Совершенствование технических решений по развитию структуры и повышению надежности эксплуатации электрической сети 20 кВ мегаполиса

Page 1
background image

Page 2
background image

30

Совершенствование 
технических решений 
по развитию структуры 
и повышению надежности
эксплуатации электри чес-
кой сети 20 кВ мегаполиса

По

 

материалам

IV 

Всероссийской

 

конференции

«

РАЗВИТИЕ

 

И

 

ПОВЫШЕНИЕ

 

НАДЕЖНОСТИ

 

ЭКСПЛУАТАЦИИ

 

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

 

СЕТЕЙ

»

УДК

 621.316

Майоров

 

А

.

В

.,

к

.

т

.

н

., 

генеральный

 

директор

 

АО

 «

ОЭК

»

Ключевые

 

слова

:

электрическая

 

сеть

 

20 

кВ

повышение

 

на

-

дежности

технические

 

решения

структура

 

сети

Keywords:

20 kV electrical network, 
reliability increase, 
technical solutions, 
network structure

Р

азвитие

 

электрической

 

сети

 20 

кВ

 

в

 

круп

-

ных

 

мегаполисах

 

вызвано

 

увеличением

 

концентрированной

 

мощности

 

инженерных

 

сооружений

 

до

 15–30 

МВт

 

в

 

рамках

 

одного

 

объекта

Возможности

 

сетей

 6–10 

кВ

 

для

 

обеспе

-

чения

 

таких

 

мощностей

 

практически

 

исчерпаны

попытки

 

реализации

 

проектов

 

энергоснабжения

 

на

 

этих

 

напряжениях

 

приводят

 

к

 

повышенной

 

плотно

-

сти

 

сети

 

и

 

невозможности

 

организации

 

селектив

-

ной

 

работы

 

релейной

 

защиты

Поэтому

 

технически

 

и

 

экономически

 

обоснованным

 

для

 

энергоснабже

-

ния

 

таких

 

объектов

 

явилось

 

применение

 

сети

 20 

кВ

оборудование

 

которой

 

может

 

выполняться

 

прак

-

тически

 

в

 

габаритах

 

сети

 10 

кВ

а

 

эксплуатация

 

не

 

сопровождается

 

дополнительными

 

повышенными

 

требованиями

.

В

 

нормах

 

ВСН

 07-75 (1975 

г

.) 

указывалось

что

 

использование

 

напряжения

 20 

кВ

 

в

 

городских

 

элек

-

трических

 

сетях

 

может

 

быть

 

экономически

 

оправ

-

дано

 

при

 

наличии

 

соответствующего

 

оборудования

 

и

 

кабелей

стоимость

 

которых

 

не

 

превышает

 

более

 

чем

 

на

 20–30% 

стоимости

 

оборудования

 

и

 

кабе

-

лей

 

на

 

напряжении

 10 

кВ

Применение

 

напряжения

 

20 

кВ

 

в

 

городских

 

распределительных

 

сетях

 

рас

-

э

л

е

к

т

р

и

ч

е

с

к

и

е

 с

е

т

и

 2

0

 к

В

электрические сети 20 кВ

Особенность

 

мегаполиса

 

накладывает

 

как

 

в

 

настоящее

 

время

так

 

и

 

в

 

перспективе

 

высокие

 

требования

 

к

 

надежности

 

и

 

бесперебойности

 

электроснабжения

 

потребителей

Развитие

 

электрической

 

сети

 20 

кВ

 

в

 

крупных

 

мегаполисах

 

вызвано

 

увеличением

 

концентрированной

 

мощности

 

инженерных

 

сооружений

 

до

 15–30 

МВт

 

в

 

рамках

 

одного

 

объекта

Возможности

 

сетей

 6–10 

кВ

 

для

 

обеспечения

 

таких

 

мощностей

 

практически

 

исчерпаны

Дальнейшее

 

развитие

 

электрической

 

сети

 20 

кВ

 

требует

 

как

 

разработки

 

и

 

совершенствования

 

технических

 

решений

так

 

и

 

совершенствования

 

нормативно

-

технической

 

документации

 

как

 

в

 

части

 

проектирования

так

 

и

 

в

 

части

 

ее

 

эксплуатации

.


Page 3
background image

31

сматривается

 

при

 

наличии

 

питания

 

новых

 

крупных

 

районов

 

застройки

 

от

 

подстанций

 

глубокого

 

ввода

 

110–220 

кВ

.

