132
ОБОРУДОВАНИЕ
По
критерию
«
число
аварийных
отключений
»
проведено
сравнение
электрических
сетей
с
изолированной
нейтралью
,
с
дугогасящим
реактором
в
нейтрали
сети
и
сетей
с
резистивным
заземлением
нейтрали
.
Показано
,
что
наименьшего
числа
аварийных
от
-
ключений
можно
достичь
при
резистивном
заземлением
нейтрали
в
сочетании
с
обяза
-
тельным
отключением
однофазного
замыкания
.
Целебровский
Ю
.
В
.,
д
.
т
.
н
.,
профессор
кафедры
Техники
и
электрофизики
высоких
напряжений
ФГБОУ
ВО
«
Новосибирский
государственный
технический
университет
»
В
настоящее
время
все
возрастающее
внима
-
ние
уделяется
надежности
распределительных
электрических
сетей
как
залогу
бесперебойно
-
го
электроснабжения
народного
хозяйства
[1].
Существенным
показателем
надежности
сети
является
число
аварийных
отключений
линий
электропередачи
.
1
К
сожалению
,
в
работах
,
где
анализируются
различные
режимы
заземления
нейтрали
,
предусмотренные
па
-
раграфом
1.2.16
Правил
устройства
электроустановок
(7-
е
издание
)
и
стандартом
IEEE Std 142-2007,
этому
показателю
практически
не
уделяется
внимания
[2].
Рассмотрим
с
этой
позиции
различные
режимы
зазем
-
ления
нейтрали
,
предусмотренные
седьмым
изданием
Правил
устройства
электроустановок
(
п
. 1.2.16).
ИЗОЛИРОВАННАЯ
НЕЙТРАЛЬ
Аварийные
отключения
линий
в
сетях
с
изолирован
-
ной
нейтралью
первоначально
провоцируются
одно
-
По
материалам
VIII
Международной
научно
-
технической
конференции
«
Развитие
и
повышение
надежности
распределительных
электрических
сетей
»
Режимы нейтрали и пути повышения
надежности распределительных
электрических сетей 6–35 кВ
1
По
мнению
автора
,
число
отключений
более
показательно
относить
к
одному
присоединению
(
или
к
сети
)
в
целом
,
а
не
к
100
км
длины
линии
,
как
это
принято
делать
для
магистральных
ЛЭП
.
2
В
сборе
данных
участвовали
студенты
Новосибирского
государственного
технического
университета
Крюков
Д
.
О
.,
Кулако
-
ва
Е
.
Д
.,
Чеганова
Н
.
Ф
.
и
др
.
при
выполнении
ими
научно
-
исследовательских
работ
,
выпускных
работ
бакалавра
и
магистерских
диссертаций
.
Рис
. 1.
Фазные
напряжения
на
шинах
подстанции
с
повреж
-
денным
присоединением
(
городские
сети
,
Новосибирск
)
фазным
замыканием
на
землю
(
ОЗЗ
).
При
ОЗЗ
на
«
здоровых
»
фазах
возникают
перенапряжения
,
ко
-
торые
приводят
к
многофазному
замыканию
и
ава
-
рийному
отключению
присоединения
.
На
рисунке
1
показана
запись
фазных
напряжений
на
шинах
под
-
станции
при
неотключаемом
однофазном
замыка
-
нии
на
землю
,
которое
произошло
на
одном
из
при
-
соединений
в
12:00 (
начало
графика
).
В
процессе
поиска
поврежденного
фидера
(
пу
-
тем
последовательного
отключения
присоединений
)
в
период
с
12:00
до
12:34
напряжение
на
поврежден
-
ной
фазе
сохранялось
близким
к
нулю
,
а
на
«
здо
-
ровых
»
фазах
равнялось
линейному
напряжению
.
В
12:34
поврежденный
фидер
был
отключен
вруч
-
ную
и
напряжение
на
шинах
восстановилось
до
фаз
-
ного
.
Повторное
включение
поврежденного
фидера
вручную
в
12:36
восстановило
картину
,
а
через
6
ми
-
нут
однофазное
замыкание
перешло
в
двухфазное
,
и
фидер
был
отключен
релейной
защитой
.
