Продление срока службы кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена в электрических сетях среднего напряжения с помощью резистивного заземления нейтрали

Page 1
background image

Page 2
background image

82

Продление срока службы кабелей с изоля цией 
из сшитого полиэтилена в электрических 
сетях среднего напряжения с помощью 
резистивного заземления нейтрали

В

 

статье

 

произведен

 

анализ

 

условий

 

применения

 

силовых

 

кабелей

 

в

 

распределитель

-

ных

 

сетях

 

напряжением

 6(10) 

кВ

 

и

 

выявлены

 

факторы

влияющие

 

на

 

скорость

 

старения

 

изоляции

 

из

 

сшитого

 

полиэтилена

Рассмотрены

 

причины

 

образования

 

перенапряже

-

ний

включая

 

коммутации

 

цепей

 

и

 

однофазные

 

замыкания

 

на

 

землю

 

в

 

электрической

 

сети

 

с

 

компенсированной

 

нейтралью

Рассмотрены

 

условия

 

зарождения

 

и

 

роста

 

три

-

ингов

 

в

 

изоляции

 

из

 

СПЭ

Рассмотрено

 

низкоомное

 

резистивное

 

заземление

 

электри

-

ческой

 

сети

 

среднего

 

напряжения

 

как

 

метод

 

для

 

продления

 

срока

 

службы

 

кабелей

Рассмотрены

 

условия

 

перехода

 

на

 

отключение

 

однофазных

 

замыканий

 

на

 

землю

 

для

 

сокращения

 

продолжительности

 

перенапряжений

 

на

 

изоляцию

.

Гусев

 

Ю

.

П

.,

 

к

.

т

.

н

., 

доцент

заведующий

 

кафедрой

 «

Электрические

 

станции

» 

ФГБОУ

 

ВО

 «

НИУ

 «

МЭИ

»

Чо

 

Г

.

Ч

.,

 

к

.

т

.

н

., 

доцент

 

кафедры

 «

Электрические

 

станции

» 

ФГБОУ

 

ВО

 «

НИУ

 «

МЭИ

»

Талакин

 

С

.

А

.,

 

начальник

 

центральной

 

службы

 

диагностики

 

ПАО

 «

МОЭСК

»

Растегняев

 

Д

.

Ю

.,

 

ведущий

 

эксперт

 

центральной

 

службы

 

диагностики

 

ПАО

 «

МОЭСК

»

ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ

В

 

СЕТИ

Распределительные

 

электриче

-

ские

 

сети

 

среднего

 

напряжения

 

в

 

условиях

 

городской

 

застройки

 

преимущественно

 

выполняются

 

кабельными

 

линиями

С

 

одной

 

стороны

в

 

отличие

 

от

 

воздушных

 

линий

это

 

позволяет

 

сократить

 

территории

на

 

которые

 

налага

-

ются

 

ограничения

 

по

 

виду

 

исполь

-

зования

С

 

другой

 

стороны

под

-

земное

 

размещение

 

кабельных

 

линий

 

предполагает

 

меньшую

 

зависимость

 

от

 

негативных

 

кли

-

матических

 

воздействий

что

 

спо

-

собствует

 

повышению

 

надежности

 

электроснабжения

 

потребителей

Однако

 

эффективность

 

примене

-

ния

 

кабелей

 

зависит

 

от

 

характери

-

стик

 

изоляции

 

и

 

может

 

изменять

-

ся

 

с

 

учетом

 

условий

 

применения

 

в

 

электрических

 

сетях

Важными

 

факторами

влияющими

 

на

 

срок

 

службы

 

изоляции

 

кабелей

явля

-

ются

 

амплитуда

частота

 

и

 

про

-

должительность

 

перенапряже

-

ний

прикладываемых

 

к

 

изоляции

 

в

 

процессе

 

эксплуатации

.