В

 

Инструкции

 

по

 

проектированию

 

городских

 

элек

-

трических

 

сетей

 (

РД

 34.20.185-94) [1] 

указано

что

 

при

-

менение

 

напряжения

 15–20 

кВ

 

в

 

городских

 

распреде

-

лительных

 

сетях

 

рекомендуется

 

рассматривать

 

при

 

реконструкции

 

или

 

расширении

 

действующих

 

сетей

 

этого

 

класса

 

напряжения

Целесообразность

 

приме

-

нения

 

сетей

 

этих

 

классов

 

напряжения

 

должна

 

быть

 

технико

-

экономически

 

обоснована

.

В

 

соответствии

 

с

 

Энергетической

 

стратегией

 

го

-

рода

 

Москвы

 

на

 

период

 

до

 2025 

года

утвержденной

 

постановлением

 

Правительства

 

Москвы

 

от

 2 

дека

-

бря

 2008 

г

 1075-

ПП

переход

 

на

 

класс

 

напряже

-

ния

 20 

кВ

 

принят

 

как

 

перспективное

 

направление

 

развития

 

топливно

-

энергетического

 

комплекса

 

города

Постановление

 

Правительства

 

Москвы

 

 1067-

ПП

 

от

 14 

декабря

 2010 

г

. «

О

 

схеме

 

электро

-

снабжения

 

города

 

Москвы

 

на

 

период

 

до

 2020 

года

» 

определило

 

основные

 

положения

 

развития

 

распре

-

делительных

 

сетей

 

напряжением

 6–10–20 

кВ

В

 

по

-

становлении

 

указано

: «

Считать

 

стратегическим

 

направлением

 

развития

 

электрических

 

сетей

 

сред

-

него

 

напряжения

 

на

 

период

 

до

 2020 

года

 

переход

 

к

 

массовому

 

применению

 

напряжения

 20 

кВ

 

и

 

по

-

степенной

 

ликвидации

 

напряжения

 6 

кВ

».

В

 

настоящее

 

время

 

в

 

г

Москве

 

введено

 

более

 

1500 

км

 

кабельных

 

линий

 

сети

 20 

кВ

Установле

-

но

 67 

РП

, 2 

РТП

, 23 

СП

, 90 

ТП

, 1 

ТПП

 20 

кВ

При

 

строительстве

 

и

 

эксплуатации

 

сети

 20 

кВ

 

накоплен

 

значительный

 

опыт

позволяющий

 

разработать

 

тех

-

нические

 

решения

 

по

 

дальнейшему

 

развитию

 

и

 

по

-

вышению

 

надежности

 

эксплуатации

 

электрической

 

сети

 20 

кВ

 

мегаполиса

Зарубежный

 

опыт

 

создания

 

и

 

эксплуатации

 

элек

-

трических

 

сетей

 

напряжением

 20 

кВ

 

имеет

 

более

 

значительный

 

срок

 

и

 

достаточно

 

широко

 

использу

-

ется

 

при

 

проектировании

однако

 

в

 

ряде

 

вопросов

 

он

 

значительно

 

отличается

 

от

 

отечественного

 

опы

-

та

 

проектирования

 

и

 

эксплуатации

 

данных

 

сетей

В

 

частности

различия

 

наблюдаются

 

в

 

формирова

-

нии

 

схемы

 

присоединения

 

питающих

 

линий

 20 

кВ

 

(

двухлучевая

радиальная

 

в

 

России

 

и

как

 

правило

сложнокольцевая

 

за

 

рубежом

), 

схем

 

сети

 0,4 

кВ

 (

ре

-

зервирование

 

на

 

уровне

 

двухтрансформаторной

 

схемы

 

в

 

России

 

и

 

развитая

 

резервированная

 

сеть

 

за

 

рубежом

). 

Отличия

 

наблюдаются

 

в

 

норматив

-

но

-

технической

 

документации

 

по

 

проектированию

 

и

 

эксплуатации

 

электрической

 

сети

.

Особенность

 

мегаполиса

 

накладывает

 

как

 

в

 

на

-

стоящее

 

время

так

 

и

 

в

 

перспективе

 

повышен

-

ные

 

требования

 

к

 

надежности

 

и

 

бесперебойности

 

электроснабжения

 

потребителей

  (

превышающие

 

требования

устанавливаемые

 

по

 

условиям

 

катего

-

рийности

 

нагрузки

 

в

 

соответствии

 

с

 

действующими

 

требованиями

). 