Фазные
напряжения
на
шинах
восстановились
.
Рассмотрим
статистические
данные
,
собранные
из
оперативных
журналов
дежурных
в
электрических
се
-
тях
.
2
В
таблице
1
представлены
сравнительные
данные
по
аварийным
отключениям
в
северных
сетях
Тюменской
области
за
одинаковый
период
времени
(
несколько
лет
).
Сравнивались
эксплуатируемые
в
одинаковых
природных
условиях
воздушные
сети
110
кВ
с
эф
-
фективно
заземленной
нейтралью
и
сети
35
кВ
с
изо
-
лированной
нейтралью
.
Видим
,
что
процент
одно
-
фазных
замыканий
на
землю
в
сети
с
эффективно
заземленной
нейтралью
(89,9%)
практически
совпа
-
дает
с
известными
из
литератырных
источников
дан
-
ными
.
Замыкания
на
землю
в
сетях
с
изолированной
нейтралью
,
фиксируемые
по
появлению
напряжения
13:30 13:40 13:50 14:00
10
9,5
9
8,5
8
7,5
7
6,5
6
5,5
5
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
U
ф
10
кВ
6
кВ
12:00
12:34 12:36 12:42
12:00 12:10 12:20 12:30 12:40 12:50 13:00 13:10 13:20
133
нулевой
последовательности
(
контроль
изоляции
),
не
превышают
20%
от
общего
числа
повреждений
.
Это
позволяет
утверждать
,
что
перенапряжения
при
ОЗЗ
приводят
к
двухфазным
и
(
или
)
трехфазным
коротким
замыканиям
,
отключаемым
токовыми
защитами
.
В
таблице
2
приведены
данные
по
распредели
-
тельной
компании
Томской
области
.
Видим
,
что
про
-
цент
фиксируемых
ОЗЗ
в
сетях
с
изолированной
нейтралью
весьма
мал
,
что
лишний
раз
подтвержда
-
ет
переход
ОЗЗ
в
многофазные
замыкания
и
приво
-
дит
к
аварийным
отключениям
линий
.
Таким
образом
изолированная
нейтраль
распреде
-
лительной
сети
способствует
возникновению
перена
-
пряжений
(
дуговых
,
феррорезонансных
и
волновых
).
Это
позволяет
нам
полностью
поддержать
позицию
автора
[3],
объявившего
в
заголовке
своей
статьи
—
«
Изолированную
нейтраль
объявим
вне
закона
».
ЗАЗЕМЛЕНИЕ
ЧЕРЕЗ
ДУГОГАСЯЩИЙ
РЕАКТОР
Широкое
применение
в
распределительных
электри
-
ческих
сетях
РФ
нашло
заземление
нейтрали
сети
Табл
. 1.
Примеры
анализа
аварийности
ВЛ
в
северных
сетях
Тюменской
области
Причина
110
кВ
Сработавшие
защиты
35
кВ
Сработавшие
защиты
Земляная
защита
Другие
защиты
Контроль
изоляции
Токовая
отсечка
Обрыв
провода
26 (3,5%)
11 (1,5%)
24 (4,7%)
35 (7%)
Обрыв
грозотроса
23 (3,1%)
–
1 (0,2%)
–
Обрыв
шлейфа
17 (2,4%)
–
3 (0,6%)
1 (0,2%)
Касание
1
фазы
деревьями
33 (4,5%)
5 (0,7%)
5 (1%)
46 (9,1%)
Повреждение
изоляторов
60 (8,1%)
7 (1%)
25 (5%)
26 (5,2%)
«
Расстрел
»
изоляторов
12 (1,6%)
–
4 (0,8%)
9 (1,8%)
Повреждение
опоры
–
–
2 (0,4%)
23 (4,6%)
Повреждения
на
ПС
(
ТН
,
МВ
и
др
.)
