения

 

всех

 

коммутационных

 

устройств

 

при

 

ОЗЗ

 

и

 

далее

 

их

 

последовательного

 

однократ

-

ного

 

автоматического

 

повторного

 

включения

  (

АПВ

 

— выключатель

 

— реклоузер

 

— разъединитель

 

— предохранитель

 

— трансформатор 

20/0,4 кВ

 — трансформатор 

заземления 
нейтрали

ЦП №1

ЦП №2 

Q1

Q2

Q3

Q4

Q5

20 кВ

20 кВ

Рис

. 1. 

Типовая

 

конфигурация

 

воздушной

 

сети

ВОЗДУШНЫЕ 

ЛИНИИ


Page 5
background image

81

с

 

ускорением

 

защит

начиная

 

с

 

вы

-

ключателя

 

ЦП

Время

 

ускорения

 

защит

 

t

У

 

в

 

воздушных

 

сетях

 

обыч

-

но

 

принимается

 

не

 

менее

 0,1 

с

Минимально

 

возможное

 

время

 

отстройки

 

защит

 

t

ОТС

 

ЦП

 

и

  «

ниже

-

стоящего

» 

реклоузера

 — 

это

 0,2 

с

то

 

есть

 

ступень

 

селективности

га

-

рантированная

 

заводом

-

изготови

-

телем

 

устройств

 

РЗА

Откуда

 

t

У

 + 

t

ОТС

 = 0,1 + 0,2 = 0,3 

с

.

Для

 

защиты

 

от

 

ОЗЗ

 

в

 

воздушных

 

сетях

 

в

 

силу

 

очевидных

 

конструк

-

тивных

 

особенностей

 

приходится

 

ориентироваться

 

на

 

применение

 

фильтров

 

тока

 

нулевой

 

последо

-

вательности

  (

а

 

не

 

трансформато

-

ров

 

тока

 

нулевой

 

последователь

-

ности

как

 

в

 

кабельных

 

сетях

). 

Ток

 

срабатывания

 

прини

 

мается

 

наи

-

большим

исходя

 

из

 

трех

 

усло

 

вий

 

отстройки

 

от

:

1) 

тока

 

небаланса

;

2) 

собственного

 

емкостного

 

тока

 

присоединения

;

3) 

времятоковых

 

характеристик

 

плавления

 

плав

-

ких

 

вставок

 

предохранителей

.

Первое

 

и

 

второе

 

условие

 

отстройки

 

в

 

воздуш

-

ных

 

сетях

как

 

правило

не

 

являются

 

определя

-

ющими

Соответствующие

 

методики

 

выбора

 

па

-

раметров

 

срабатывания

 

устройств

 

РЗА

 

хорошо

 

известны

 [9, 10] 

и

 

здесь

 

не

 

рассматриваются

Об

-

ратим

 

лишь

 

внимание

что

 

при

 

отстройке

 

от

 

тока

 

небаланса

исходя

 

из

 

тока

 

трехфазного

 

КЗ

 

I

К

(3)

 

в

 

начале

 

защищаемой

 

зоны

обычно

 

K

Ч

 < 1,5. 

По

-

этому

 

для

 

повышения

 

чувствительности

 

устройств

 

РЗА

 

следует

 

предусматривать

 

блокировку

 

защиты

 

от

 

ОЗЗ

 

при

 

пуске

 

максимальной

 

токовой

 

защиты

 

(

МТЗ

). 

При

 

этом

 

вместо

 

I

К

(3)

 

во

 

внимание

 

прини

-

мается

 

уже

 

ток

 

срабатывания

 

МТЗ

Что

 

касает

-

ся

 

отстройки

 

от

 

емкостных

 

токов

то

 

последние

 

в

 

воздушных

 

сетях

 

при

 

прочих

 

равных

 

условиях

 

по

 

сравнению

 

с

 

кабельными

 

сетями

 

примерно

 

на

 

порядок

 

ниже

 

и

 

не

 

являются

 

весомым

 

влияющим

 

фактором

 

с

 

рассматриваемых

 

позиций

.