В

 

этой

 

связи

 

для

 

сетей

 20 

кВ

 

мега

-

полиса

 

при

 

обеспечении

 

энергоснабжения

 

потреби

-

телей

 

возникает

 

необходимость

 

формирования

 

на

-

дежности

 

энергоснабжения

 

по

 

условию

 

n

–1, 

когда

 

электроснабжение

 

потребителя

 

должно

 

обеспечи

-

ваться

 

при

 

внезапном

 

отключении

 

одного

 

элемента

 

сети

Выполнение

 

критерия

 

n

–1 

должно

 

также

 

рас

-

сматриваться

 

при

 

формировании

 

ремонтных

 

схем

Особенности

 

построения

 

существующей

 

сети

 

20 

кВ

 

в

 

г

Москве

такие

 

как

 

низкоомное

 

резистивное

 

заземление

 

нейтрали

значительная

 

концентрация

 

мощностей

 

инженерных

 

сооружений

 

в

 

рамках

 

одно

-

го

 

объекта

значительное

 

увеличение

 

пропускной

 

способности

 

линий

 

по

 

сравнению

 

с

 

напряжением

 

10 

кВ

новые

 

малогабаритные

 

типы

 

оборудования

использование

 

кабелей

 

с

 

изоляцией

 

из

 

сшитого

 

по

-

лиэтилена

 

определяют

 

дополнительные

 

требова

-

ния

 

к

 

обеспечению

 

надежной

 

работы

 

оборудования

 

сети

 20 

кВ

Обозначенный

 

круг

 

вопросов

 

определил

 

необ

-

ходимость

 

проведения

 

комплексных

 

исследований

 

режимов

 

работы

 

сети

 20 

кВ

 

с

 

целью

 

анализа

 

усло

-

вий

 

эксплуатации

 

электрооборудования

надежности

 

электроснабжения

 

потребителей

 

в

 

условиях

 

город

-

ской

 

структуры

 

мегаполиса

разработки

 

дополни

-

тельных

 

требований

 

к

 

порядку

 

формирования

 

струк

-

туры

 

сети

алгоритмам

 

действия

 

релейной

 

защиты

автоматики

 

и

 

параметрам

 

электрооборудования

Конфигурация

 

схемы

 

построения

 

электрической

 

сети

 

определяется

 

требованием

 

обеспечения

 

нор

-

мируемой

 

надежности

 

электроснабжения

 

потреби

-

телей

Основными

 

схемами

 

построения

 

городской

 

рас

-

пределительной

 

сети

 

являются

 

петлевая

 

и

 

ради

-

альная

 

многолучевая

При

 

этом

 

схемы

 

компонуются

 

однозвеньевыми

без

 

применения

 

РП

  (

рисунок

 1), 

и

 

двухзвеньевыми

когда

 

питание

 

распределитель

-

ной

 

сети

 

осуществляется

 

через

 

шины

 

РП

 (

рисунок

 2).

Рис

. 1. 

Однозвеньевая

 

ради

-

альная

 

схема

Рис

. 2. 

Двухзвеньевая

 

радиальная

 

схема

 4 (49) 2018


Page 4
background image

32

Однозвеньевые

 

схемы

 

используются

 

в

 

мало

-

загруженных

 

районах

 

при

 

мощностях

 

транс

-

форматоров

 

на

 

центрах

 

питания

 

до

 16–25 

МВА

Питание

 

ТП

 

потребителей

 

осуществляется

 

непо

-

средственно

 

от

 

ЦП

 

или

 

от

 

РП

 

по

 

двум

 

взаиморе

-

зервируемым

 

кабельным

 

линиям

ТП

 

оснащены

 

выключателями

 

с

 

устройствами

 

релейной

 

защи

-

ты

отключение

 

аварийного

 

участка

 

КЛ

 

осущест

-

вляется

 

селективной

 

токовой

 

защитой

 

с

 

выдерж

-

кой

 

времени

При

 

радиальном

 

способе

 

питания

 

нормированные

 

выдержки

 

времени

 

защит

 

на

 

питающем

 

центре

 1,7–1,9 

с

устанавливаемые

 

требованием

 

термической

 

устойчивости

 

кабе

-

ля

обеспечивают

 

селективное

 

отключение

 

двух

 

участков

 

КЛ

.