153 (20,8%)
10 (1,3%)
15 (3%)
54 (10,7%)
Гроза
37 (5%)
7 (1%)
–
83 (16,5%)
Вне
зоны
обслуживания
13 (1,8%)
1 (0,1%)
1 (0,2%)
12 (2,4 %)
Не
выяснено
238 (39,1%)
33 (4,5%)
18 (3,5%)
117 (23,1%)
Итого
662 (89,9%)
74 (10,1%)
97 (19,2%)
407 (80,6%)
№
4 (79) 2023
134
ОБОРУДОВАНИЕ
через
дугогасящий
реактор
.
Это
обусловлено
,
в
пер
-
вую
очередь
,
требованием
п
. 1.2.16
Правил
устрой
-
ства
электроустановок
(7-
е
издание
)
компенсировать
емкостные
токи
ОЗЗ
при
их
значениях
10
А
и
более
.
Этим
требованием
предполагается
достичь
:
–
снижения
тока
замыкания
до
значений
,
обеспечи
-
вающих
погасание
дуги
в
месте
замыкания
и
сни
-
жение
вероятности
повторных
зажиганий
,
а
вместе
с
этим
и
возникновения
дуговых
перенапряжений
;
–
исключение
повреждения
железобетонных
опор
длительными
токами
замыкания
на
землю
[4].
Казалось
бы
,
гашение
дуги
ОЗЗ
ликвидирует
замыка
-
ния
и
возможные
перенапряжения
и
должно
снизить
число
аварийных
отключений
в
сетях
.
Однако
практически
это
-
го
не
происходит
.
В
качестве
примера
приведем
сравни
-
тельную
статистику
аварийных
отключений
в
сетях
10
кВ
с
дугогасящими
реакторами
(
ДГР
)
и
без
них
(
таблица
3).
Данные
таблицы
показывают
,
что
сети
с
изолиро
-
ванной
и
с
заземленной
через
ДГР
нейтралями
имеют
практически
(
в
пределах
ошибки
среднего
значения
)
одинаковое
число
аварийных
отключений
.
Это
говорит
о
низкой
эффективности
применения
ДГР
.
Причиной
этого
,
на
мой
взгляд
,
могут
быть
два
обстоятельства
:
1.
Во
многих
сетях
перед
установкой
ДГР
не
про
-
веряется
соответствие
параметров
сети
требо
-
ваниям
п
. 624
Правил
технической
эксплуатации
[5], (
напряжение
несимметрии
должно
быть
не
выше
0,75%,
а
длительное
напряжение
смеще
-
ния
нейтрали
—
не
выше
5%
фазного
напряже
-
ния
).
Несимметрия
сети
в
большинстве
случаев
не
устраняется
и
ДГР
работают
с
перекомпенса
-
цией
емкостного
тока
.
Следует
также
заметить
,
что
,
кроме
общих
указаний
п
. 624
по
симметриро
-
ванию
сети
,
не
существует
конкретных
методиче
-
ских
указаний
по
реализации
этого
требования
.
2.
Глубокие
исследования
имеющихся
на
рынке
ДГР
с
разными
видами
автоматических
подстроек
[6]
показали
неспособность
реакторов
к
резонансной
настройке
,
в
частности
при
дуговых
замыканиях
.
Производители
зачастую
не
проводят
квалифи
-
кационных
испытаний
,
подтверждающих
работо
-
способность
выпускаемых
ДГР
.
Таким
образом
,
заземление
нейтрали
через
дуго
-
гасящий
реактор
не
снижает
аварийности
распреде
-
лительных
сетей
.
ЗАЗЕМЛЕНИЕ
НЕЙТРАЛИ
ЧЕРЕЗ
РЕЗИСТОР
Заземление
нейтрали
через
резистор
было
узаконе
-
но
седьмым
изданием
Правил
устройства
электро
-
установок
благодаря
большому
числу
теоретических
и
экспериментальных
работ
,
проводившихся
в
России
с
50-
х
годов
прошлого
века
[7].
В
цитируемых
ниже
работах
сопротивление
резистора
в
нейтрали
выби
-
ралось
примерно
равным
емкостному
сопротивле
-
нию
сети
.
При
таком
активном
сопротивлении
разряд
фазных
емкостей
происходит
за
время
,
меньшее
чем
четверть
периода
промышленной
частоты
1
.
