84
кабельные линии
Влияние современных
тенденций развития городских
распределительных сетей на
опасность выноса потенциала
в сеть низкого напряжения
УДК
621.361.1
В
последние
годы
публиковалось
значительное
число
статей
об
отрицательном
влиянии
на
вынос
потенциала
кабелей
с
СПЭ
-
изоляцией
,
а
также
перевода
распределительных
сетей
СН
на
режим
низкоомного
резистивного
заземления
нейтрали
.
Ввиду
того
,
что
низкоомное
резистивное
заземление
(
в
сравнении
с
изолированной
/
компенсированной
нейтралью
),
равно
как
и
применение
кабелей
с
СПЭ
-
изоляцией
(
взамен
бумажно
-
пропитанной
),
представляются
эффективными
современными
решениями
для
городских
кабельных
распреде
-
лительных
сетей
,
проведено
исследование
с
целью
разработки
рекомендаций
по
оценке
величины
потенциала
,
выносимого
в
сеть
НН
,
а
также
анализа
мероприятий
по
предотвращению
«
выноса
»
опасного
потенциала
в
сеть
НН
.
Кузьмин
И
.
А
.,
первый
заместитель
генерального
директора
—
главный
инженер
ПАО
«
Ленэнерго
»
Магдеев
Н
.
Н
.,
заместитель
главного
инженера
по
технологическому
развитию
и
инновациям
ПАО
«
Ленэнерго
»
Евдокунин
Г
.
А
.,
д
.
т
.
н
.,
профессор
кафедры
«
Элек
-
три
ческие
системы
и
сети
»
ИЭиТС
ФГАОУ
ВО
«
Санкт
-
Петербургский
государственный
политехнический
университет
Петра
Великого
»
Брилинский
А
.
С
.,
заведующий
отделом
проектирования
и
развития
энергосистем
АО
«
НТЦ
ЕЭС
»
Грунина
О
.
И
.,
старший
инженер
отдела
проектирования
и
развития
энергосистем
АО
«
НТЦ
ЕЭС
»
Ключевые
слова
:
кабельная
распределительная
сеть
,
СПЭ
-
изоляция
кабелей
,
заземление
нейтрали
,
вынос
потенциала
Keywords:
cable distribution network,
XLPE insulation, neutral
grounding, transfer potentials
В
еличина
потенциала
,
выносимого
в
сеть
низко
-
го
напряжения
(
НН
),
определяется
:
–
уровнем
тока
КЗ
;
–
конфигурацией
сети
(
в
том
числе
степенью
ее
разветвленности
);
–
параметрами
контура
замыкания
токов
нулевой
последовательности
(
сопротивлением
заземляющих
устройств
подстанций
,
режимом
нейтрали
сети
,
спо
-
собом
заземления
экранов
кабелей
).
Как
было
показано
в
[1],
в
сети
110/35/6/0,4
кВ
полно
-
стью
в
кабельном
исполнении
(
кабели
со
СПЭ
-
изоляцией
)
при
заземлении
экранов
кабелей
по
концам
опасный
по
-
тенциал
в
сеть
низкого
напряжения
не
выносится
.
Подоб
-
ная
схема
сети
соответствует
перспективному
подходу
к
построению
распределительной
сети
в
центральной
части
Санкт
-
Петербурга
.
Такой
подход
позволяет
реали
-
зовывать
поступательное
развитие
сетей
центральной
части
мегаполиса
с
максимально
эффективным
исполь
-
зованием
существующего
оборудования
для
последую
-
щего
внедрения
концепции
построения
электрической
сети
мегаполиса
330/35/10/0,4
кВ
и
330/35/0,4
кВ
.
Предла
-
гаемая
концепция
развития
электросетевой
инфраструк
-
туры
Санкт
-
Петербурга
заключается
в
существенном
расширении
кабельной
сети
35
кВ
,
организации
резер
-
вирования
центров
питания
по
сети
35
кВ
и
придания
ей
функций
распределительной
сети
среднего
напряжения
с
последующей
трансформацией
на
напряжение
0,4
кВ
.
Детально
указанный
подход
описан
в
[2].
Однако
,
в
типовых
на
сегодняшний
день
—
кабель
-
но
-
воздушных
городских
сетях
вынос
опасного
потенци
-
ала
действительно
может
иметь
место
.
Под
«
типовой
»
городской
сетью
имеет
смысл
понимать
сеть
,
построен
-
ную
в
соответствии
с
требованиями
действующих
нор
-
мативных
документов
.
85
Ǎǖ
110
ǵǍ
Ǎǖ
110
ǵǍ
Ǎǖ
110
ǵǍ
Ǎǖ
110
ǵǍ
Ǎǖ
110
ǵǍ
Ǖǖ
35
ǵǍ
Ǖǖ
35
ǵǍ
Ǖǖ
35
ǵǍ
Ǖǖ
35
ǵǍ
Ǖǖ
110
ǵǍ
Ǖǖ
110
ǵǍ
...
...
...
...
...
R
ǒǞ
R
ǒǞ
R
ǒǞ
R
ǒǞ
R
ǒǞ
R
ǒǞ
R
ǒǞ
Ǎǖ
110
ǵǍ
Ǎǖ
110
ǵǍ
Ǖǒ
Ȯ
1
ǚǜ
Ȯ
1 110/35/6
ǵǍ
2
Ȁ
40
ǗǍNj
ǚǜ
Ȯ
3 110/6
ǵǍ
2
Ȁ
63
ǗǍNj
ǚǜ
Ȯ
2 110/6
ǵǍ
2
Ȁ
63
ǗǍNj
ǚǜ
Ȯ
4 110/6
ǵǍ
2
Ȁ
63
ǗǍNj
R
N
R
N
Ǖǖ
6
ǵǍ
Ǖǖ
6
ǵǍ
...
...
...
R
ǒǞ
Ǖǖ
6
ǵǍ
...
...
...
...
R
ǒǞ
R
ǒǞ
R
N
R
N
Ǖǖ
6
ǵǍ
Ǖǖ
6
ǵǍ
...
...
...
R
ǒǞ
Ǖǖ
6
ǵǍ
...
...
...
Ǜǚ
Ǜǚ
ǚǜ
35/6
ǵǍ
2
Ȁ
12,5
ǗǍNj
ǚǜ
35/6
ǵǍ
2
Ȁ
12,5
ǗǍNj
ǝǚ
ǝǚ
.