В

 

районах

 

современной

 

застройки

 

с

 

плотно

-

стью

 

нагрузки

 16 

МВт

/

км

2

 

и

 

более

вследствие

 

за

-

труднений

 

с

 

организацией

 

выходов

 

КЛ

 

от

 

центров

 

питания

как

 

правило

применяются

 

двухзвенье

-

вые

 

радиальные

 

схемы

Первое

 

звено

 

обеспе

-

чивает

 

выход

 

от

 

ЦП

 

питающими

 

линиями

 

до

 

РП

второе

 

звено

 

осуществляет

 

подвод

 

от

 

РП

 

распре

-

делительными

 

магистральными

 

линиями

 

к

 

ТП

 

по

-

требителя

В

 

стесненных

 

городских

 

условиях

 

ТП

 

выполнены

 

блочными

 

малогабаритными

 

и

 

осна

-

щены

 

на

 

стороне

 20 

кВ

 

выключателями

 

нагрузки

Поскольку

 

мощность

передаваемая

 

по

 

КЛ

 

20 

кВ

в

 

два

 

раза

 

превышает

 

соответствующее

 

значение

 

для

 

КЛ

 10 

кВ

количество

 

ТП

 

по

 

маги

-

страли

 

может

 

достигать

 10–12 

и

 

более

 

при

 

мощ

-

ности

 

ТП

 1 

МВт

В

 

этом

 

случае

 

особо

 

стоит

 

во

-

прос

 

о

 

надежности

 

работы

 

транзита

 

КЛ

 20 

кВ

поскольку

 

при

 

аварийном

 

отключении

 

линии

 

на

 

время

 

ввода

 

резервного

 

питания

 

происходит

 

прерывание

 

электроснабжения

 

большой

 (16–

22 

МВт

суммарной

 

нагрузки

 

с

 

выдержкой

 

АВР

достигающей

 16 

с

.

Уставка

 

срабатывания

 

АВР

 

на

 

высоком

 

напря

-

жении

 

ТП

 

определяется

 

временем

 

срабатывания

 

защиты

 

минимального

 

напряжения

 

обесточен

-

ной

 

секции

 

шин

 

и

 

контролем

 

наличия

 

напряже

-

ния

 

на

 

подключаемой

 

секции

К

 

этому

 

времени

 

в

 

ряде

 

случаев

 

добавляется

 

задержка

 

на

 

дли

-

тельность

 

восстановления

 

напряжения

 

питаю

-

щей

 

сети

 

после

 

отключения

 

короткого

 

замыка

-

ния

На

 

практике

 

время

 

срабатывания

 

АВР

 

на

 

высоком

 

напряжении

 

ТП

 

может

 

достигать

 6–16 

с

 

и

 

даже

 

более

что

 

зависит

 

также

 

от

 

разветвлен

-

ности

 

сети

Перерыв

 

электроснабжения

 

на

 

время

 

срабатывания

 

защит

 

и

 

автоматики

хотя

 

и

 

допу

-

скается

 

существующими

 

требованиями

 

Правил

 

устройства

 

электроустановок

очевидно

что

 

для

 

современных

 

условий

 

мегаполиса

 

является

 

не

-

приемлемым

Длительные

 

провалы

 

напряжения

 

не

 

позволяют

 

обеспечивать

 

непрерывную

 

работу

 

технологического

 

оборудования

 

и

 

вносят

 

суще

-

ственные

 

перебои

 

в

 

работу

 

современных

 

систем

 

жизнеобеспечения

 

зданий

 

и

 

сооружений

Следует

 

отметить

что

 

реализованный

 

алго

-

ритм

 

отключения

 

со

 

стороны

 

ЦП

 (

РП

всех

 

присо

-

единенных

 

к

 

магистрали

 

ТП

 

является

 

вынужден

-

ным

Такое

 

решение

 

позволяет

 

отключить

 

КЗ

 

за

 

время

не

 

превышающее

 0,5 

с

и

 

обеспечить

 

до

-

пустимые

 

уровни

 

термических

 

воздействий

Исключения

 

перерыва

 

в

 

энергоснабжении

 

можно

 

достичь

 

при

 

осуществлении

 

двусторонне

-

го

 

питания

 

магистральной

 

КЛ

 

и

 

вводе

 

дистанци

-

онного

 

управления

 

сетью

Для

 

этого

 

все

 

ТП

 

долж

-

ны

 

быть

 

оснащены

 

выключателями

 

с

 

полным

 

комплектом

 

цифровых

 

защит

все

 

присоединения

 

должны

 

быть

 

оборудованы

 

дифференциальными

 

защитами

Следует

 

отметить

что

 

при

 

двухстороннем

 

пи

-

тании

 

формируется

 

частично

 

замкнутый

 

участок

 

сети

что

 

приводит

 

к

 

повышению

 

надежности

 

энергоснабжения

но

 

одновременно

 

увеличивает

 

жесткость

 

схемы

 

и

 

величину

 

токов

 

КЗ

Такое

 

ре

-

шение

 

потребует

 

полной

 

цифровизации

 

действия

 

защит

 

сети

 

с

 

организацией

 

надежных

 

резервиро

-

ванных

 

каналов

 

связи

 

и

 

оснащения

 

всех

 

подстан

-

ций

 

цифровыми

 

терминалами

 

защит

.