Коммутация

 

цепей

работа

 

мол

-

ниеприемников

 

и

 

короткие

 

замыка

-

ния

 

на

 

землю

 

являются

 

причинами

 

перенапряжений

кратковременно

 

воздействующих

 

на

 

изоляцию

 

ка

-

белей

Наиболее

 

опасными

 

из

 

них

 

являются

 

коммутационные

 

пере

-

напряжения

способные

 

привести

 

к

 

пробою

 

изоляции

Считается

что

 

вакуумные

 

выключатели

бла

-

годаря

 

способности

 

гашения

 

дуги

 

в

 

полюсе

 

до

 

момента

 

естествен

-

ного

 

перехода

 

тока

 

через

 

нуль

называемого

 

срезом

 

тока

мо

-

гут

 

спровоцировать

 

наибольшие

 

перенапряжения

 

по

 

сравнению

 

с

 

выключателями

 

других

 

типов

 [1]. 

Кроме

 

того

опасность

 

представля

-

ют

 

повторные

 

зажигания

 

дуги

 

в

 

ду

-

гогасительной

 

камере

 

вакуумного

 

выключателя

имеющие

 

место

 

при

 

отключении

 

пусковых

 

токов

 

двига

-

телей

 

значением

 

до

 600 

А

.

Сохранность

 

изоляции

 

кабе

-

лей

 

под

 

воздействием

 

коммута

-

ционных

 

пе

 

ренапряжений

 

обес

-

печивают

 

мерами

 

по

 

ограничению

 

кратности

 

пе

 

ренапряжения

 

до

 

безопасных

 

значений

Так

в

 

при

-

соединениях

 

двигателей

 

с

 

пуско

-

выми

 

токами

 

до

 600 

А

 

рекоменду

-

ется

 

устанавливать

 

разрядники

ограничивающие

 

коммутацион

-

ные

 

перенапряжения

 

до

 

кратно

-

сти

 

не

 

более

 3 [2]. 

На

 

подстан

-

циях

 

распределительной

 

сети

 

рекомендуется

 

применять

 

ваку

-

умные

 

выключатели

 

класса

 

С

по

 [3], 

не

 

допускающие

 

возник

-

новения

 

повторных

 

пробоев

 

меж

-

контактного

 

промежутка

 

в

 

дугога

-

сительной

 

камере

 

выключателя

 

при

 

отключении

.

Однофазные

 

замыкания

 

на

 

землю

 

также

 

приводят

 

к

 

возникно

-

вению

 

перенапряжений

Применя

-

емый

 

в

 

сетях

 6(10) 

кВ

 

режим

 

ком

-

пенсированной

 

или

 

изолированной

 

нейтрали

 

характеризуется

 

малыми

 

токами

 

замыкания

 

на

 

землю

ре

-

гламентированными

 [4] 

и

 

способ

-

ствующими

 

самостоятельному

 

погасанию

После

 

погасания

 

дуги

 

энергия

запасенная

 

в

 

индуктив

-

ности

 

источника

 

питания

разряжа

-

ется

 

на

 

емкости

 

кабельных

 

линий

аппаратов

 

и

 

других

 

элементов

 

сети

 

на

 

землю

в

 

результате

 

чего

 

обра

-

зуется

 

высокочастотный

 

импульс

 

перенапряжения

накладываемый

 

на

 

увеличенное

 

в

 

раз

 

номиналь

-

ное

 

напряжение

 

промышленной

 

частоты

 

неповреженных

 

фаз

 

по

 

отношению

 

к

 

земле

Амплитуда

 

перенапряжения

приложенного

 

к

 

изоляции

 

оборудования

может

 

достигать

 

до

 2,5 

амплитуды

 

но

-

минального

 

фазного

 

напряжения

 

сети

 [5]. 

На

 

практике

 

нередки

 

слу

-

чаи

когда

 

фактические

 

токи

 

замы

-

кания

 

на

 

землю

 

в

 

результате

 

изме

-

нения

 

коммутационного

 

состояния

 

сети

неисправностей

 

дугогасящих

 

реакторов

 

или

 

систем

 

автоматиче

-

ской

 

подстройки

 

компенсации

пре

-

вышают

 

нормативно

 

допустимые

 

значения

Это

 

приводит

 

к

 

тому

что

 

после

 

гашения

 

дуга

 

в

 

месте

 

замы

-

кания

 

на

 

землю

 

неоднократно

 

по

-

КАБЕЛЬНЫЕ

ЛИНИИ


Page 3
background image

83

вторно

 

загорается

За

 

время

 

бес

-

токовой

 

паузы

 

между

 

погасанием

 

дуги

 

и

 

ее

 

повторным

 

зажиганием

 

заряд

 

в

 

распределенной

 

емкости

 

сети

 

не

 

успевает

 

разрядится

По

-

гасание

 

очередной

 

дуги

 

приводит

 

к

 

наложению

 

образовавшегося

 

пе

-

ренапряжения

 

на

 

остаточное

 

на

-

пряжение

 

на

 

распределенной

 

ем

-

кости

 

сети

Из

-

за

 

этого

 

в

 

процессе

 

прерывистого

 

дугового

 

замыкания

 

наблюдается

 

эскалация

 

напряже

-

ния

 

между

 

фазами

 

и

 

землей

 

до

 

и

 

более

 

номинальных

 

напряже

-

ний

Исследованием

 

вопросов

 

перенапряжений

 

при

 

дуговых

 

пре

-

рывистых

 

замыканиях

 

на

 

землю

 

в

 

сетях

 

с

 

компенсированной

 

и

 

изо

-

лированной

 

нейтралью

 

посвящены

 

работы

 [5, 6]. 

По

 

результатам

 

экс

-

периментальных

 

и

 

теоретических

 

исследований

 

максимально

 

воз

-

можная

 

кратность

 

перенапряжений

 

в

 

процессе

 

дугового

 

замыкания

 

на

 

землю

 

образуется

 

на

 

неповреж

-

денных

 

фазах

 

и

 

составляет

 4,5 

но

-

минального

 

фазного

 

напряжения

Частота

 

перенапряжения

 

опре

-

деляется

 

суммарной

 

емкостью

 

фаз

 

сети

 

на

 

землю

 

и

 

суммарными

 

междуфазными

 

емкостями

 

сети

параметрами

 

поврежденной

 

линии

 

на

 

участке

 

от

 

шин

 

до

 

точки

 

ОЗЗ

 

и

 

переходным

 

сопротивлением

 

в

 

месте

 

повреждения

Наибольший

 

вклад

 

в

 

суммарную

 

емкость

 

фаз

 

на

 

землю

 

сети

 

среднего

 

напряже

-

ния

 

оказывают

 

емкости

 

устройств

 

демпфирования

 

перенапряжений

устанавливаемые

 

в

 

местах

 

под

-

ключения

 

двигателей

и

 

распреде

-

ленные

 

емкости

 

кабельных

 

линий

Частота

 

перенапряжения

 

измеря

-

ется

 

килогерцами

Значение

 

часто

-

ты

 

больше

 

в

 

сетях

 

с

 

малым

 

емкост

-

ным

 

током

 

и

 

малыми

 

значениями

 

распределенной

 

емкости

 

фаз

 

на

 

землю

В

 

месте

 

повреждения

 

ам

-

плитуда

 

перенапряжения

 

имеет

 

наибольшее

 

значение

чем

 

на

 

шинах

 

питающей

 

подстанции

 

или

 

в

 

противоположном

 

конце

 

линии

Результаты

 

моделирования

пред

-

ставленные

 

в

 [7], 

свидетельствуют

 

о

 

том

что

 

в

 

сетях

 

с

 

изолированной

 

нейтралью

 

поврежденная

 

фаза

 

находится

 

под

 

воздействием

 

пере

-

напряжений

 

большей

 

амплитуды

чем

 

неповрежденные

 

фазы

А

 

в

 

се

-

тях

 

с

 

резонансно

 

компенсирован

-

ной

 

нейтралью

 

наоборот

 — 

пере

-

напряжения

 

на

 

неповрежденных

 

фазах

 

больше

.

ВОЗНИКНОВЕНИЕ

 

И

 

РАЗВИТИЕ

 

ДЕФЕКТОВ

 

В

 

КЛ

Кабели

 

с

 

изоляцией

 

из

 

сшитого

 

по

-

лиэтилена

  (

СПЭ

активно

 

приме

-

няются

 

в

 

электроустановках

 

сред

-

него

 

напряжения

 

по

 

всему

 

миру

 

уже

 

более

 40 

лет

Они

 

выгодно

 

отличаются

 

от

 

кабелей

 

с

 

бумажно

-

масляной

 

изоляцией

  (

БМИ

повы

-

шенной

 

пропускной

 

способностью

 

и

 

термической

 

стойкостью

мень

-

шим

 

числом

 

отказов

отсутствием

 

ограничений

 

на

 

перепад

 

высот

 

по

 

длине

 

прокладки

 

кабеля

В

 

Рос

-

сии

 

с

 2000-

х

 

годов

 

кабели

 

с

 

изо

-

ляцией

 

из

 

СПЭ

 

начали

 

внедрять

 

в

 

электрических

 

сетях

 

при

 

новом

 

строительстве

 

или

 

реконструкции

В

 

настоящее

 

время

 

это

 

основ

-

ной

 

вид

 

кабелей

применяемых

 

в

 

распределительных

 

сетях

Не

-

смотря

 

на

 

очевидные

 

преимуще

-

ства

 

перед

 

кабелями

 

с

 

БМИ

они

 

в

 

большей

 

степени

 

подвержены

 

негативному

 

воздействию

 

перена

-

пряжений

Изоляция

 

из

 

СПЭ

как

 

и

 

другие

 

типы

 

твердой

 

изоляции

имеет

 

большую

 

электрическую

 

прочность

 

по

 

сравнению

 

с

 

БМИ

Однако

 

особенности

 

развития

 

дефектов

 

в

 

изоляции

 

из

 

СПЭ

 

приводят

 

к

 

тому

что

 

деградация

 

изоляции

 

под

 

воздействием

 

пере

-

напряжений

 

происходит

 

быстрее

чем

 

у

 

БМИ

что

 

сокращает

 

срок

 

службы

 

кабелей

К

 

таким

 

особен

-

ностям

 

можно

 

отнести

 

следующие

:

 

деградация

 

происходит

 

в

 

ло

-

кальных

 

областях

 

изоляции

сосредоточенных

 

вокруг

 

техно

-

логических

 

дефектов

допущен

-

ных

 

при

 

производстве

 

кабеля

;

 

свойство

 

изоляции

 

накапливать

 

дефекты

 

в

 

течение

 

всего

 

срока

 

службы

 

кабеля

 

под

 

воздействи

-

ем

 

приложенных

 

перенапряже

-

ний

.

Главной

 

причиной

 

деградации

 

изоляции

 

из

 

СПЭ

 

являет

 

рост

 

де

-

фектов

 

изоляции

называемых

 

триингами

названными

 

от

 

англий

-

ского

 

слова

 tree (

дерево

по

 

харак

-

терной

 

форме

 

дефектов

Различа

-

ют

 

три

 

стадии

 

развития

 

триингов

зарождение

рост

 

и

 

ускоренный

 

рост

приводящий

 

к

 

электрическо

-

му

 

пробою

Триинги

 

возникают

 

как

 

в

 

толще

 

изоляции

 (

рисунок

 1

а

при

 

наличии

 

неоднородностей

которыми

 

могут

 

быть

 

инородные

 

частицы

газовые

 

включения

ме

-

ханические

 

дефекты

так

 

и

 

на

 

границе

 

изоляции

 

с

 

токоведушей

 

жилой

  (

рисунок

  1

б

из

-

за

 

наличия

 

неровных

 

участков

 

поверхности

 

жилы

 

с

 

заостренной

 

формой

.

При

 

перенапряжениях

 

в

 

элек

-

трической

 

сети

 

создаются

 

благо

-

приятные

 

условия

 

для

 

разрушения

 

изоляции

Места

 

вблизи

 

неодно

-

родностей

 

характеризуются

 

более

 

высокой

 

напряженностью

 

электри

-

ческого

 

поля

пропорциональной

 

приложенному

 

к

 

изоляции

 

напря

-

жению

При

 

превышении

 

поро

-

гового

 

значения

 

напряженности

 

электрического

 

поля

 

зарождение

 

триинга

 

может

 

происходить

 

не

 

мгновенно

а

 

в

 

течение

 

опреде

-

ленного

 

периода

 

в

 

соответствии

 

с

 

кривой

 

жизни

 

изоляции

 

из

 

СПЭ

На

 

рисунке

 2 

приведены

 

расчетная

 

кривая

 

жизни

 

и

 

эксперименталь

-

ные

 

данные

представленные

 

в

 [8].

Значения

 

перенапряжений

безопасные

 

с

 

позиции

 

зарожде

-

ния

 

триингов

косвенно

 

можно

 

оценить

 

по

 

действующим

 

между

-

народным

 

нормативным

 

рекомен

-

дациям

В

 

соответствии

 

с

 [9, 10] 

испытательные

 

напряжения

ре

-

комендуемые

 

для

 

проведения

 

приемо

-

сдаточных

 

испытаний

 

ка

-

белей

 

с

 

изоляцией

 

из

 

СПЭ

 

не

 

пре

-

вышают

 3 

номинальных

 

фазных

 

напряжения

 

кабеля

 

при

 

продол

-

жительности

 

испытаний

 

от

 15 

ми

-

нут

 

до

 1 

часа

Напряжения

 

для

 

периодических

 

испытаний

 

имеют

 

меньшие

 

значения

Перенапряже

-

ния

 

при

 

однофазных

 

замыканиях

 

Рис

. 1. 

Триинги

 

в

 

изоляции

 

кабелей

 

из

 

СПЭ

 

типов

 «

Бант

» (

а

и

 «

Веер

» (

б

)

а

)

б

)

 4 (49) 2018


Page 4
background image

84

Рис

. 4. 

Форма

 

триинга

 

при

 

частоте

 

перенапряжения

 50 

Гц

 (

а

и

 500 

Гц

 (

б

)

а

)

б

)

на

 

землю

кратностью

 

до

 4,5 

о

.

е

., 

характерные

 

для

 

отечественных

 

распределительных

 

сетей

 

средне

-

го

 

напряжения

воздействующие

 

в

 

течение

 1–2 

часов

могут

 

приво

-

дить

 

к

 

зарождению

 

триингов

 

в

 

изо

-

ляции

 

из

 

СПЭ

.

Зародившийся

 

триинг

 

увеличи

-

вается

 

в

 

размерах

 

за

 

счет

 

энергии

 

газовых

 

разрядов

происходящих

 

в

 

объеме

 

дефекта

и

 

повышенной

 

напряженности

 

электрического

 

поля

 

на

 

границах

 

триинга

 

со

 

здо

-

ровой

 

изоляцией

На

 

начальном

 

этапе

 

развития

 

дефекта

  (

в

 

пер

-

вые

 10–15 

минут

скорость

 

роста

 

триинга

 

в

 

радиальном

 

направле

-

нии

 

незначительно

 

зависит

 

от

 

ча

-

стоты

 

разрядов

которая

 

пропор

-

циональна

 

частоте

 

приложенного

 

к

 

изоляции

 

перенапряжения

 [11]. 

Это

 

объясняется

 

активным

 

раз

-

витием

 

в

 

этот

 

период

 

дефекта

 

во

 

всех

 

направлениях

включая

 

тан

-

генциальные

При

 

дальнейшем

 

развитии

 

рост

 

дефекта

 

в

 

ради

-

альном

 

направлении

 

происходит

 

быстрее

 

при

 

частоте

 500 

Гц

 

и

 

бо

-

лее

по

 

сравнению

 

с

 

промышлен

-

ной

 

частотой

Зависимость

 

ско

-

рости

 

роста

 

триингов

 

в

 

изоляции

 

из

 

СПЭ

 

от

 

частоты

 

перенапряже

-

ния

 

на

 

разных

 

стадиях

 

процесса

 

приведена

 

на

 

рисунке

 3. 

Влияние

 

частоты

 

происходит

 

из

-

за

 

того

что

 

на

 

высоких

 

частотах

 

форма

 

дефекта

 

имеет

 

основной

 

канал

 

роста

 

в

 

радиальном

 

направле

-

нии

 

и

 

небольшие

 

периферийные

 

области

  (

рисунок

  4

б

). 

При

 

ча

-

стоте

близкой

 

к

 

промышленной

рост

 

дефекта

 

может

 

происходить

 

одновременно

 

в

 

нескольких

 

на

-

правлениях

 (

рисунок

 4

а

). 

Причем

наблюдаются

 

случаи

 

попере

-

менного

 

роста

 

триинга

 

в

 

разных

 

направлениях

что

 

снижает

 

ско

-

рость

 

роста

 

триинга

 

в

 

радиаль

-

ном

 

направлении

Таким

 

образом

перенапряжения

 

с

 

частотой

ха

-

рактерной

 

для

 

однофазных

 

за

-

мыканий

 

на

 

землю

могут

 

приво

-

дить

 

к

 

ускоренному

 

росту

 

триингов

 

в

 

изоляции

 

из

 

СПЭ

 

и

 

сокращению

 

срока

 

службы

 

кабелей

.

Кроме

 

частоты

 

перенапряже

-

ния

 

скорость

 

деградации

 

изоля

-

ции

 

из

 

СПЭ

 

зависит

 

от

 

амплитуды

 

перенапряжения

определяющей

 

напряженности

 

электрического

 

поля

 

на

 

границах

 

триинга

В

 [12] 

приведены

 

расчетные

 

скорости

 

роста

 

триингов

 

для

 

разных

 

зна

-

чений

 

амплитуды

 

перенапряже

-

ний

 

промышленной

 

частоты

Так

при

 

кратности

 

перенапряжения

 

о

.

е

скорость

 

роста

 

триингов

 

со

-

ставляет

 

от

 1,7 

до

 2,4 

мм

/

час

при

 

кратности

 3 — 

от

 2,2 

до

 5,9 

мм

/

час

;

при

 

кратности

 4 — 

от

 175 

до

 

611 

мм

/

час

Для

 

перенапряжений

 

с

 

большими

 

значениями

 

частоты

как

 

показано

 

выше

следует

 

ожи

-

дать

 

больших

 

скоростей

 

роста

 

триингов

Из

 

приведенных

 

данных

 

видно

что

 

рост

 

дефектов

 

изо

-

ляции

 

из

 

СПЭ

 

имеет

 

место

 

уже

 

при

 

перенапряжении

 

кратностью

 

о

.

е

и

 

его

 

интенсивность

 

рез

-

ко

 

увеличивается

 

при

 

кратности

 

перенапряжения

 3 

о

.

е

и

 

более

Таким

 

образом

целесообразным

 

является

 

ограничение

 

амплитуды

 

и

 

продолжительности

 

перенапря

-

жений

воздействующих

 

на

 

изо

-

ляцию

 

кабелей

 

при

 

однофазных

 

замыканиях

 

на

 

землю

 

до

 

уровня

 

от

 2 

до

 3 

о

.

е

.

ОГРАНИЧЕНИЕ

 

ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Известным

 

способом

ограничи

-

вающим

 

кратность

 

перенапряже

-

ний

 

и

 

продолжительность

 

их

 

воз

-

действия

 

в

 

электрических

 

сетях

 

0

100

200

300

400

500

600

700

100

80

60

40

20

0

Напряжение

зарождения

триинга

, %

Время

ч

Рис

. 2. 

Кривая

 

жизни

 

изоляции

 

из

 

СПЭ

Частота

 

перенапряжения

Гц

Ув

еличение

 

длины

 

триинг

а

в

 

радиальном

 

направ

лении

2,5 

2

1,5

1

0,5

0

20

50

100

300

500

мин

10 

мин

15 

мин

40 

мин

60 

мин

Рис

. 3. 

Зависимость

 

скорости

 

роста

 

триинга

 

от

 

частоты

 

перенапряжения

КАБЕЛЬНЫЕ

ЛИНИИ


Page 5
background image

85

среднего

 

напряжения

является

 

переход

 

с

 

изолированной

 

или

 

компенсированной

 

нейтрали

 

на

 

низкоомное

 

резистивное

 

зазем

-

ление

 [13]. 

Установка

 

в

 

нейтрали

 

сети

 

высоковольтного

 

резистора

обеспечивающего

 

протекание

 

тока

 

однофазного

 

замыкания

 

на

 

зем

-

лю

 

значением

 

от

 2 

до

 5 

емкост

-

ных

 

токов

обеспечивает

 

горение

 

устойчивой

 

дуги

 

в

 

месте

 

повреж

-

дения

 

и

 

предотвращает

 

эскала

-

цию

 

напряжения

характерную

 

для

 

горения

 

прерывистой

 

дуги

Перенапряжения

 

при

 

однофазных

 

замыканиях

 

на

 

землю

 

ограничива

-

ются

 

на

 

уровне

 2,5 

номинальных

 

фазных

 

напряжения

 (

рисунок

 5).

При

 

однофазном

 

замыкании

 

на

 

землю

 

активный

 

ток

 

протекает

 

от

 

резистора

устанавливаемого

 

на

 

секции

 

питающей

 

подстанции

к

 

месту

 

повреждения

 

в

 

распреде

-

лительной

 

сети

Там

 

он

 

суммиру

-

ется

 

с

 

емкостным

 

током

 

распре

-

деленной

 

емкости

 

сети

 

на

 

землю

который

 

образуется

 

подпиткой

 

от

 

всех

 

гальванически

 

связанных

 

участков

 

кабельной

 

сети

Нали

-

чие

 

тока

 

от

 

резистора

 

значением

 

200 

А

 

и

 

более

 

позволяет

 

селек

-

тивно

 

определять

 

и

 

отключать

 

по

-

врежденный

 

участок

 

сети

 

с

 

приме

-

нением

 

простых

 

ненаправленных

 

токовых

 

защит

Отключение

 

одно

-

фазных

 

замыканий

 

на

 

землю

 

пред

-

полагает

 

наличие

 

в

 

сети

 

автомати

-

ческого

 

резервирования

 

питания

 

Рис

. 5. 

Эффект

 

от

 

установки

 

резистора

 

для

 

ограничения

 

перенапряжений

 

при

 

замыканиях

 

на

 

землю

0

0,5

1

1,5

2

500

400

300

200

Перенапряжение

, %

250%

  Xc / Rn

потребителей

что

 

характерно

 

для

 

городских

 

электрических

 

сетей

Переход

 

на

 

отключение

 

замыканий

 

на

 

землю

 

благоприятно

 

скажется

 

не

 

только

 

на

 

кабелях

 

с

 

изоляцией

 

из

 

СПЭ

но

 

и

 

на

 

кабелях

 

с

 

соста

-

ренной

 

БМИ

Таким

 

образом

низ

-

коомный

 

резистивно

-

заземленый

 

режим

 

работы

 

нейтрали

 

обеспечи

-

вает

 

одновременное

 

решение

 

за

-

дач

 

ограничения

 

амплитуды

 

и

 

про

-

должительности

 

перенапряжений

что

 

благоприятно

 

сказывается

 

на

 

продлении

 

срока

 

службы

 

силовых

 

кабелей

.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изоляция

 

из

 

СПЭ

 

силовых

 

ка

-

белей

 

подвержена

 

ускоренной

 

деградации

 

диэлектрических

 

свойств

 

при

 

продолжительном

 

воздействии

 

высокочастотных

 

пе

-

ренапряжений

 

кратностью

 

более

 

о

.

е

Однофазные

 

замыкания

 

на

 

землю

 

в

 

электрических

 

сетях

 

6(10) 

кВ

 

характеризуются

 

пере

-

напряжениями

 

с

 

кратностью

 

до

 

4,5 

о

.

е

., 

прикладываемыми

 

к

 

изо

-

ляции

 

в

 

течении

 2 

часов

что

 

со

-

кращает

 

срок

 

службы

 

кабелей

Перевод

 

городских

 

кабельных

 

распределительных

 

сетей

харак

-

теризующихся

 

высокой

 

степенью

 

автоматического

 

резервирования

на

 

низкоомный

 

резистивно

-

зазем

-

ленный

 

режим

 

работы

 

с

 

селектив

-

ным

 

отключением

 

однофазных

 

замыканий

 

на

 

землю

представ

-

ляется

 

рациональным

 

методом

 

продления

 

срока

 

службы

 

кабелей

 

с

 

изоляцией

 

из

 

СПЭ

 

и

 

состарен

-

ных

 

кабелей

 

с

 

БМИ

.  

ЛИТЕРАТУРА

1. 