Определяющим

 

при

 

выборе

 

параметров

 

сра

-

батывания

 

устройств

 

РЗА

 

является

 

третье

 

усло

-

вие

  (

см

выше

). 

Времени

 

= 0,3 

с

 

должно

 

быть

 

достаточно

чтобы

 

в

 

первую

 

очередь

 

перегорел

 

предохранитель

 

защищаемого

 

присоединения

 

при

 

повреждении

 

последнего

Поэтому

 

токи

 

срабаты

-

вания

 

устройств

 

РЗА

 

следует

 

отстроить

 

от

 

время

-

токовых

 

характеристик

 

плавления

 

плавких

 

вставок

 

предохранителей

 

следующим

 

образом

 [10]: 

I

СР

 = (1 + 

I

ПР

(

t

), 

где

 

 = 0,15 — 

коэффициент

учитывающий

 

погреш

-

ности

 

терминалов

 

РЗА

 

и

 

трансформаторов

 

тока

 

(

для

 

реклоузеров

 

достаточно

 0,05); 

I

ПР

(

t

) — 

ток

 

плав

-

ления

 

плавкой

 

вставки

 

предохранителей

завися

-

щий

 

от

 

времени

 

t

с

 

учетом

 

стандартного

 20%-

ного

 

разброса

 

их

 

времятоковых

 

характеристик

.

При

 

выборе

 

сопротивлений

 

заземляющих

 

устройств

 

КТП

 10 (6) 

кВ

то

 

есть

 

в

 

сетях

 

с

 

изолиро

-

ванной

 

нейтралью

более

 

жесткие

 

требования

 

к

 

их

 

значениям

 

предъявляет

 

не

 

сторона

 10(6) 

кВ

 

электро

-

установки

 (

где

 

R

З

 

 250/

I

ОЗЗ

но

 

не

 

более

 10 

Ом

 [5]), 

а

 

сторона

 0,4 

кВ

Для

 

нее

 

R

З

 = 4 

Ом

Выполнение

 

такого

 

заземляющего

 

устройства

 

не

 

обременитель

-

но

 

как

 

с

 

финансовой

так

 

и

 

материальной

 

стороны

Было

 

бы

 

желательно

чтобы

 

и

 

для

 

электрической

 

сети

 20 

кВ

 

сохранился

 

порядок

 

этих

 

цифр

к

 

приме

-

ру

пусть

 

и

 

не

 4, 

а

 

хотя

 

бы

 2 

Ом

Как

 

уже

 

отмечалось

 

ранее

R

З

 = 0,5 

Ом

 

неприемлемо

так

 

как

 

затраты

 

на

 

него

 

могут

 

превысить

 

таковые

 

на

 

отдельно

 

взятую

 

КТП

то

 

есть

 

электроустановку

 

массового

 

примене

-

ния

которая

 

должна

 

быть

 

максимально

 

экономич

-

ной

К

 

примеру

при

 

R

З

 = 4 

Ом

 

в

 

условиях

 

Московской

 

области

 

достаточна

 

установка

 

шести

 

электродов

 

на

 

площади

 5 × 10 

м

а

 

для

 

R

З

 = 2 

Ом

 — 15 

на

 

площади

 

10 × 20 

м

При

 

этом

 

сметная

 

стоимость

 

заземляюще

-

го

 

устройства

 

в

 

текущих

 

ценах

 

составляет

 

примерно

 

20 

и

 60 

тысяч

 

рублей

 

соответственно

В

 

таблице

 2 

сведены

 

характеристики

 

взаимо

-

связей

 

основных

 

влияющих

 

факторов

  (

мощность

 

трансформатора

ток

 

срабатывания

 

устройств

 

РЗА

сопротивление

 

заземляющего

 

устройства

 

с

 

позиций

 

электробезопасности

коэффициент

 

чувствительно

-

сти

 

устройств

 

РЗА

при

 

изменении

 

тока

 

ОЗЗ

 

от

 100 

до

 

400 

А

 

и

 

неселективном

 

его

 

отключении

 

при

 

= 0,3 

с

.