Это
поз
-
воляет
исключить
возникновение
дуговых
и
ферроре
-
зонансных
перенапряжений
и
переход
однофазного
замыкания
на
землю
в
короткое
замыкание
на
линии
.
Наличие
резистора
в
нейтрали
обусловливает
появление
активной
составляющей
тока
в
повреж
-
денном
присоединении
.
По
этому
признаку
можно
построить
селективную
защиту
от
ОЗЗ
[8].
Опыт
эксплуатации
сетей
с
резистивным
заземле
-
нием
нейтрали
и
селективным
отключением
присоеди
-
нений
с
ОЗЗ
,
обобщенный
в
[8–10],
показал
снижение
аварийных
отключений
.
Полное
переоборудование
го
-
родских
электрических
сетей
города
Ханты
-
Мансийска
на
режимы
резистивного
заземления
нейтрали
и
се
-
лективного
отключения
присоединений
с
ОЗЗ
(
с
после
-
дующим
устранением
причин
ОЗЗ
)
практически
снизи
-
ло
аварийность
городских
сетей
до
нулевой
[11].
Таким
образом
,
режим
заземления
нейтрали
че
-
рез
резистор
с
активным
сопротивлением
,
близким
по
значению
емкостному
сопротивлению
сети
,
в
со
-
четании
с
селективным
отключением
поврежденных
присоединений
является
наиболее
надежным
.
Табл
. 2.
Отключения
в
сетях
с
изолированной
нейтралью
одной
из
распределительных
компаний
в
Сибири
ВЛ
35
кВ ВЛ
(
КЛ
) 6,
10
кВ
Общее
число
отключений
121
1271
Процент
трехфазных
и
двух
-
фазных
отключений
(
падение
опор
,
падение
деревьев
и
веток
,
наезды
техники
)
28%
12%
Процент
отключения
токовыми
защитами
с
фиксацией
«
Земля
»
8%
8%
Процент
появления
«
Земли
»
без
отключения
2,5%
1%
Табл
. 3.
Сравнительная
статистика
отключений
в
сетях
10
кВ
Сети
10
кВ
с
дугогасящими
реакторами
Сети
10
кВ
с
изолированной
нейтралью
Суммарное
число
линий
в
рассматриваемых
сетях
год
Удельное
число
аварийных
отключений
(
на
1
линию
в
год
)
Суммарное
число
линий
в
рассматриваемых
сетях
год
Удельное
число
аварийных
отключений
(
на
1
линию
в
год
)
685
2016
0,220
742
2016
0,295
2017
0,470
2017
0,500
2018
0,533
2018
0,686
2019
0,567
2019
0,658
Среднее
0,448 ± 0,078
Среднее
0,535 ± 0,090++
1
Постоянная
времени
разряда
составляет
,
как
правило
, 0,003
с
.
135
О
ТРЕБОВАНИЯХ
ПРАВИЛ
ТЕХНИЧЕСКОЙ
ЭКСПЛУАТАЦИИ
В
свете
изложенного
необходимо
прокомментиро
-
вать
изменения
,
внесенные
в
Правила
технической
эксплуатации
электрических
станций
и
сетей
Россий
-
ской
Федерации
в
1922
году
[5]
1
.
«619. …
в
сетях
с
малыми
токами
замыкания
на
землю
(
до
10
А
)
должны
применяться
:
–
высокоомное
резистивное
заземление
нейтрали
;
–
низкоомное
резистивное
заземление
нейтрали
;…»
Еще
в
5-
м
издании
ПУЭ
(
действующем
с
1980
года
)
в
отношении
мер
безопасности
был
выделен
класс
электроустановок
: «1.7.2. … —
электроустановки
на
-
пряжением
выше
1000
В
в
сетях
с
изолированной
ней
-
тралью
(
с
малыми
токами
замыкания
на
землю
)».
Эта
же
формулировка
сохранилась
и
в
6-
м
издании
ПУЭ
,
действующем
до
2002
года
.