.
Сеть 6 кВ (160 ТП и 16 РП)
Сеть 6 кВ
(80 ТП и 8 РП)
Сеть 6 кВ
(60 ТП и 6 РП)
R
ǒǞ
...
...
R
ǒǞ
Ǖǖ
6
ǵǍ
Ǖǖ
6
ǵǍ
Ǖǖ
6
ǵǍ
Ǖǖ
6
ǵǍ
...
... ...
... ...
...
R
N
R
N
R
N
R
N
Ǖǒ
Ȯ
2
Ǖǒ
Ȯ
3
Ǖǒ
Ȯ
4
ǝǚ
Ȯ
1
ǝǚ
Ȯ
2
ǝǚ
Ȯ
3
ǝǚ
Ȯ
4
Ǖǒ
Ȯ
5
В
настоящей
статье
представлен
анализ
пробле
-
мы
выноса
опасного
потенциала
на
примере
модели
«
типовой
»
распределительной
кабельно
-
воздушной
сети
110/35/6/0,4
кВ
и
110/6/0,4
кВ
.
ОПИСАНИЕ
МОДЕЛИРУЕМОЙ
СЕТИ
Питающая
сеть
110
кВ
(
рисунок
1)
построена
по
схе
-
ме
разомкнутого
кольца
и
образована
:
–
двумя
ЦП
110
кВ
;
–
одной
ПС
110/35/6
кВ
мощностью
2×40
МВА
;
–
тремя
ПС
110/6
кВ
мощностью
2×63
МВА
каждая
;
–
семью
воздушными
линиями
110
кВ
(
АС
-120, 2
по
6
км
и
5
по
3
км
);
–
двумя
кабельными
линиями
110
кВ
(
ПвПУ
1200
мм
2
, 3
км
каждая
).
Подстанция
110/35/6
кВ
питает
две
ПС
35/6
кВ
(2×12,5
МВА
каждая
)
по
двум
парам
КЛ
35
кВ
(
тип
ка
-
белей
:
ПвПУ
120
мм
2
, 650
м
каждая
).
От
подстанций
35/6
кВ
запитана
кабельная
сеть
6
кВ
,
образованная
шестью
РП
6
кВ
и
60
ТП
6
кВ
.
Каждая
из
подстан
-
ций
110/6
кВ
,
в
свою
очередь
,
питает
кабельную
сеть
6
кВ
,
образованную
8
РП
и
80
ТП
.
Сеть
смоделирована
в
соответствии
с
принципами
проектирования
городских
сетей
,
описанными
в
РД
34.20.185-94,
и
потому
может
считаться
типовой
:
–
кольцевая
магистральная
сеть
напряжением
110
кВ
с
двухсторонним
питанием
и
понижающи
-
ми
подстанциями
;
–
двухлучевая
схема
с
двусторонним
питанием
в
сети
6
кВ
;
–
распределительные
пункты
6
кВ
выполнены
с
одной
секционированной
системой
сборных
шин
с
питанием
по
взаимно
-
резервируемым
линиям
,
подключенным
к
разным
секциям
;
–
нагрузка
РП
на
шинах
6
кВ
—
не
менее
4
МВт
и
мощность
—
порядка
8
МВт
.
В
моделируемой
схеме
приняты
следующие
ре
-
жимы
заземления
нейтралей
:
–
в
сети
110
кВ
—
глухое
заземление
нейтрали
части
трансформаторов
;
–
в
кабельной
сети
35
кВ
—
глухое
заземление
нейтрали
обмотки
35
кВ
части
трансформаторов
35/6
кВ
;
–
в
кабельной
сети
6
кВ
—
низкоомное
резистивное
заземление
нейтрали
(
сопротивление
резисто
-
ров
— 19
Ом
)
с
током
однофазного
повреждения
,
равным
200
А
.
Заземляющие
устройства
каждой
из
ПС
учитыва
-
лись
сосредоточенными
активными
сопротивления
-
ми
(
R
ЗУ
):
–
R
ЗУ
(
ПС
110
кВ
)
=
R
ЗУ
(
ПС
35
кВ
)
= 0,5
Ом
;
–
R
ЗУ
(
РП
6
кВ
)
= 4
Ом
;
–
R
ЗУ
(
ТП
6
кВ
)
= 4
Ом
.
Экраны
(
оболочки
)
кабелей
рассматривались
за
-
земленными
с
обеих
сторон
на
соответствующих
ЗУ
ПС
.
На
рисунке
1
экраны
кабельных
линий
,
контуры
заземления
подстанций
и
нейтрали
трансформато
-
ров
изображены
пунктиром
.
Грозозащитные
тросы
воздушных
линий
110
кВ
также
заземлялись
на
ЗУ
ПС
с
обеих
сторон
.
Рис
. 1.
Питающая
сеть
110
кВ
№
5 (44) 2017
86
Трехфазные
группы
однофазных
кабелей
110
и
35
кВ
моделировались
путем
задания
геометриче
-
ских
размеров
их
конструкций
:
жила
—
изоляция
—
экран
—
изоляция
—
земля
.
Математическое
опи
-
сание
переходных
процессов
в
кабельных
линиях
соответствует
учету
распределенных
параметров
ка
-
белей
,
что
оказывается
более
удобным
при
задании
геометрических
размеров
кабелей
.
Короткие
замыкания
внутри
кабеля
моделирова
-
лись
путем
непосредственного
электрического
со
-
единения
между
собой
жилы
и
экрана
поврежденной
фазы
КЛ
в
месте
его
повреждения
.
Короткое
замы
-
кание
на
ВЛ
моделировалось
путем
соединения
по
-
врежденной
фазы
и
«
земли
».
РЕЗУЛЬТАТЫ
РАСЧЕТА
В
вышеописанной
модели
распределительной
элек
-
трической
сети
,
выполненной
в
программном
ком
-
плексе
Atp Draw,
были
смоделированы
однофазные
короткие
замыкания
в
ряде
характерных
точек
на
стороне
110
кВ
и
на
стороне
35
кВ
:
1)
на
шинах
110
кВ
ПС
№
1,
2)
на
шинах
110
кВ
ПС
№
2,
3)
на
шинах
110
кВ
ПС
№
3,
4)
на
шинах
110
кВ
ПС
№
4,
5)
на
шинах
35
кВ
ПС
№
5
и
проанализировано
растекание
тока
повреждения
при
каждом
замыкании
.