Базавлук

 

А

.

А

., 

Сарин

 

Л

.

И

., 

Михайловский

 

Г

.

Г

., 

Наумкин

 

И

.

Е

., 

Гоголюк

 

В

.

В

Перенапряжения

 

при

 

коммутациях

 

вакуумных

 

выключателей

 // 

Энергоэксперт

, 2011, 

 2. 

С

. 27–32.

2. Mueller A. Switching phenomena in medium voltage 

systems. Good engineering practice on the application of 
VCB’s and contactors / Petroleum and Chemical Industry 
Conference, Rome, 2011. 

3.  IEC 62271-100:2008. High-voltage switchgear and con-

trolgear. Part 100: Alternating-current circuit-breakers.

4. 

Правила

 

технической

 

эксплуатации

 

электрических

 

стан

-

ций

 

и

 

сетей

 

Российской

 

Федерации

Утв

Приказом

 

Мин

-

энерго

 

России

 

 229 

от

 19 

июня

 2003 

г

5. 

Сиротинский

 

Л

.

И

Техника

 

высоких

 

напряжений

Волно

-

вые

 

процессы

 

и

 

внутренние

 

перенапряжения

 

в

 

электри

-

ческих

 

системах

М

.–

Л

.: 

Госэнергоиздат

, 1959. 368 

с

.

6. 

Вильгейм

 

Р

., 

Уотерс

 

М

Заземление

 

нейтрали

 

в

 

высоко

-

вольтных

 

системах

М

.: 

Госэнергоиздат

, 1959. 416 

с

.

7. 

Шуин

 

В

.

А

Расчет

 

перенапряжений

 

при

 

дуговых

 

преры

-

вистых

 

замыканиях

 

на

 

землю

Зависимость

 

от

 

режима

 

заземления

 

нейтрали

 // 

Новости

 

Электротехники

, 2009, 

 4(58). URL: http://www.news.elteh.ru/arh/2009/58/09.php.

8.  Shuvalov M.Y., Ovsienko V.L. Investigation of the Life 

Curve for High Voltage Cable Insulation and Wet Aging 
of Medium Voltage Cables. Proceedings of the 58th 
IWCS/IICIT International Wire&Cable Symposium, 2009, 
pp. 243–250.

9.  IEC 60502-2:2014 Power cables with extruded insulation and 

their accessories for rated voltages from 1 kV (Um = 1,2 kV) 
up to 30 kV (Um = 36 kV). Part 2: Cables for rated voltages 
from 6 kV (Um = 7,2 kV) up to 30 kV (Um = 36 kV).

10. IEEE Std 400.2-2013. IEEE Guide for Field Testing of 

Shielded Power Cable Systems Using Very Low Frequency 
(VLF)(less than 1 Hz).

11. Chen G., Tham C.H. Electrical treeing characteristics in 

XLPE power cable insulation in frequency range between 
20 and 500 Hz / IEEE Transactions on Dielectrics and Elec-
trical Insulation, vol. 16, no. 1, pp. 179–188, February 2009. 

12. IEEE Std 400™-2001 IEEE Guide for Field Testing and 

Evaluation of the Insulation of Shielded Power Cable 
Systems.

13. Paul D., Venugopalan S.I. Low-resistance grounding method 

for medium voltage power systems / Conference Record of 
the 1991 IEEE Industry Applications Society Annual Meeting, 
Dearborn, MI, USA, 1991, vol. 2, pp. 1571–1578. 

 4 (49) 2018


Читать онлайн

В статье произведен анализ условий применения силовых кабелей в распределительных сетях напряжением 6(10) кВ и выявлены факторы, влияющие на скорость старения изоляции из сшитого полиэтилена. Рассмотрены причины образования перенапряжений, включая коммутации цепей и однофазные замыкания на землю в электрической сети с компенсированной нейтралью. Рассмотрены условия зарождения и роста триингов в изоляции из СПЭ. Рассмотрено низкоомное резистивное заземление электрической сети среднего напряжения как метод для продления срока службы кабелей. Рассмотрены условия перехода на отключение однофазных замыканий на землю для сокращения продолжительности перенапряжений на изоляцию.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»