Внедрение режимов заземления нейтрали в сетях среднего напряжения

Page 1
background image

Page 2
background image

МИРОВОЙ 

ОПЫТ

130

Внедрение режимов 
заземления нейтрали в сетях 
среднего напряжения

На тему режимов заземления нейтрали в сетях среднего напряжения в отече-
ственной периодике написано немало статей, но практически нигде не освеща-
ется вопрос перехода с одного вида заземления нейтрали на другой и какими 
критериями при этом руководствуются энергетические компании. Здесь пред-
ставлен обзор зарубежной практики в этом направлении.

Игорь МИРОНОВ, технический директор ООО «МИКРО-Инжиниринг»

А

нализ

 

публикаций

 

опыта

 

европейских

 

энергетических

 

компаний

 

позволяет

 

сделать

 

вывод

что

 

в

 

сетях

где

 

прива

-

тизация

 

прошла

 

недавно

при

 

выборе

 

режимов

 

заземления

 

нейтрали

 

больше

 

внима

-

ния

 

уделяется

 

экономической

 

стороне

 

вопроса

 

(

премиям

 

за

 

бесперебойное

 

питание

 

потреби

-

телей

 

и

 

т

.

п

.), 

а

 

в

 

более

 

старых

 

сетях

 

больше

 

внимания

 

уделяется

 

улучшению

 

сервиса

  (

бо

-

лее

 

точной

 

настройке

 

дугогасящих

 

реакторов

поиску

 

поврежденного

 

фидера

 

и

 

т

.

п

.) 

и

 

более

 

точным

 

исследованиям

 

перенапряжений

 (

опы

-

ты

 

дуговых

 

ОЗЗ

 

на

 

конце

 

линий

). 

В

 

Европе

 

в

 

ходе

 

развития

 

сетей

 

можно

 

чаще

 

наблюдать

 

переход

 

от

 

изолированной

 

нейтрали

 

и

 

зазем

-

ленной

 

через

 

резистор

 

к

 

резонансному

 

режиму

 

заземления

 

нейтрали

 (

через

 

дугогасящий

 

реак

-

тор

 — 

ДГР

). 

При

 

этом

 

в

 

своем

 

большинстве

 

это

 

сети

 20 

кВ

которые

 

в

 

Европе

 

являются

 

основ

-

ными

 

распределительными

 

сетями

 

среднего

 

напряжения

В

 

России

 

же

 

сегодня

 

сети

 20 

кВ

 

внедряются

как

 

говорится

  «

с

 

нуля

», 

исключительно

 

с

 

рези

-

стивным

 

заземлением

 

нейтрали

Путь

 

от

 

изоли

-

рованной

 

нейтрали

 

или

 

от

 

резонансного

 

зазем

-

ления

 

нейтрали

по

 

которому

 

можно

 

проследить

 

логику

 

развития

полностью

 

отсутствует

.

Поэтому

 

вначале

 

было

 

бы

 

интересно

 

сде

-

лать

 

экскурс

 

в

 

историю

 

и

 

рассмотреть

как

 

про

-

исходил

 

выбор

 

режимов

 

заземления

 

нейтрали

 

в

 

разных

 

странах

.

Сети

 

среднего

 

напряжения

 (MV) 20 

кВ

 

экс

-

плуатируются

 

в

 

ряде

 

таких

 

европейских

 

стран

 

как

 

Германия

Италия

Франция

Австрия

Чехия

Словакия

Испания

Португалия

Хорватия

Великобритания

 (22 

кВ

), 

Польша

и

 

др

Историческому

 

переходу

 

от

 

режима

 

изоли

-

рованной

 

нейтрали

 

к

 

резонансному

 

заземле

-

нию

 

нейтрали

 

в

 

Германии

 

скоро

 

исполняется

 

100 

лет

если

 

отсчитывать

 

от

 

публикаций

 

В

Пе

-

терсена

 [1]. 