Основной

 

сложностью

 

реализации

 

двусторон

-

него

 

питания

 

в

 

электрической

 

сети

 20 

кВ

 

является

 

потенциальная

 

возможность

 

возникновения

 

не

-

допустимых

 

режимов

 

работы

 

в

 

случае

 

отключе

-

ния

 

питающей

 

сети

 110–220 

кВ

для

 

отстройки

 

от

 

которых

 

должны

 

быть

 

проработаны

 

и

 

применены

 

специальные

 

меры

исключающие

 

возможность

 

нерасчетных

 

перетоков

 

аварийной

 

мощности

 

в

 

рассматриваемой

 

сети

.

Существуют

 

следующие

 

возможности

 

повы

-

шения

 

надежности

наблюдаемости

 

и

 

управляе

-

мости

 

сети

 20 

кВ

:

 

установка

 

в

 

сети

 

и

 

на

 

ТП

 

потребителей

 

сило

-

вых

 

выключателей

 

с

 

полным

 

комплектом

 

защит

позволяющим

 

организовать

 

селектив

-

ное

 

выделение

 

аварийного

 

участка

;

 

разработка

 

специализированного

 

комплек

-

са

 

автоматики

 

определения

 

поврежденного

 

участка

 

и

 

перестроения

 

сети

;

 

применение

 

дифференциальных

 

защит

 

на

 

питающих

 

присоединениях

 

электрической

 

сети

 20 

кВ

;

 

совершенствование

 

систем

 

резервирования

 

нагрузки

 

на

 

напряжении

 0,4 

кВ

позволяющих

 

обеспечить

 

полное

 

восстановление

 

энерго

-

снабжения

 

при

 

отключении

 

одного

 

ввода

;

 

организация

 

двухстороннего

 

питания

 

ТП

 

потребителей

 

с

 

ликвидацией

 

КЗ

 

без

 

перерыва

 

энергоснабжения

.

Введение

 

информационного

 

обмена

 

между

 

центрами

 

питания

распределительными

 

пун

-

ктами

 

и

 

трансформаторными

 

подстанциями

 

по

-

зволяет

 

организовать

 

централизованную

 

защиту

 

радиального

 

участка

 

сети

 

по

 

логическому

 

прин

-

ципу

Такая

 

защита

 

в

 

автоматическом

 

режиме

 

определяет

 

поврежденный

 

участок

локализует

 

место

 

повреждения

 

и

 

с

 

минимальной

 

временной

 

выдержкой

 

восстанавливает

 

электроснабжение

 

потребителей

.

На

 

сегодняшний

 

день

 

для

 

защиты

 

питающей

 

сети

 

применяется

 

последовательность

 

ступенча

-

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ 

СЕТИ 20 КВ


Page 5
background image

33

тых

 

максимальных

 

токовых

 

защит

 

от

 

междуфаз

-

ных

 

КЗ

  (

МТЗ

и

 

от

 

замыканий

 

на

 

землю

  (

ТЗНП

). 

При

 

этом

 

селективность

 

действия

 

защит

 

опреде

-

ляется

 

выбором

 

выдержек

 

времени

 

на

 

срабаты

-

вание

 

по

 

ступенчатому

 

принципу

Максимальная

 

выдержка

 

соответствует

 

защите

 

питающего

 

цен

-

тра

: 1,7 

с

 — 

для

 

МТЗ

 

и

 1,0 

с

 — 

для

 

ТЗНП

В

 

случае

 

пропадания

 

питания

 

на

 

секции

 

шин

 

РП

 

резервное

 

питание

 

осуществляется

 

включением

 

секционно

-

го

 

выключателя

 

от

 

комплекса

 

специализирован

-

ной

 

автоматики

.

Повреждения

возникающие

 

в

 

распредели

-

тельной

 

сети

отключаются

 

защитами

установ

-

ленными

 

на

 

силовых

 

выключателях

 

питающей

 

сети

при

 

этом

 

за

 

счет

 

установки

 

на

 

ТП

 

выключа

-

телей

 

нагрузки

 

допустимо

 

излишнее

 

отключение

 

группы

 

потребителей

запитанных

 

от

 

одного

 

пита

-

ющего

 

фидера

Одним

 

из

 

способов

 

повышения

 

эффективно

-

сти

 

системы

 

защиты

 

и

 

автоматики

 

электрической

 

сети

 

мегаполиса

 

напряжением

 20 

кВ

 

предлагает

-

ся

 

применение

 

дифференциальных

 

защит

 

линии

 

(

ДЗЛ

с

 

абсолютной

 

селективностью

При

 

новом

 

строительстве

 

объектов

 

электрической

 

сети

 

го

-

рода

 

Москвы

 

используются

 

устройства

 

защиты

 

и

 

автоматики

реализованные

 

на

 

микропроцес

-

сорной

 

элементной

 

базе

а

 

для

 

целей

 

органи

-

зации

 

автоматизированных

 

систем

 

управления

 

прокладываются

 

волоконно

-

оптические

 

линии

связи

Использование

 

дифференциальных

 

защит

 

по

-

зволяет

 

добиться

 

следующих

 

преимуществ

:

 

повысить

 

быстродействие

 

отключения

 

повреж

-

дения

 

в

 

сети

 

с

 

имеющихся

 

в

 

настоящее

 

время

 

1,7 

с

 

до

 0,1 

с

;

 

увеличить

 

количество

 

последовательно

 

под

-

ключенных

 

распределительных

 

пунктов

 

и

 

тем

 

самым

 

разветвленность

 

питающей

 

сети

;

 

организовать

 

в

 

сети

 

режим

 

многостороннего

 

питания

что

 

также

 

является

 

одним

 

из

 

усло

-

вий

 

для

 

внедрения

 

объектов

 

распределенной

 

генерации

 

в

 

городскую

 

электрическую

 

сеть

.

В

 

настоящее

 

время

 

без

 

применения

 

силовых

 

выключателей

 

на

 

всех

 

присоединениях

 

не

 

пред

-

ставляется

 

возможным

 

организовать

 

селектив

-

ное

 

устранение

 

повреждения

 

в

 

распределитель

-

ной

 

сети

 20 

кВ

На

 

первом

 

этапе

 

внедрения

 

автоматики

 

пере

-

строения

 

сети

 

реализуется

 

комплекс

 

специали

-

зированной

 

автоматики

обеспечивающей

 

опре

-

деление

 

поврежденного

 

участка

 

посредством

 

специализированных

 

датчиков

 

КЗ

устанавлива

-

емых

 

на

 

всех

 

присоединениях

 

распределитель

-

ной

 

сети

 

с

 

выключателями

 

нагрузки

Информация

 

о

 

работе

 

датчиков

 

обрабатывается

 

в

 

централизо

-

ванных

 

устройствах

 

при

 

помощи

 

реализованного

 

информационного

 

обмена

Применение

 

указан

-

ной

 

автоматики

 

существенно

 

снижает

 

время

 

по

-

иска

 

поврежденного

 

участка

 

распределительной

 

сети

а

 

также

 

снижает

 

общее

 

время

 

ремонтных

 

работ

.

На

 

втором

 

этапе

 

комплекс

 

автоматики

 

дора

-

батывается

 

с

 

использованием

 

телеуправления

 

выключателями

 

нагрузки

 

в

 

обесточенном

 

состоя

-

нии

что

 

позволяет

 

организовать

 

автоматическое

 

перестроение

 

сети

 

без

 

участия

 

человека

 

и

 

оста

-

вить

 

в

 

работе

 

максимально

 

возможное

 

количе

-

ство

 

потребителей

Актуальным

 

вопросом

 

является

 

оценка

 

уров

-

ней

 

перенапряжений

 

при

 

осуществлении

 

плано

-

вых

 

и

 

аварийных

 

коммутаций

уровни

 

которых

 

определяют

 

воздействия

 

на

 

изоляцию

 

кабе

-

лей

 

из

 

сшитого

 

полиэтилена

 

и

 

другого

 

обору

-

дования

Использование

 

при

 

компоновке

 

сети

 20 

кВ

 

новых

 

малогабаритных

 

видов

 

оборудования

применение

 

кабелей

 

с

 

изоляцией

 

из

 

сшитого

 

поли

 

этилена

 

определяют

 

актуальность

 

оцен

-

ки

 

уровней

 

перенапряжений

 

при

 

осуществлении

 

плановых

 

и

 

аварийных

 

коммутаций

.

В

 

общем

 

случае

 

дуговые

 

перенапряжения

 

представляют

 

серьезную

 

опасность

 

для

 

сетей

 

среднего

 

класса

 

напряжения

приводя

 

к

 

повы

-

шенным

 

уровням

 

перенапряжений

 

и

 

нежелатель

-

ным

 

воздействиям

 

на

 

изоляцию

 

оборудования

При

 

резистивном

 

заземлении

 

нейтрали

 

сети

 

20 

кВ

 

перенапряжения

 

на

 

здоровых

 

фазах

 

при

 

ОЗЗ

 

не

 

превышают

 1,85 

U

Ф

что

 

практически

 

ис

-

ключает

 

вероятность

 

возникновения

 

повторного

 

пробоя

 

и

 

двойных

 

замыканий

 

в

 

отличие

 

от

 

сетей

 

с

 

изолированной

 

нейтралью

.

Более

 

высокие

 

уровни

 

перенапряжений

 

на

-

блюдаются

 

при

 

плановых

 

и

 

аварийных

 

коммута

-

циях

 

в

 

питающей

 

сети

 

высокого

 

напряжения

.

При

 

возникновении

 

однофазного

 

КЗ

 

на

 

КЛ

 

220 

кВ

питающей

 

шины

 20 

кВ

 

через

 

трансформа

-

тор

 220/20 

кВ

при

 

подключении

 

резистора

 

к

 

ней

-

трали

 

силового

 

трансформатора

 

происходит

 

трансформация

 

волны

 

перенапряжений

 

на

 

сто

-

рону

 20 

кВ

Амплитуда

 

перенапряжений

 

и

 

частота

 

переходного

 

процесса

 

определяется

 

в

 

основном

 

волновыми

 

параметрами

 

КЛ

 220 

кВ

 

и

 

емкостя

-

ми

 

между

 

обмотками

 

ВН

 

и

 

НН

 

трансформатора

расстоянием

 

до

 

точки

 

замыкания

а

 

также

 

со

-

противлением

 

резистора

 

в

 

нейтрали

Расчеты

 

показывают

что

 

при

 

заземлении

 

нейтрали

 

сети

 

20 

кВ

 

путем

 

подключения

 

резистора

 

к

 

нейтрали

 

силового

 

трансформатора

 

при

 

КЗ

 

на

 

питающей

 

кабельной

 

линии

 220 

кВ

 

в

 

сети

 20 

кВ

 

возмож

-

ны

 

перенапряжения

 

кратностью

 

до

 4,6 

фазного

напряжения

.

Подключение

 

резистора

 

к

 

нейтрали

 

специ

-

ально

 

выделенного

 

заземляющего

 

трансформа

-

тора

подключаемого

 

к

 

шинам

 20 

кВ

позволяет

 

ликвидировать

 

эффект

 

влияния

 

переходных

 

про

-

цессов

 

при

 

несимметричных

 

КЗ

 

на

 

землю

 

в

 

сети

 

220 (110) 

кВ

 

на

 

напряжения

 

и

 

токи

 

на

 

стороне

 

20 

кВ

В

 

этом

 

случае

 

перенапряжения

 

в

 

сети

 20 

кВ

 

снижаются

 

примерно

 

на

 

четверть

 

и

 

не

 

превыша

-

ют

 3,6 

фазного

 

напряжения

Это

 

важно

 

в

 

перспек

-

тиве

 

при

 

естественном

 

старении

 

изоляции

 

обору

-

дования

.

 4 (49) 2018


Page 6
background image

34

В

 

ячейках

 

РУ

 20 

кВ

 

на

 

центрах

 

питания

 

и

 

ТП

 

применяются

 

элегазовые

 

либо

 

вакуумные

 

сило

-

вые

 

выключатели

 

с

 

током

 

отключения

 12–20 

кА

При

 

коммутации

 

включения

 

вакуумным

 

выключа

-

телем

 

ненагруженной

 

кабельной

 

линии

 20 

кВ

 

на

-

блюдаются

 

пробои

 

межконтактного

 

промежутка

 

и

 

происходит

 

генерация

 

высокочастотных

 

пере

-

напряжений

Перенапряжения

 

при

 

этом

 

не

 

превы

-

шают

 

кратность

 1,3–1,5 

U

Ф

Частота

 

переходного

 

процесса

возникающего

 

за

 

счет

 

неустойчивого

 

горения

 

дуги

 

в

 

вакуумном

 

выключателе

состав

-

ляет

 100–150 

кГц

Коммутация

 

отключения

 

вакуумным

 

выключа

-

телем

 

ненагруженного

 

трансформатора

 

сопрово

-

ждается

 

перенапряжениями

 

кратности

 2,6–2,8 

U

Ф

Частота

 

переходного

 

процесса

возникающего

 

за

 

счет

 

неустойчивого

 

горения

 

дуги

 

в

 

вакуумном

 

вы

-

ключателе

составляет

 30–50 

кГц

.

Наличие

 

указанных

 

высокочастотных

 

перена

-

пряжений

 

должно

 

учитываться

 

при

 

оценке

 

воз

-

действий

 

на

 

изоляцию

 

коммутируемых

 

трансфор

-

маторов

 

и

 

высоковольтных

 

двигателей

.

Для

 

электроустановок

 

с

 

низкоомным

 

резистив

-

ным

 

заземлением

 

нейтрали

 

сопротивление

 

за

-

земляющего

 

устройства

 

необходимо

 

выбирать

исходя

 

из

 

допустимых

 

значений

 

напряжения

 

прикосновения

При

 

протекании

 

тока

 

резистора

 

1000 

А

 

через

 

заземляющее

 

устройство

 

и

 

выдерж

-

ке

 

времени

 

защиты

 

от

 

замыканий

 

на

 

землю

 1,0 

с

 

сопротивление

 

заземляющего

 

устройства

 

должно

 

быть

 

менее

 0,1 

Ом

Снижение

 

тока

 

резистора

на

-

пример

 

до

 400 

А

позволяет

 

снизить

 

требования

 

к

 

сопротивлению

 

заземляющих

 

устройств

Это

 

принципиально

 

важно

так

 

как

 

в

 

условиях

 

мегапо

-

лиса

 

сложно

 

выполнить

 

сопротивление

 

заземля

-

ющих

 

устройств

 

на

 

стандартные

 0,5 

Ом

.

Однако

 

следует

 

учитывать

что

 

при

 

однофаз

-

ных

 

коротких

 

замыканиях

 

в

 

городских

 

кабельных

 

сетях

 

аварийные

 

токи

 

замыкаются

 

в

 

основном

 

че

-

рез

 

нейтрали

 

трансформаторов

 

и

 

заземленные

 

экраны

 

кабелей

Лишь

 

незначительная

 

доля

 

тока

 

однофазного

 

короткого

 

замыкания

 

в

 

городских

 

кабельных

 

сетях

 

протекает

 

через

 

заземляющее

 

устройство

 

подстанции

В

 

этом

 

случае

 

вынос

 

по

-

тенциала

 

опасной

 

величины

 

не

 

наблюдается

что

 

снижает

 

требования

 

к

 

сопротивлению

 

заземляю

-

щего

 

устройства

В

 

городских

 

кабельных

 

сетях

 

для

 

расчета

 

рас

-

пределения

 

токов

 

при

 

коротких

 

замыканиях

 

и

 

рас

-

чета

 

величины

 

потенциала

 

на

 

заземленных

 

эле

-

ментах

 

подстанций

 

обязателен

 

правильный

 

учет

 

экранов

 (

оболочек

кабелей

 

и

 

схем

 

их

 

заземления

Развитие

 

электрической

 

сети

 

напряжени

-

ем

 20 

кВ

 

с

 

резистивным

 

заземлением

 

нейтрали

 

должно

 

сопровождаться

 

анализом

 

и

 

совершен

-

ствованием

 

как

 

применяемых

 

технических

 

реше

-

ний

так

 

и

 

развитием

 

и

 

совершенствованием

 

нор

-

мативно

-

технической

 

документации

В

 

настоящее

 

время

 

в

 

Российской

 

Федерации

согласно

 

п

. 1.2.16 

Правил

 

устройства

 

электро

-

установок

 

ПУЭ

 [2]: «

работа

 

электрических

 

сетей

 

напряжением

 2–35 

кВ

 

может

 

предусматриваться

 

как

 

с

 

изолированной

 

нейтралью

так

 

и

 

с

 

нейтра

-

лью

заземленной

 

через

 

дугогасящий

 

реактор

 

или

 

резистор

». 

Анализ

 

существующей

 

в

 

России

 

нормативно

-

технической

 

документации

 

в

 

части

 

электриче

-

ской

 

сети

 20 

кВ

 

показывает

что

 

требования

 

дей

-

ствующих

 

нормативно

-

технических

 

документов

 

в

 

основном

 

распространяются

 

и

 

применимы

 

для

 

электрической

 

сети

 20 

кВ

 

с

 

изолированной

 

ней

-

тралью

Для

 

электрической

 

сети

 20 

кВ