На
рисунке
1
показаны
точки
возникновения
КЗ
,
а
также
отмечены
ТП
,
на
которых
фиксировалась
ве
-
личина
потенциала
заземляющих
устройств
.
Указан
-
ные
ТП
выбраны
как
электрически
наиболее
близкие
к
сети
35–110
кВ
,
так
как
по
мере
удаления
от
шин
ЦП
потенциал
,
очевидно
,
будет
снижаться
.
Результа
-
ты
расчета
отражены
в
таблице
1.
Результаты
расчета
подтверждают
,
что
(
в
общем
случае
)
принципиально
ошибочно
полагать
,
что
соз
-
даваемый
током
повреждения
потенциал
на
зазем
-
ляющем
устройстве
подстанции
можно
оценивать
простым
перемножением
тока
КЗ
на
величину
сопро
-
тивления
заземлителя
.
Экраны
кабелей
и
их
зазем
-
ление
,
нейтрали
трансформаторов
,
конфигурация
сети
и
сопротивления
заземлений
других
подстан
-
ций
обеспечивают
растекание
тока
КЗ
и
существен
-
ное
снижение
потенциала
.
В
соответствии
с
ГОСТ
Р
50571.18-2000 (
МЭК
60364-4-442-93) [3]
при
времени
срабатывания
основ
-
ных
защит
0,2
с
предельно
допустимое
напряжение
на
заземляющем
устройстве
ТП
составляет
450
В
,
при
0,5
с
— 130
В
.
В
случае
отказа
основных
защит
время
срабатывания
резервных
может
составлять
до
3
с
,
в
таком
случае
максимальное
допустимое
напряжение
заземляющего
устройства
ТП
составит
около
80
В
.
Из
таблицы
1
видно
,
что
однофазные
за
-
мыкания
в
сети
110
кВ
(
во
всех
рассмотренных
точ
-
ках
)
приводят
на
ряде
заземляющих
устройств
ТП
к
возникновению
потенциала
,
превышающего
допу
-
стимый
.
В
таком
случае
,
ГОСТ
Р
50571.18-2000 (
МЭК
60364-4-442-93) [3]
предписывает
заземление
ней
-
трального
проводника
электроустановки
до
1
кВ
по
-
требителя
электроэнергии
через
электрически
неза
-
висимый
заземлитель
(
требования
ГОСТа
несколько
отличаются
по
типам
систем
заземления
электро
-
установок
потребителя
)
в
случае
,
если
не
выполнено
ни
одно
из
нижеперечисленных
условий
:
–
от
данной
ТП
отходит
хотя
бы
один
кабель
напряжением
выше
1
кВ
длиной
не
менее
1
км
,
металлическая
броня
которого
присоединена
к
заземляющему
устройству
трансформаторной
подстанции
;
–
то
же
,
напряжением
до
1
кВ
;
–
от
данной
ТП
отходит
несколько
кабелей
одного
или
различных
напряжений
(
до
и
выше
1
кВ
),
металлические
оболочки
которых
присоединены
к
заземляющему
устройству
трансформаторной
подстанции
,
при
условии
,
что
их
общая
длина
не
менее
1
км
.
Выполнение
хотя
бы
одного
из
данных
условий
эквивалентно
подключению
некоторого
малого
сопро
-
тивления
в
параллель
к
сопротивлению
заземления
ТП
(
рисунок
2).
То
есть
ГОСТ
[3]
подразумевает
,
что
одного
километра
кабеля
старой
конструкции
с
зазем
-
ленной
на
ТП
металлической
оболочкой
достаточно
для
снижения
потенциала
до
безопасной
величины
.
Положительное
влияние
КЛ
с
металлической
оболоч
-
кой
,
присоединенной
к
ЗУ
ТП
,
на
снижение
потенциала
на
заземляющем
устройстве
ТП
очевидно
.
Однако
достаточ
-
ность
данного
условия
для
снижения
потенциала
до
до
-
пустимой
величины
,
в
общем
случае
,
подлежит
проверке
.
Нельзя
не
отметить
некото
-
рое
устаревание
требований
[3]:
влияние
современных
ка
-
белей
со
СПЭ
-
изоляцией
на
вынос
потенциала
здесь
не
учтено
.
Табл
. 1.
Результаты
расчета
выноса
потенциала
из
сети
35–110
кВ
в
сеть
НН
Место
КЗ
I
КЗ
ТП
№
1
ТП
№
2
ТП
№
3
ТП
№
4
I
ЗУ
U
ЗУ
I
ЗУ
U
ЗУ
I
ЗУ
U
ЗУ
I
ЗУ
U
ЗУ
А
А
%
В
А
%
В
А
%
В
А
%
В
1
11119
55
0,49 222
3
0,03
12
0
0
0
0
0
0
2
22184
11
0,05
44
4
0,02
16
131
0,59
524
0
0
0
3
24489
12
0,06
48
3
0,01
12
147
0,60
588
0
0
0
4
13177
8
0,08
32
77
0,58
308
77
0,58
308
80
0,61
320
5
3648
1
0
4
–
–
–
–
–
–
–
–
–
ТП
10/0,4кВ
...
PEN
R
ЗУ ТП
КЛ с металлической
броней > 1 км
ТП
10/0,4кВ
...
PEN
R
ЗУ ТП
R«R
ЗУ ТП
≈
Рис
. 2.
Подключение
малого
сопротивления
в
параллель
к
сопротивлению
заземления
ТП
КАБЕЛЬНЫЕ
ЛИНИИ
87
ВЛИЯНИЕ
НИЗКООМНОГО
РЕЗИСТИВНОГО
ЗАЗЕМЛЕНИЯ
НА
ВЫНОС
ПОТЕНЦИАЛА
Высказывание
опасений
о
том
,
что
реализация
резистивного
зазем
-
ления
нейтрали
,
как
и
применение
кабелей
со
СПЭ
-
изоляцией
,
одно
-
значно
приведет
к
выносу
опасного
потенциала
в
сеть
НН
[8, 9],
неправо
-
мочно
по
ряду
причин
.
Во
-
первых
,
как
было
показано
в
[1],
при
неко
-
торой
конфигурации
сети
(
даже
при
незначительном
ее
разветвлении
)
проблема
выноса
потенциала
может
и
вовсе
отсутствовать
.