Таким
образом
,
в
сетях
с
изолированной
нейтралью
токи
замыкания
на
зем
-
лю
,
составляющие
десятки
ампер
,
можно
называть
малыми
,
в
отличие
от
сетей
с
эффективно
заземлен
-
ной
нейтралью
,
где
токи
однофазного
замыкания
на
землю
достигают
тысяч
(
и
десятков
тысяч
)
ампер
,
ко
-
торые
в
названных
изданиях
ПУЭ
назывались
боль
-
шими
.
Сказанное
позволяет
усомниться
в
названной
границе
между
малыми
и
большими
токами
10
А
.
П
. 619
обсуждаемых
Правил
не
указывает
границы
между
низкоомным
и
высоокомным
резистивным
за
-
землением
.
Эта
граница
указывается
в
[2]
и
опреде
-
ляется
значением
активного
сопротивления
резисто
-
ра
,
при
котором
полный
ток
замыкания
на
землю
не
превышает
10
А
.
Возникает
вопрос
—
если
при
отсут
-
ствии
резистора
в
нейтрали
емкостной
ток
замыкания
превышает
10
А
(
а
это
во
всех
городских
сетях
!),
то
это
означает
,
что
сети
работают
с
низкоомным
зазем
-
лением
нейтрали
?
Далее
:
«619…
В
электрических
сетях
,
кроме
электрических
сетей
с
низкоомным
резистивным
заземлением
,
допускается
работа
ВЛ
и
КЛ
с
за
-
мыканием
на
землю
до
устранения
повреждения
».
Этот
абзац
перешел
из
старой
редакции
Правил
.
Заметим
только
,
что
по
ПУЭ
(7-
е
издание
):
«1.1.17 …
Слово
«
допускается
»
означает
,
что
данное
решение
применяется
в
виде
исключения
как
вынужденное
…».
Поэтому
,
удалив
п
. 619,
следует
оставить
: «620.
Для
ликвидации
нарушений
нормаль
-
ного
режима
,
связанных
с
возникновением
замыкания
на
землю
в
электрических
сетях
с
изолированной
нейтралью
,
должны
применяться
средства
селек
-
тивного
определения
присоединения
или
его
участ
-
ка
с
однофазным
замыканием
на
землю
совместно
с
управляемыми
коммутационными
аппаратами
,
по
-
зволяющими
отключать
присоединение
или
участок
присоединения
с
однофазным
замыкание
на
землю
».
В
п
. 620
следует
добавить
и
сети
с
заземлением
ней
-
трали
через
резистор
с
активным
сопротивлением
,
близким
по
значению
емкостному
сопротивлению
сети
.
ВЫВОДЫ
1.
Наименее
надежными
следует
считать
сети
с
изоли
-
рованной
нейтралью
,
в
которых
возможны
дуговые
и
феррорезонансные
перенапряжения
,
а
неотклю
-
чаемые
однофазные
замыкания
на
землю
в
боль
-
шинстве
случаев
переходят
в
короткие
замыкания
.
2.
Применение
дугогасящих
реакторов
в
большин
-
стве
случаев
неэффективно
из
-
за
неустраняемой
несимметрии
сети
и
недостатков
систем
автома
-
тической
подстройки
.
3.
Резистор
в
нейтрали
сети
должен
иметь
активное
сопротивление
,
равное
по
значению
емкостному
сопротивлению
сети
,
что
устраняет
возможные
перенапряжения
.
4.
Из
Правил
технической
эксплуатации
электри
-
ческих
станций
и
сетей
Российской
Федерации
следует
исключить
положение
о
допустимости
длительной
работы
сети
с
замыканием
на
землю
.
Залогом
снижения
аварийности
сети
является
обязательное
отключение
присоединений
с
одно
-
фазным
замыканием
на
землю
.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Гвоздев
Д
.
В
.,
Иванов
Р
.
В
.
Сравни
-
тельный
анализ
мероприятий
по
повышению
надежности
передачи
электрической
энергии
в
распре
-
делительных
сетях
//
ЭЛЕКТРО
-
ЭНЕРГИЯ
.
Передача
и
распреде
-
ление
, 2022,
№
3(72).
С
. 38–46.
2.