При

 

расчетах

 

таблицы

 2 

во

 

внимание

 

были

 

приня

-

ты

 

фактические

 

параметры

 

сети

 10 

кВ

которую

 

пред

-

полагалось

 

перевести

 

на

 

напряжение

 20 

кВ

Длина

 

магистрали

 

между

 

ЦП

 

составляла

 26 

км

 

при

 

общей

 

протяженности

 

с

 

ответвлениями

 

около

 60 

км

Ток

 

ОЗЗ

 

100–400 

А

 — 

ток

 

при

 

замыкании

 

вблизи

 

шин

 

ЦП

ми

-

нимальный

 

ток

 

ОЗЗ

 — 

ток

 

в

 

конце

 

защищаемой

 

зоны

 

при

 

ремонтной

 

схеме

 

сети

то

 

есть

 

временном

 

пита

-

нии

 

от

 

одного

 

ЦП

Учитывалась

 

возможная

 40%-

ная

 

перегрузка

 

масляных

 

трансформаторов

В

 

таблице

 2 

Табл

. 2. 

К

 

выбору

 

сопротивления

 

заземляющего

 

устройства

 

при

 

одно

-

временном

 

неселективном

 

срабатывании

 

устройств

 

РЗА

 

в

 

течение

 0,3 

с

Номи

-

наль

 

ная

 

мощность

 

транс

 

фор

-

ма

 

то

 

ра

кВ

·

А

Ток

 

сраба

-

тывания

 

РЗА

А

Ток

 

однофазного

 

замыкания

 

на

 

землю

А

100

200

300

400

Минимальный

 

ток

однофазного

 

замыкания

 

на

 

землю

А

90

163

222

275

Сопротивление

 

заземляющего

 

устройства

Ом

4,25

2,13

1,42

1,06

Коэффициент

 

чувствительности

 

РЗА

отн

.

ед

.

До

 75

37

2,4

4,4

5,9

7,4

160

84

1,0

1,9

2,7

3,3

250

101

0,9

1,6

2,2

2,7

400

145

0,6

1,1

1,5

1,9

630

248

0,4

0,7

0,9

1,1

1000

386

0,2

0,4

0,6

0,7

 5 (44) 2017


Page 6
background image

82

выделены

 

зоны

в

 

которых

 

обеспечивается

 

требуе

-

мый

 

коэффициент

 

чувствительности

 

устройств

 

РЗА

К

 

слову

ток

 

срабатывания

 

РЗА

 

при

 

отстройке

 

от

 

тока

 

небаланса

 (

с

 

учетом

 

блокировки

 

защиты

 

от

 

ОЗЗ

 

при

 

пуске

 

МТЗ

составляет

 31 

А

а

 

при

 

отстройке

 

от

 

соб

-

ственного

 

емкостного

 

тока

 

присоединения

 — 

всего

 

лишь

 21 

А

.

Таким

 

образом

по

 

мнению

 

авторов

на

 

данном

 

временном

 

промежутке

 

наиболее

 

компромиссным

 

для

 

отечественных

 

воздушных

 

электрических

 

се

-

тей

 20 

кВ

 

с

 

низкоомным

 

резистивным

 

заземлением

 

нейтрали

 

является

 

ток

 

ОЗЗ

 

на

 

уровне

 200 

А

 (

сопро

-

тивление

 

резистора

 60 

Ом

при

 

следующих

 

огра

-

ничениях

сопротивление

 

заземляющих

 

устройств

 

не

 

выше

 2 

Ом

а

 

мощность

 

понижающих

 

трансфор

-

маторов

 

не

 

более

 250 

кВ

·

А

При

 

мощности

 

свыше

 

250 

кВ

·

А

 

можно

 

допустить

 

неселективную

 

работу

 

устройств

 

РЗА

 

в

 

части

 

отстройки

 

от

 

времятоковых

 

характеристик

 

плавких

 

предохранителей

.

По

 

мнению

 

авторов

последнее

 

условие

 

не

 

яв

-

ляется

 

критичным

Силовой

 

масляный

 

трансфор

-

матор

 

является

 

достаточно

 

надежным

 

элементом

 

электрической

 

сети

В

 

частности

параметр

 

потока

 

отказов

 

масляных

 

трансформаторов

 10/0,4 

кВ

 

со

-

ставляет

 

всего

 0,0014 1/

год

 [11]. 