Чуть

 

позже

 

резонансное

 

заземле

-

ние

 

нейтрали

 

начали

 

внедрять

 

как

 

в

 

России

так

 

и

 

во

 

многих

 

европейских

 

странах

 (

Италии

Австрии

Великобритании

Чехии

Словакии

Испании

Португалии

Франции

 

и

 

др

.). 

ГЕРМАНИЯ

 [2, 3]

Вначале

 

рассмотрим

 

сети

 20 

кВ

 

на

 

при

-

мере

 

самых

 

больших

 

региональных

 

распре

-

делительных

 

компаний

 

в

 

Германии

 

компании

 

Avacon AG [2] 

и

 E.ON Bayern AG [3]. 

Кабель

-

ные

 

сети

 20 

кВ

 

компании

 Avacon AG 

составля

-

ют

 12 431 

км

а

 

воздушные

 

сети

 — 6603 

км

В

 

связи

 

с

 

постепенной

 

заменой

 

ВЛ

 

на

 

кабель

-

ные

 

линии

 

емкостные

 

токи

 

сети

 20 

кВ

 

посто

-

янно

 

растут

и

 

примерно

 30% 

сетей

 20 

кВ

 

ем

-

костные

 

токи

 

превышают

 500 

А

а

 

в

 

некоторых

 

сетях

 — 

более

 1000 

А

Для

 

компенсации

 

ем

-

костного

 

тока

 

в

 

сетях

 20 

кВ

 

компании

 Avacon 

AG 

применяются

 

дугогасящие

 

реакторы

  (

ка

-

тушки

 

Петерсена

).

По

 

материалам

II 

Всероссийской

 

конференции

«

ТЕХНИКО

-

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ

 

АСПЕКТЫ

 

РАЗВИТИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

 

СЕТЕЙ

 20 

кВ

»

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


Page 3
background image

131

Естественно

при

 

резонансной

 

настройке

 

ком

-

пенсации

 

проблемы

 

с

 

определением

 

поврежден

-

ного

 

фидера

 

при

 

ОЗЗ

 

сетях

 20 

кВ

 

компании

 Avacon 

AG 

ничем

 

не

 

отличаются

 

от

 

аналогичных

 

проблем

 

в

 

российских

 

сетях

 6–35 

кВ

Поэтому

 

для

 

разработ

-

ки

 

дальнейшей

 

стратегии

 

развития

 

режимов

 

зазем

-

ления

 

нейтрали

 

компанией

 Avacon AG 

были

 

прове

-

дены

 

опыты

 

ОЗЗ

 

в

 

сети

 20 

кВ

 

с

 

замыканием

 

фазы

 

на

 

расстоянии

 12 

кВ

 

от

 

шин

 

ПС

.

На

 

основании

 

анализа

 

результатов

 

проведенных

 

опытов

 

и

 

проведенных

 

технико

-

экономических

 

рас

-

четов

 

компанией

 Avacon AG 

было

 

отдано

 

предпо

-

чтение

 

комбинированному

 

заземлению

 

нейтрали

когда

 

при

 

дуговых

 

замыканиях

 

наиболее

 

эффек

-

тивно

 

работает

 

катушка

 

Петерсена

а

 

при

 

металли

-

ческом

 

ОЗЗ

 

параллельно

 

катушке

 

кратковременно

 

подключается

 

резистор

 

на

 

время

достаточное

 

для

 

поиска

 

и

 

отключения

 

поврежденного

 

фидера

.

Сети

 20 

кВ

 E.ON Bayern 

составляют

 140 000 

км

 

(

в

 

основном

 

смешанные

 

кабельно

-

воздушные

 

сети

). 