Назарычев
А
.,
Титенков
С
.,
Пуга
-
чев
А
.
Комплексные
инноваци
-
онные
решения
по
заземлению
нейтрали
в
сетях
6–35
кВ
//
ЭЛЕК
-
ТРОЭНЕРГИЯ
.
Передача
и
распре
-
деление
, 2016,
№
3(36).
С
. 40–46.
3.
Титенков
С
.
С
.
Четыре
режима
за
-
земления
нейтрали
в
сетях
6–35
кВ
.
Изолированную
нейтраль
объявим
вне
закона
//
Новости
электротех
-
ники
, 2003,
№
5(23).
С
. 42–46.
4.
Бернацкий
А
.
Ф
.,
Целебровский
Ю
.
В
.,
Чунчин
В
.
А
.
Электрические
свойст
-
ва
бетона
.
Под
ред
.
Ю
.
Н
.
Вершини
-
на
.
М
.:
Энергия
, 1980. 208
с
.
5.
Правила
технической
эксплуата
-
ции
электрических
станций
и
се
-
тей
Российской
Федерации
(
При
-
каз
Минэнерго
РФ
от
04.10.2022
г
.
№
1070).
М
.:
Омега
-
Л
, 2023. 219
с
.
6.
Брыкин
В
.
П
.,
Дроздов
Н
.
В
.,
Кор
-
чмарик
Ю
.
Г
.
О
соответствии
сис
-
тем
компенсации
емкостного
тока
замыкания
на
землю
требовани
-
ям
нормативных
документов
РФ
и
компании
«
Россети
» /
Сборник
научно
-
технических
статей
сотруд
-
ников
Группы
компаний
«
Россе
-
ти
».
Вып
. II.
М
.: «
ЭЛЕКТРОЭНЕР
-
ГИЯ
Передача
и
распределение
»,
2018.
С
. 324–343.
7.
Шалин
А
.
И
.
Устройство
для
центра
-
лизованной
направленной
защиты
от
замыканий
на
землю
.
Патент
2071624 (
Российская
Федерация
),
опубл
.
в
бюл
.
№
1, 1997
г
.
8.
Целебровский
Ю
.
В
.
Расчет
,
кон
-
струкция
и
технология
изготовления
энергоемких
проволочно
-
керамиче
-
ских
резисторов
//
Электротехника
,
2000,
№
11.
С
. 60–64.
9.
Шалин
А
.
И
.,
Целебровский
Ю
.
В
.,
Щеглов
А
.
И
.
Защита
сетей
6–35
кВ
от
однофазных
замыканий
на
зем
-
лю
при
большом
сопротивлении
грунта
//
Энергетика
Тюменского
региона
, 2001,
№
4(14).
С
. 13–17.
10.
Снисаренко
А
.
В
.,
Березов
Ю
.
И
.,
Филиппов
А
.
В
.,
Целебровский
Ю
.
В
.
Опыт
эксплуатации
электрических
сетей
напряжением
6–35
кВ
с
рези
-
стивным
заземлением
нейтрали
//
Энергетика
Тюменского
региона
,
2003,
№
3.
С
. 23–25.
11.
Щеглов
А
.
И
.,
Дмитриев
С
.
Н
.,
Целе
-
бровский
Ю
.
В
.
Городские
электри
-
ческие
сети
.
Опыт
эксплуатации
централизованных
микроконтрол
-
лерных
защит
//
Новости
электро
-
техники
, 2011,
№
2(68).
С
. 58–62.
1
Обсуждаемые
положения
выделены
курсивом
.
№
4 (79) 2023
Оригинал статьи: Режимы нейтрали и пути повышения надежности распределительных электрических сетей 6–35 кВ
Целебровский Ю.В., д.т.н., профессор кафедры Техники и электрофизики высоких напряжений ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет»
По критерию «число аварийных отключений» проведено сравнение электрических сетей с изолированной нейтралью, с дугогасящим реактором в нейтрали сети и сетей с резистивным заземлением нейтрали. Показано, что наименьшего числа аварийных отключений можно достичь при резистивном заземлением нейтрали в сочетании с обязательным отключением однофазного замыкания.