Причем

 

конструк

-

тивно

 

трансформаторы

 10 

и

 20 

кВ

 

имеют

 

неболь

-

шие

 

отличия

связанные

 

преимущественно

 

лишь

 

с

 

характеристиками

 

высоковольтных

 

вводов

.

Любое

 

однофазное

 

замыкание

 

на

 

землю

 

ликви

-

дируется

 

неселективным

 

отключением

 

выключа

-

телей

 

в

 

схеме

 

в

 

течение

 0,3 

с

 

с

 

последующим

 

вос

-

становлением

 

схемы

 

в

 

цикле

 

последовательного

 

однократного

 

АПВ

 

с

 

ускорением

 

защит

начиная

 

с

 

выключателя

 

питающего

 

центра

Выявленные

 

ограничения

 

на

 

мощности

 

трансформаторов

 

мо

-

гут

 

иметь

 

положительный

 

эффект

 

в

 

части

 

созда

-

ния

 

стимулов

 

к

 

разукрупнению

 

трансформаторных

 

подстанций

 20/0,4 

кВ

Это

 

позволяет

 

существенно

 

упростить

 

и

 

удешевить

 

сети

 0,4 

кВ

что

 

является

 

альтернативой

 

тенденции

 

последних

 

лет

 — 

вве

-

дению

 

новой

 

промежуточной

 

ступени

 

напряжения

 

0,95 

кВ

.  

ЛИТЕРАТУРА

1. 

Пелисье

 

Р

Энергетические

 

си

-

стемы

М

.: 

Высшая

 

школа

, 1982. 

568 

с

.

2. 

Назарычев

 

А

.

Н

., 

Титенков

 

С

.

С

., 

Пугачев

 

А

.

А

Комплексные

 

инно

-

вационные

 

решения

 

по

 

заземле

-

нию

 

нейтрали

 

в

 

сетях

 6–35 

кВ

 // 

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ

Передача

 

и

 

распределение

, 2016, 

 3(36). 

С

. 40–46.

3. 

Козлов

 

В

.

А

Электроснабжение

 

го

-

родов

Л

.: 

Энергоатомиздат

, 1988. 

264 

с

.

4. 

Майоров

 

А

.

В

Разработка

 

научно

-

технических

 

решений

 

по

 

форми

-

рованию

 

электрической

 

сети

 20 

кВ

 

мегаполиса

 / 

Автореф

дисс

… 

канд

техн

наук

М

.: 

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

, 2017. 24 

с

.

5. 

Правила

 

устройства

 

электроуста

-

новок

М

.: 

КНОРУС

, 2010. 488 

с

.

6. 

ГОСТ

 12.1.038-82. 

Система

 

стан

-

дартов

 

безопасности

 

труда

Элек

-

тробезопасность

Предельно

 

до

-

пустимые

 

значения

 

напряжений

 

прикосновения

 

и

 

токов

М

.: 

ИПК

 

Из

-

во

 

стандартов

, 2001. 7 

с

.

7. 

ГОСТ

 

Р

 50571-4-44-2011 (

МЭК

 

60364-4-44:2007). 

Электроуста

-

новки

 

низковольтные

Часть

 4–44. 

Требования

 

по

 

обеспечению

 

без

-

опасности

Защита

 

от

 

отклонений

 

напряжения

 

и

 

электромагнитных

 

помех

М

.: 

Стандартинформ

, 2012. 

48 

с

.

8. 

Вологин

 

А

.

В

Концепция

 

развития

 

распределительной

 

сети

 

среднего

 

напряжения

 

в

 

Московской

 

области

 

// 

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ

Передача

 

и

 

распределение

, 2016, 

 4(37). 

С

. 76–79.

9. 

Шуин

 

В

.

А

., 

Гусенков

 

А

.

В

Защиты

 

от

 

замыканий

 

на

 

землю

 

в

 

элек

-

трических

 

сетях

 6–10 

кВ

М

.: 

НТФ

 

«

Энергопрогресс

», «

Энергетик

», 

2001. 104 

с

.

10. 