В

 

самом

 

большом

 

регионе

 

Восточная

 

Бавария

 

рабо

-

тают

 

сто

 

тридцать

 

четыре

 

электрических

 

ПС

 20 

кВ

 

с

 

катушками

 

Петерсена

В

 

сетях

 20 

кВ

 E.ON Bayern 

совместно

 

с

 Siemens AG 

были

 

проведены

 

исследо

-

вания

 

остаточных

 

токов

 

на

 

восьми

 

ПС

 

и

 

были

 

даны

 

рекомендации

 

по

 

увеличению

 

остаточного

 

тока

 

с

 

разрешенных

 32 

А

 

до

 60 

А

Однако

 

в

 

соответствии

 

с

 

европейским

 

стандартом

 HD637 

напряжение

 

при

-

косновения

 

на

 

ПС

 

должно

 

быть

 75 

В

 

и

 

требуемое

 

значение

 

сопротивления

 

заземляющего

 

устройства

 

должно

 

быть

 2,5 

Ом

.

К

 

сожалению

в

 

России

 

проводиться

 

очень

 

мало

 

таких

 

полномасштабных

 

исследований

И

 

на

 

мно

-

гих

 

ПС

 

с

 

компенсацией

 

емкостного

 

тока

 

было

 

уста

-

новлено

 

очень

 

много

 

резисторов

 

параллельно

 

ДГР

 

без

 

какой

-

либо

 

проработки

 

вопросов

 

по

 

напряже

-

нию

 

прикосновения

 

и

 

сопротивления

 

заземляющих

 

устройств

.

ИТАЛИЯ

 [4, 5, 6]

В

 [4] 

отмечено

что

 

в

 

своем

 

большинстве

 

сети

 

MV ENEL 

до

 

начала

 90-

х

 

годов

 

работали

 

с

 

изоли

-

рованной

 

нейтралью

Первые

 

катушки

 

Петерсена

 

в

 

сети

 20 

кВ

 

района

 

Венето

 

с

 

емкостным

 

током

 

270 

А

 

были

 

установлены

 

в

 1995 

году

При

 

этом

 

защиты

 

от

 

ОЗЗ

 

были

 

заменены

 

на

 

более

 

совре

-

менные

 

и

 

в

 

процессе

 

эксплуатации

 

не

 

было

 

за

-

фиксировано

 

ложных

 

срабатываний

За

 

период

 

до

 

2000 

года

 

собранная

 

статистическая

 

информация

 

показала

что

 

примерно

 

в

 95% 

случаев

 (

для

 

резо

-

нансной

 

настройки

и

 60% (

для

 

фиксированной

 

ка

-

тушки

наблюдалось

 

самогашение

 

дуги

и

 

аварии

 

не

 

получали

 

развитие

Также

 

было

 

снижено

 

сред

-

нее

 

время

 

отключений

 

потребителей

Учитывая

 

данный

 

положительный

 

опыт

 ENEL, 

было

 

принято

 

решение

 

с

 2000 

года

 

начать

 

пилотную

 

установку

 

катушек

 

Петерсена

 

в

 

итальянских

 

сетях

 MV 

и

 

за

 

следующие

 

пять

 

лет

 

оснастить

 

системами

 

Петер

-

сена

 

приблизительно

 400 

ПС

.

В

 [5] 

анализируются

 

первые

 

результаты

 

внедре

-

ния

 

катушек

 

Петерсена

 

в

 

сетях

 20 

кВ

 ENEL (

январь

-

сентябрь

 2002 

года

и

 

производится

 

сравнение

 

с

 

аналогичным

 

периодом

 

для

 

сетей

 20 

кВ

когда

 

они

 

работали

 

с

 

изолированной

 

нейтралью

 (

январь

-

сентябрь

 2001 

года

). 

Было

 

установлено

что

 

в

 

сети

 

с

 

компенсацией

 

кратковременные

 

замыкания

 (<1 

с

устраняются

 

почти

 

полностью

 (–87%), 

а

 

металличе

-

ские

 

также

 

существенно

 

уменьшились

 (–57%). 

Ко

-

личество

 

прерываний

 

питания

 

потребителей

 

в

 

ком

-

пенсированной

 

сети

 

было

 

также

 

снижено

 (–33%).

Внутренние

 

технические

 

стандарты

 ENEL 

по

 

режимам

 

нейтрали

 

были

 

полностью

 

определены

 

в

 

конце

 2002 

года

В

 

результате

 

этого

 

было

 

решено

 

в

 

последующий

 

период

 

распространить

 

компенса

-

цию

 

емкостного

 

тока

 

на

 

все

 

сети

 20 

кВ

 

и

 15 

кВ

 (

бо

-

лее

 

чем

 2800 

сек

шин

).