Во
-
вторых
,
если
в
сети
110/6/0,4
кВ
,
например
,
опасный
потенциал
выносится
в
сеть
НН
при
однофазных
КЗ
в
сети
110
кВ
,
то
выноситься
он
будет
независимо
от
режима
заземления
нейтрали
в
сети
6
кВ
.
Так
,
результаты
расчета
в
схеме
,
аналогичной
рисунку
1,
но
для
случая
изолированной
нейтрали
в
сети
6
кВ
повторяют
полученные
ранее
результаты
при
низкоомном
резистивном
заземлении
в
этой
же
сети
.
Реализация
низкоомного
рези
-
стивного
заземления
нейтрали
в
сети
6
кВ
может
повысить
риск
выноса
по
-
тенциала
в
сеть
0,4
кВ
лишь
в
случае
повсеместного
отсутствия
надежной
электрической
связи
между
зазем
-
ляющими
устройствами
подстанций
(
например
,
в
сети
с
морально
и
фи
-
зически
устаревшими
кабелями
с
бу
-
мажно
-
пропитанной
изоляцией
при
условии
,
что
оболочки
подавляюще
-
го
числа
кабелей
повреждены
и
не
представляют
собой
непрерывную
электрическую
цепь
).
Для
наглядно
-
сти
на
рисунках
3–5
представлены
результаты
расчета
выноса
опасного
потенциала
при
однофазных
замы
-
каниях
в
сети
6
кВ
с
низкоомным
ре
-
зистивным
заземлением
нейтрали
:
–
для
случая
целостных
экранов
(
рисунок
3);
–
для
случая
разрыва
экранов
всех
трех
фаз
повреждаемой
КЛ
(
рису
-
нок
4);
–
для
случая
разрыва
экранов
всех
трех
фаз
повреждаемой
КЛ
и
КЛ
,
образующей
второй
луч
двухлуче
-
вой
схемы
(
рисунок
5).
Видно
,
что
только
в
случае
разры
-
ва
экранов
трех
фаз
обеих
КЛ
в
двух
-
лучевой
схеме
потенциал
превысит
допустимую
величину
(
надо
пони
-
мать
,
что
одновременное
повреж
-
дение
экранов
шести
однофазных
кабелей
и
отказ
действия
основных
защит
крайне
маловероятны
).
КЛ 35кВ
КЛ 35кВ
КЛ 35кВ
КЛ 35кВ
...
...
...
R
ЗУ
R
ЗУ
R
ЗУ
ПС 110/35/6 кВ
2х40 МВА
R
N
R
N
КЛ 6кВ
КЛ 6кВ
...
...
...
R
ЗУ
КЛ 6кВ
...
...
...
00 A
(0 В)
РП
ПС 35/6 кВ
2х12,5 МВА
ПС 35/6 кВ
2х12,5 МВА
ТП
ТП
Сеть 6 кВ
(60 ТП и 6 РП)
199A
...
КЛ 35кВ
КЛ 35кВ
КЛ 35кВ
КЛ 35кВ
...
...
...
R
ЗУ
R
ЗУ
R
ЗУ
ПС 110/35/6 кВ
2х40 МВА
R
N
R
N
КЛ 6кВ
КЛ 6кВ
...
...
...
R
ЗУ
КЛ 6кВ
...
...
...
112 A
(48 В)
РП
ПС 35/6 кВ
2х12,5 МВА
ПС 35/6 кВ
2х12,5 МВА
ТП
ТП
Сеть 6 кВ
(60 ТП и 6 РП)
199A
...
КЛ 35кВ
КЛ 35кВ
КЛ 35кВ
КЛ 35кВ
...
...
...
R
ЗУ
R
ЗУ
R
ЗУ
ПС 110/35/6 кВ
2х40 МВА
R
N
R
N
КЛ 6кВ
КЛ 6кВ
...
...
...
R
ЗУ
КЛ 6кВ
...
...
...
4
49 A
(196 В)
РП
ПС 35/6 кВ
2х12,5 МВА
ПС 35/6 кВ
2х12,5 МВА
ТП
ТП
Сеть 6 кВ
(60 ТП и 6 РП)
188A
...
Рис
. 3.
Результаты
расчета
выноса
опасного
потенциала
при
однофаз
-
ных
замыканиях
в
сети
6
кВ
с
низкоомным
резистивным
заземлением
нейтрали
для
случая
целостных
экранов
Рис
. 4.
Результаты
расчета
выноса
опасного
потенциала
при
однофаз
-
ных
замыканиях
в
сети
6
кВ
с
низкоомным
резистивным
заземлением
нейтрали
для
случая
разрыва
экранов
всех
трех
фаз
повреждаемой
КЛ
Рис
. 5.
Результаты
расчета
выноса
опасного
потенциала
при
однофаз
-
ных
замыканиях
в
сети
6
кВ
с
низкоомным
резистивным
заземлением
нейтрали
для
случая
разрыва
экранов
всех
трех
фаз
повреждаемой
КЛ
и
КЛ
,
образующей
второй
луч
двухлучевой
схемы
№
5 (44) 2017
88
Таким
образом
,
для
сети
,
выполненной
кабелями
со
СПЭ
-
изоляцией
,
где
экраны
заземлены
по
концам
,
низкоомное
резистивное
заземление
не
увеличивает
потенциалы
ЗУ
,
выносимые
в
сеть
НН
.
Связано
это
с
принципиальным
распределени
-
ем
тока
повреждения
при
однофазном
замыкании
в
сети
с
резистивным
заземлением
нейтрали
,
вы
-
полненной
кабелями
со
СПЭ
-
изоляцией
.
На
рисун
-
ке
6
показано
,
что
ток
повреждения
замыкается
по
контуру
экран
—
резистор
—
нейтралеобразующий
трансформатор
—
жила
поврежденной
фазы
—
дуга
.
Доля
тока
,
замыкающегося
через
«
землю
»,
незначи
-
тельна
.
Даже
с
увеличением
тока
однофазного
замыка
-
ния
до
1000
А
в
рассмотренной
схеме
(
посредством
изменения
сопротивления
резистора
)
доля
тока
по
-
вреждения
в
заземляющих
устройствах
ТП
,
а
значит
и
потенциал
будут
невелики
.