Шабад

 

М

.

А

Расчеты

 

релейной

 

за

-

щиты

 

и

 

автоматики

 

распредели

-

тельных

 

сетей

Санкт

-

Петербург

ПЭИПК

, 2003. 347 

с

.

11. 

Майоров

 

А

.

В

., 

Шунтов

 

А

.

В

О

 

ха

-

рактеристиках

 

надежности

 

эле

-

ментов

 

электрической

 

сети

 20 

кВ

 // 

Энергобезопасность

 

и

 

энергосбе

-

режение

, 2016, 

 2. 

С

. 28–30.

REFERENCES

1. Pelise R. Energeticheskie sistemy 

[Power systems]. Moscow, Vyssha-
ya shkola Publ., 1982. 568 p.

2. Nazarychev  A.N.,  Titenkov  S.S., 

Pugachev A.A. Integrated innova-
tive solutions for neutral grounding 
in 6-35 kV networks. ELEKTROEN-
ERGIYa: peredacha i raspredelenie 
[ELECTRIC POWER: Transmission 
and Distribution], 2016, no. 3(36), 
pp. 40-46. (in Russian)

3.  Kozlov V.A. Elektrosnabzhenie goro-

dov [Municipal power supply]. Lenin-
grad, Energoatomizdat Publ., 1988. 
264 p.

4. Mayorov A.V. Razrabotka nauch-

no-tekhnicheskikh resheniy po for-
mirovaniyu elektricheskoy seti 20 kV 
megapolisa. Author's abstract. [Devel-
opment of scienti

 c and technical so-

lutions for construction of 20 kV elec-
trical network in megacities. Author's 
abstract]. Moscow, 2017. 24 p.

5. Pravila ustroystva elektroustanovok 

[Electrical Installations Code]. Mos-
cow, KNORUS Publ., 2010. 488 p.

6.  State Standard 12.1.038-82. Occu-

pational safety standards system. 
Electrical safety. Touch current and 
voltage rating values. Moscow, IPK 
Iz-vo standartov Publ., 2001. 7 p. (in 
Russian)

7.  State Standard 50571-4-44-2011. 

Low-voltage electrical installa-
tions. Part 4-44: Protection for 
safety. Protection against voltage 
disturbances and electromagnetic 
disturbances (MOD). Moscow, 
Standartinform Publ., 2012. 478 p. 
(in Russian)

8.  Vologin A.V. The concept of me-

dium voltage distribution network 
development in the Moscow region. 
ELEKTROENERGIYa: peredacha 
i raspredelenie [ELECTRIC POW-
ER: Transmission and Distribution], 
2016, no. 4(37), pp. 76-79. (in Rus-
sian)

9.  Shuin V.A., Gusenkov A.V. Zashchi-

ty ot zamykaniy na zemlyu v elek-
tricheskikh setyakh 6–10 kV [Pro-
tection against ground faults in 
6-10  kV  electrical  networks].  Mos-
cow, NTF "Energoprogress", "Ener-
getik" Publ., 2001. 104 p.

10. 

Shabad M.A. Raschety releynoy 
zashchity i avtomatiki raspredel-
itelnykh setey [Calculations of dis-
tribution networks relay protection 
and automation]. St. Petersburg, 
FGAOU DPO "PEIPK" Publ., 2003. 
347 p.

11. Mayorov A.V., Shuntov A.V. Reli-

ability characteristics of 20 kV elec-
trical network elements. Energo-
bezopasnost i energosberezhenie 
[Energy security and energy sav-
ing], 2016, no. 2, pp. 28-30. (in Rus-
sian)

ВОЗДУШНЫЕ 

ЛИНИИ


Читать онлайн

Рассмотрены воздушные электрические сети 20 кВ с низкоомным резистивным заземлением нейтрали, являющиеся новыми для отечественной практики. Представлены обоснование и выбор значений необходимого тока однофазного замыкания на землю для обеспечения надежности и экономичности электрической сети. Показано влияние различных факторов на искомое значение тока, которое существенно отличается для кабельных и воздушных сетей. Даны рекомендации по структуре и параметрам электрической сети 20 кВ.

Поделиться: