Влияние современных тенденций развития городских распределительных сетей на опасность выноса потенциала в сеть низкого напряжения

Page 1
background image

Page 2
background image

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


Page 3
background image

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

 

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

 

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


Page 4
background image

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


Page 5
background image

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

 

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


Page 6
background image

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