Изложенное
позволяет
сделать
вывод
:
при
ус
-
ловии
наличия
риска
выноса
опасного
потенциала
из
сети
ВН
нет
причин
отказываться
от
низкоомно
-
го
резистивного
заземления
,
ввиду
того
,
что
этот
отказ
,
как
было
показано
выше
,
не
решит
пробле
-
му
выноса
опасного
потенциала
из
сети
ВН
,
если
она
существует
(
при
этом
сеть
лишится
всех
пре
-
имуществ
резистивного
заземления
[10]),
а
само
по
себе
низкоомное
резистивное
заземление
сети
СН
к
выносу
потенциала
не
приводит
.
В
случае
на
-
личия
риска
выноса
опасного
потенциала
из
сети
ВН
следует
предпринимать
меры
по
его
предот
-
вращению
.
РЕКОМЕНДАЦИИ
Проблема
выноса
опасного
потенциала
может
су
-
ществовать
и
требует
внимания
.
В
текущих
услови
-
ях
,
когда
нормативные
предписания
по
мерам
пре
-
дотвращения
выноса
опасного
потенциала
требуют
пересмотра
и
актуализации
,
для
анализа
выполне
-
ния
требований
электробезопасности
необходимо
,
прежде
всего
,
корректным
образом
моделировать
распределительную
сеть
и
производить
оценку
величины
потенциала
,
который
может
выноситься
в
сеть
НН
при
однофазных
замыканиях
в
сети
СН
и
сети
ВН
.
Как
было
показано
в
[1],
структура
электрической
сети
может
быть
таковой
,
что
никакие
дополнитель
-
ные
мероприятия
для
предотвращения
выноса
по
-
тенциала
не
требуются
.
Это
характерно
для
развет
-
вленной
электрической
сети
мегаполиса
полностью
в
кабельном
исполнении
,
где
заземляющие
устройства
под
-
станций
,
ТП
и
РП
оказываются
объединенными
в
некоторый
«
единый
контур
заземления
»
(
или
«
глобальную
систему
за
-
земления
» [4])
посредством
по
-
всеместно
заземленных
экранов
кабельных
линий
и
нейтральных
проводников
.
Так
,
например
,
европейский
стандарт
[4]
вы
-
деляет
особый
,
с
точки
зрения
опасности
выноса
потенциала
,
тип
распределительной
сети
—
сеть
,
образующая
так
называемую
«
глобальную
систему
заземления
».
Под
этой
формулировкой
в
стандарте
понимает
-
ся
разветвленная
городская
полностью
кабельная
сеть
,
выполненная
кабелями
со
СПЭ
-
изоляцией
,
с
заземленными
по
концам
проводящими
экранами
,
в
условиях
стесненной
прокладки
инженерных
ком
-
муникаций
и
плотной
застройки
.
В
такой
сети
отпа
-
дает
необходимость
в
борьбе
за
минимизацию
со
-
противлений
заземляющих
устройств
потребителей
и
в
принятии
прочих
мер
по
предотвращению
выноса
потенциала
—
самой
структуры
сети
достаточно
для
обеспечения
электробезопасности
.
Однако
стандарт
[4]
не
предлагает
конкретной
методики
определения
территорий
с
«
глобальными
системами
заземле
-
ния
»,
а
лишь
определяет
перечень
случаев
возмож
-
ного
их
наличия
:
–
ПС
окружена
строениями
с
надежным
контуром
заземления
в
основании
при
условии
,
что
эти
системы
заземления
соединены
между
собой
экранами
кабелей
,
либо
заземляющими
прово
-
дниками
;
–
ПС
питает
центр
мегаполиса
,
либо
другую
терри
-
торию
с
высокой
плотностью
застройки
;
–
ПС
питает
пригородные
территории
с
большим
числом
распределенных
по
ней
заземляющих
электродов
,
соединенных
между
собой
защитны
-
ми
заземляющими
проводниками
низковольтных
сетей
электроснабжения
;
–
ПС
с
заданным
числом
близлежащих
ПС
;
–
ПС
с
заданным
количеством
и
протяженностью
отходящих
заземляющих
электродов
;
–
к
ПС
подключены
кабели
с
«
эффектом
заземля
-
ющих
электродов
» (
вероятно
речь
идет
о
кабелях
с
заземленной
металлической
броней
);
–
ПС
питает
обширную
промышленную
террито
-
рию
;
–
ПС
в
энергосистеме
с
многоместно
заземлен
-
ным
нейтральным
проводником
в
высоковольт
-
ной
сети
.
Тем
не
менее
,
согласно
[4],
даже
для
территорий
,
где
«
глобальные
системы
заземления
»
вероятны
,
необходимо
проводить
расчетную
оценку
величины
выносимого
в
сеть
НН
потенциала
!
Исходя
из
природы
явления
выноса
опасного
потенциала
,
целесообразно
рассматривать
для
территорий
,
не
имеющих
«
глобальной
системы
за
-
земления
»,
следующие
возможные
варианты
пре
-
дотвращения
его
выноса
:
R
N
R
ЗУ
КЛ
10
кВ
ТП
10/0,4кВ
...
PEN
...
ПС
110/10
кВ
...
ТП
10/0,4кВ
R
ЗУ ТП
...
PEN
R
ЗУ ТП
Рис
. 6.
Замыкание
тока
повреждения
по
контуру
экран
—
резистор
—
ней
-
тралеобразующий
трансформатор
—
жила
поврежденной
фазы
—
дуга
КАБЕЛЬНЫЕ
ЛИНИИ
89
ВЛ 110 кВ
ВЛ 110 кВ
ВЛ 110 кВ
ВЛ 110 кВ
ВЛ 110 кВ
КЛ 35кВ
КЛ 35кВ
КЛ 35кВ
КЛ 35кВ
КЛ 110 кВ
КЛ 110 кВ
...
...
...
...
...
R
ЗУ
R
ЗУ
R
ЗУ
ВЛ 110 кВ
ВЛ 110 кВ
ПС
№1
110/35/6кВ
2х40
МВА
ПС
№3 110/6 кВ
2х63 МВА
ПС
№2 110/6 кВ
2х63 МВА
ПС №4 110/6 кВ
2х63 МВА
R
N
R
N
КЛ 6кВ
КЛ 6кВ
...
...
КЛ 6кВ
...
...
...
R
ЗУ
R
N
R
N
КЛ 6кВ
КЛ 6кВ
...
...
...
R
ЗУ
КЛ 6кВ
...
...
...
РП
РП
ПС 35/6 кВ
2х12,5 МВА
ПС 35/6 кВ
2х12,5 МВА
ТП
ТП
В
R
ЗУ
...
...
R
ЗУ
КЛ 6кВ
КЛ
6
кВ
КЛ 6кВ
КЛ 6кВ
...
... ...
... ...
...
R
N
R
N
R
N
R
N
КЛ 6кВ
ТП
КЛ 6кВ
...
ТП
R
ЗУ
((4)
R
ЗУ
(4)
R
ЗУ
(0,5)
R
ЗУ
(0,1)
R
ЗУ
(0,5)
468
A
(234
В)
274 A
(137 В)
311
A
(156
В)
55
A
(220
В)
32
A
(128
В)
265
A
(133
В)
ТП
ТП
53
A
(212В)
31
A
(124В)
32
A
(128
В)
52
A
(208
В)
30
A
(120
В)
31
A
(126
В)
R
ЗУ
(4)
46
A
(182
В)
27
A
(108
В)
27
A
(107
В)
R
ЗУ
(4)
R
ЗУ
(4)
R
ЗУ
(0,5)
R
ЗУ
(4)
R
ЗУ
(4)
R
ЗУ
(
0
,
5
)
R
ЗУ
(0,5)
174
A
(87
В)
418
A
(42
В)
10
A
(40
В)
10
A
(40
В)
9
A
(37
В)
R
ЗУ
(0,1)
R
ЗУ
(0,1)
11119 A
11139 A
11121 A
11121 A
1084 A
(542 В)
3171 A
(317 В)
1035
A
(518
В)
1013
A
(506
В)
1. R
ЗУ
ЦП=0,5
Ом, R
ЗУ
РП=4
Ом, R
ЗУ
ТП=4
Ом.
2. Снижение R
ЗУ
ПС№1 до 0,1
Ом.
4. Снижение R
ЗУ
РП (или первых ТП) до 0,5 Ом.
3. Снижение R
ЗУ
РП (или первых ТП) до 0,1 Ом.
–
снижение
величины
токов
однофазных
замыканий
;
–
сокращение
времени
ликвидации
ОЗЗ
;
–
минимизация
сопротивления
заземляющих
устройств
ПС
;
–
дополнительное
заземление
нейтрального
про
-
вода
на
вводе
в
ГРЩ
потребителя
,
выравнивание
потенциалов
;
–
многократное
заземление
экранов
кабелей
со
СПЭ
-
изоляцией
по
всей
длине
;
–
разрыв
контура
замыкания
тока
нулевой
последо
-
вательности
,
по
которому
потенциал
выносится
:
–
одностороннее
разземление
экранов
кабелей
[5];
–
заземление
нейтрального
проводника
электро
-
установки
до
1
кВ
потребителя
электроэнер
-
гии
через
электрически
независимый
зазем
-
литель
.
На
рисунке
7
показано
влияние
уменьшения
со
-
противлений
заземляющих
устройств
на
вынос
по
-
тенциала
.
Отмечено
место
КЗ
,
а
также
значения
то
-
ков
и
напряжений
в
некоторых
контрольных
точках
.
Рассмотрены
случаи
:
–
исходный
:
R
ЗУ
подстанций
110
и
35
кВ
составляет
0,5
Ом
,
R
ЗУ
РП
и
ТП
— 4
Ом
;
–
снижение
R
ЗУ
ПС
№
1 —
до
0,1
Ом
;
–
снижение
R
ЗУ
всех
РП
и
первых
ТП
в
шлейфе
(
если
они
запитаны
напрямую
от
ЦП
) —
до
0,5
Ом
,
R
ЗУ
подстанций
110
и
35
кВ
— 0,5
Ом
;
–
снижение
R
ЗУ
всех
РП
и
первых
ТП
в
шлейфе
(
если
они
запитаны
напрямую
от
ЦП
) —
до
0,1
Ом
,
R
ЗУ
подстанций
110
и
35
кВ
— 0,5
Ом
.
Видно
,
что
в
рассмотренном
примере
измене
-
ние
R
ЗУ
ПС
№
1
в
5
раз
(
с
0,5
до
0,1
Ом
)
приводит
к
уменьшению
выносимого
в
сеть
НН
потенциала
более
чем
на
40%.
Уменьшение
сопротивления
за
-
земляющего
устройства
ПС
110
кВ
—
более
эко
-
номичное
и
простое
решение
,
чем
уменьшение
сопротивления
заземления
в
каждой
ТП
.
Однако
,
в
случае
недостаточности
(
либо
отсутствия
воз
-
можности
реализации
)
данного
решения
,
можно
предложить
минимизацию
сопротивления
ЗУ
РП
(
или
первых
ТП
,
в
случае
,
если
ТП
запитаны
по
однозвеньевой
схеме
).
Так
,
в
рассмотренной
схе
-
ме
снижение
сопротивления
ЗУ
РП
(
первых
ТП
)
до
0,1
Ом
позволило
снизить
потенциал
до
допусти
-
мых
значений
.
Необходимо
отметить
,
что
в
ряде
случаев
обеспечение
столь
малых
сопротивлений
ЗУ
может
быть
экономически
неоправданно
,
либо
вовсе
нереализуемо
.
Одностороннее
разземление
экранов
обеспечит
надежную
защиту
от
выноса
потенциала
из
сети
ВН
к
потребителю
,
но
отрицательно
скажется
на
вы
-
носе
потенциала
при
однофазных
повреждениях
в
сети
СН
с
резистивно
-
заземленной
нейтралью
:
в
случае
отсутствия
возможности
замыкания
тока
по
экранам
(
как
это
было
показано
на
рисунке
6)
ток
повреждения
будет
замыкаться
по
контуру
«
дуга
—
экран
—
ЗУ
ближайшей
ТП
—
ЗУ
ЦП
—
жилы
ка
-
белей
поврежденной
фазы
»,
создавая
на
нем
по
-
тенциал
опасной
величины
(
рисунок
8).
Кроме
того
,
одностороннее
разземление
экранов
имеет
ряд
Рис
. 7.
Уменьшение
сопротивлений
заземляющих
устройств
на
вынос
потенциала
№
5 (44) 2017
90
ограничений
по
применению
[6].
Использование
такого
решения
для
протяженных
КЛ
приведет
к
необходимости
разделения
экрана
КЛ
на
участки
и
установ
-
ки
ОПН
.
В
свою
очередь
реали
-
зация
данного
решения
только
для
части
КЛ
недопустима
из
-
за
отрицательного
влияния
на
рас
-
текание
тока
нулевой
последо
-
вательности
,
а
значит
и
на
вынос
потенциала
к
потребителям
,
за
-
питанным
по
КЛ
с
заземленными
по
концам
экранами
.
Разнесение
заземляющих
устройств
СН
и
НН
мо
-
жет
оцениваться
как
универсальное
надежное
ре
-
шение
,
позволяющее
предотвратить
вынос
опасного
потенциала
,
и
может
быть
рекомендовано
для
сетей
,
где
велика
опасность
выноса
потенциала
к
потре
-
бителю
[7].
Однако
реализация
подобного
решения
в
городских
условиях
сопряжена
с
рядом
сложно
-
стей
,
в
том
числе
дополнительное
землеотведение
повлечет
за
собой
значительные
дополнительные
затраты
.
Другим
известным
решением
по
предотвраще
-
нию
выноса
в
электроустановку
здания
потенци
-
ала
опасной
величины
является
дополнительное
заземление
нейтрального
провода
на
вводе
в
ГРЩ
потребителя
.
Повторное
заземление
в
системе
Т
N,
как
правило
,
следует
выполнять
всегда
.
Отказ
от
его
выполнения
возможен
только
при
обеспе
-
чении
электробезопасности
другими
способами
.
Повторное
заземление
выполняется
для
пони
-
жения
напряжения
на
всех
проводящих
частях
,
связанных
защитными
проводниками
с
системой
уравнивания
потенциалов
при
помощи
главной
заземляющей
шины
.
Повторное
заземление
так
-
же
понижает
напряжение
относительно
земли
на
указанных
проводящих
частях
при
обрыве
нуле
-
вого
рабочего
(N)
проводника
в
системе
Т
N-S
или
РЕ
N-
проводника
в
системе
Т
N-
С
,
и
его
рекоменду
-
ется
выполнять
для
каждого
потребителя
.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Распределительные
сети
сегодня
и
тенденции
их
развития
качественно
отличаются
от
существовавших
полвека
назад
.
Современные
кабельные
городские
сети
характеризуются
:
–
высокой
степенью
резервирования
,
–
значительной
разветвленностью
,
–
высоким
уровнем
емкостных
токов
,
–
повсеместным
внедрением
кабелей
со
СПЭ
-
изоляцией
.
Следовательно
,
целесообразно
пересматривать
подходы
к
построению
и
к
эксплуатации
городских
распределительных
сетей
,
исходя
из
изменения
их
характеристик
.
Так
,
тенденции
к
применению
кабе
-
лей
со
СПЭ
-
изоляцией
и
перевод
городских
кабель
-
ных
сетей
на
низкоомное
резистивное
заземление
нейтрали
следует
рассматривать
как
неизбежный
и
определенно
положительный
шаг
в
развитии
рас
-
пределительных
сетей
.
В
статье
показано
,
что
в
распределительной
сети
с
низкоомным
резистивным
заземлением
нейтра
-
ли
СН
,
выполненной
кабелями
со
СПЭ
-
изоляцией
,
где
экраны
заземлены
по
концам
,
при
замыканиях
в
сети
СН
кВ
«
опасный
»
потенциал
в
сеть
НН
не
вы
-
носится
.
Проектирование
распределительных
сетей
вы
-
полняется
в
условиях
необходимости
обеспечения
требований
электробезопасности
.
В
настоящее
время
,
когда
нормативные
предписания
по
мерам
предотвращения
выноса
опасного
потенциала
не
-
сколько
устарели
и
требуют
актуализации
,
для
ана
-
лиза
выполнения
требований
электробезопасности
необходимо
,
прежде
всего
,
корректным
образом
моделировать
распределительную
сеть
(
с
правиль
-
ным
учетом
экранов
,
нейтралей
и
заземляющих
устройств
)
и
производить
оценку
величины
потен
-
циала
,
который
может
выноситься
в
сеть
НН
при
од
-
нофазных
замыканиях
в
сети
СН
и
сети
ВН
,
а
также
расчетную
оценку
эффективности
мероприятий
по
снижению
величины
выносимого
потенциала
.
При
этом
разветвленная
городская
кабельная
сеть
в
ус
-
ловиях
высокой
плотности
электрической
нагрузки
,
когда
большое
число
заземлителей
электрически
соединены
между
собой
через
экраны
кабелей
и
заземляющие
проводники
сети
низкого
напряже
-
ния
(«
глобальная
система
заземления
» [4]),
может
благодаря
такой
своей
структуре
обеспечивать
растекание
токов
нулевой
последовательности
и
тем
самым
надежно
защищать
потребителя
от
выноса
опасного
потенциала
.
R
N
R
ЗУ
КЛ
10
кВ
ТП
10/0,4кВ
...
PEN
...
ПС
110/10
кВ
...
ТП
10/0,4кВ
R
ЗУ ТП
...
PEN
R
ЗУ ТП
Рис
. 8.
Замыкание
тока
повреждения
по
контуру
«
дуга
—
экран
—
ЗУ
ближайшей
ТП
—
ЗУ
ЦП
—
жилы
кабелей
поврежденной
фазы
»
ЛИТЕРАТУРА
1.
Евдокунин
Г
.
А
.,
Брилинский
А
.
С
.,
Грунина
О
.
И
.
Расчет
потенциала
на
заземляющих
устройствах
под
-
станций
в
кабельных
сетях
при
однофазных
коротких
замыканиях
//
Энергетик
, 2015,
№
10.
С
. 11–16.
2.
Артемьев
М
.
С
.,
Магдеев
Н
.
Н
.,
Брилинский
А
.
С
.,
Смоловик
С
.
В
.,
Евдокунин
Г
.
А
.
Концепция
раз
-
вития
электрических
сетей
ме
-
гаполиса
на
основе
сооружения
подстанций
глубокого
ввода
330
кВ
и
расширенного
использо
-
вания
класса
напряжения
35
кВ
в
распределительных
сетях
//
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ
.
Передача
и
распределение
, 2014,
№
6(27).
С
. 104–109.
КАБЕЛЬНЫЕ
ЛИНИИ
91
3.
ГОСТ
Р
50571.18-2000 (
МЭК
60364-4-442-93).
Принят
и
введен
в
действие
Постановлением
Гос
-
стандарта
России
18
декабря
2000
года
№
372-
ст
.
4. CSN EN 50522 Earthing of power
installations exceeding 1 kV a.c.
5.
Дмитриев
М
.
В
.
Обеспечение
без
-
опасности
кабельных
линий
с
од
-
нофазными
кабелями
6–500
кВ
//
«
КАБЕЛЬ
-news», 2014,
№
2.
С
. 26–
32.
6.
Дмитриев
М
.
В
.
Заземление
экра
-
нов
однофазных
силовых
кабелей
6–500
кВ
.
СПб
.:
Изд
-
во
Политех
.
ун
-
та
, 2010. 154
с
.
7.
Trevor Charlton, Mark Davies,
Denis Baudin, Paper 0805, Transfer
potentials from mv to lv installations
during an earth fault, CIRED
(Vienna), 2007.
8.
Фишман
В
.
С
.
Кабельные
сети
6(10)
кВ
со
СПЭ
-
изоляцией
.
Воз
-
никновение
и
распространение
опасных
потенциалов
//
Новости
электротехники
, 2013,
№
5(83).
URL: http://www.news.elteh.ru/arh/
2013/83/09.php.
9.
Фишман
В
.
С
.
Низкоомное
зазем
-
ление
нейтрали
в
сетях
6–35
кВ
.
Электробезопасность
и
норматив
-
ные
требования
//
Новости
элек
-
тротехники
. 2013.
№
2 (80). URL:
http://www.news.elteh.ru/arh/2013/
80/07.php.
10.
Евдокунин
Г
.
А
.,
Титенков
С
.
С
.
Ре
-
зистивное
заземление
нейтрали
сетей
6–10
кВ
.
СПб
.:
Издательство
«
Терция
», 2009. 263
с
.
REFERENCES
1. Evdokunin G.A., Brilinskiy A.S.,
Grunina O.I. Calculation of poten-
tial on substation grounding de-
vices in cable networks during sin-
gle-phase short circuits. Energetik
[Power engineer], 2015, no. 10, pp.
11-16. (in Russian)
2. Artemev M.S., Magdeev N.N., Brilin-
skiy A.S., Smolovik S.V., Evdokunin
G.A. The concept of megapolis elec-
trical networks development based
on 330 kV load centre substations
construction and extended applica-
tion of 35 kV voltage class in distri-
bution networks. ELEKTROENER-
GIYa: peredacha i raspredelenie
[ELECTRIC POWER: Transmission
and Distribution], 2014, no. 6(27),
pp. 104-109. (in Russian)
3. State Standard 50571.18-2000.
Electrical installations of buildings.
Part 4. Protection for safety. Chap-
ter 44. Protection against overvol-
tages. Section 442. Protection of
low-voltage installations against
faults between high-voltage sys-
tems and earth. Moscow, RF Stan-
dardisation, Metrology and Certi
fi
-
cation Committee Publ., 2000. (in
Russian)
4. International Standard CSN EN
50522. Earthing of power installa-
tions exceeding 1 kV a.c. CENEL-
EC Publ., 2010.
5. Dmitriev M. V. Ensuring the safe-
ty of cable lines with 6-500 kV
single-phase cables. "KABEL"-
news ["Cable"-news], 2014, no. 2,
pp. 26-32. (in Russian)
6. Dmitriev M. V. Zazemlenie ekranov
odnofaznykh silovykh kabeley
6–500 kV [Grounding of shields
of 6-500 kV single-phase power
cables]. St. Petersburg, St. Pe-
tersburg Polytechnical University
Publ., 2010. 154 p.
7. Trevor Charlton, Mark Davies, De-
nis Baudin. CIRED (Vienna), 2007.
from mv to lv installations during an
earth fault. Proc. 19-th Internation-
al Conference on Electricity Distri-
bution. Vienna, 2007.
8. Fishman V.S. Kabelnye seti 6(10) kV
so SPE-izolyatsiey. Vozniknovenie
i rasprostranenie opasnykh po-
tentsialov (Fishman V.S. 6-10 kV
cable networks with XLPE-insula-
tion. The generation and spread
of dangerous potentials) Avail-
able at: http://www.news.elteh.
ru/arh/2013/83/09.php (accessed
08 October 2017)
9. Fishman V.S. Nizkoomnoe zazem-
lenie neytrali v setyakh 6–35 kV.
Elektrobezopasnost i normativnye
trebovaniya (Fishman V.S. Low-
resistance neutral grounding in
6-35 kV networks. Electrical safety
and regulatory requirements) Avail-
able at: http://www.news.elteh.
ru/arh/2013/80/07.php (accessed
08 October 2017)
10.
Evdokunin G.A., Titenkov S.S.
Re zistivnoe zazemlenie neytrali
setey 6–10 kV [Resistive neutral
grounding in 6-10 kV networks]. St.
Petersburg, Tertsiya Publ., 2009.
263 p.
ПОДКОМИТЕТ
РНК
СИГРЭ
А
3
Высоковольтное
оборудование
7 декабря 2017 года в рамках XX международной специализированной выставки
«Электрические сети России - 2017»
состоится научно-практическая конференция
Место провдения:
ВДНХ
,
павильон
75,
зал
«
Б
», 2-
й
этаж
,
аудитория
238
«Современные средства обеспечения
КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
в электрических сетях и у потребителя»
Информационная
Информационная
поддержка:
поддержка:
Организаторы:
Генеральный
Генеральный
информационный
информационный
партнер:
партнер:
№
5 (44) 2017
Оригинал статьи: Влияние современных тенденций развития городских распределительных сетей на опасность выноса потенциала в сеть низкого напряжения
В последние годы публиковалось значительное число статей об отрицательном влиянии на вынос потенциала кабелей с СПЭ-изоляцией, а также перевода распределительных сетей СН на режим низкоомного резистивного заземления нейтрали. Ввиду того, что низкоомное резистивное заземление (в сравнении с изолированной/компенсированной нейтралью) равно как и применение кабелей с СПЭ-изоляцией (взамен бумажно-пропитанной) представляются эффективными современными решениями для городских кабельных распределительных сетей, проведено исследование с целью разработки рекомендаций по оценке величины потенциала, выносимого в сеть НН, а также анализа мероприятий по предотвращению «выноса» опасного потенциала в сеть НН.