В

 [6] 

подводятся

 

итоги

 10 

лет

 

внедрения

 

ре

-

зонансного

 

заземления

 

нейтрали

 

в

 

сети

 20(15) 

итальянской

 

энергетической

 

компании

 ENEL 

DISTRIBUZIONE. 

Дополнительно

 

были

 

проведены

 

расчеты

 

перенапряжений

 

в

 

сети

 20 

кВ

 

с

 

резистив

-

ным

 

и

 

комбинированным

 

заземлением

 

нейтрали

 

(

в

 

программе

 ATP), 

которые

 

затем

 

были

 

проверены

 

экспериментально

Замыкание

 

создавалось

 

на

 

ши

-

нах

 

ПС

 

и

 

в

 

конце

 

ВЛ

 Basiliano 

длиной

 20,3 

км

.

Краткие

 

выводы

 

из

 

этой

 

работы

 

заключаются

 

в

 

том

что

 

снижение

 

перенапряжений

 

до

 

требуемо

-

го

 

уровня

 

возможно

 

только

 

на

 

основании

 

внедрения

 

в

 ENEL 

для

 

заземления

 

нейтрали

 

только

 

катушек

 

Петерсена

 (

и

 

также

 

при

 

подключении

 

резистора

 

во

 

вторичную

 

обмотку

).

ВЕЛИКОБРИТАНИЯ

 [7, 8]

В

 [7] 

рассматривается

 

работа

выполненная

 

в

 2008 EA Technology Limited (EATL) 

для

 

Шотланд

-

ских

 

и

 

Южных

 

Электрических

 

Распределительных

 

Сетей

 (SSEPD). 

Проект

 

смотрел

 

на

 

потенциальную

 

возможность

 

внедрения

 

дугогасящих

 

реакторов

 

(ASC) 

и

 

системы

 

коррекции

 

остаточного

 

тока

 (RCC), 

чтобы

 

улучшить

 

производительность

 

сети

сокра

-

щая

 

количество

 

отключений

 

потребителя

 (CI's) 

и

 

время

 

отключения

 

потребителя

 (CML's) — 

кри

-

терии

которые

 

разработал

 

промышленный

 

регу

-

лятор

 Ofgem. 

Нормативы

 

по

 

вознаграждениям

 

или

 

штрафам

 

находятся

 

на

 

веб

-

сайте

 Ofgem (https://

www.ofgem.gov.uk/electricity/distribution-networks/
network-price-controls/quality-service/quality-service-
incentives), 

исходя

 

из

 

них

 

возможно

 

определить

 

среднюю

 

стоимость

 

каждого

 CI 

и

 CML 

для

 

каждого

 

DNO.

Анализ

 

ПС

 SSEPD 

с

 

различной

 

степенью

 

ава

-

рийности

 

позволил

 

определить

 98 

ПС

 

из

 400, 

на

 

которых

 

срок

 

окупаемости

 

затрат

 

на

 

установку

 

ДГР

 

в

 

сетях

 11 

и

 33 

кВ

 

на

 

основании

 

экономии

 CI 

и

 CML 

составит

 5 

лет

.

В

 [8] 

подчеркивается

что

 

сети

 20 

кВ

 ESB 

в

 

на

-

стоящее

 

время

 

работают

 

с

 

заземлением

 

нейтрали

 

через

 

резистор

 20 

Ω

  (

низкоомное

 

резистивное

 

за

-

земление

 

нейтрали

). 

Для

 

данной

 

сети

 

существует

 

норма

 

однофазного

 

замыкания

 — 14,5 

однофазных

 

замыканий

  (

приводящий

 

к

 

отключению

 

электриче

-

ства

на

 100 

км

 

электрической

 

сети

 

в

 

год

Для

 

сетей

 

с

 

изолированной

 

нейтралью

 — 

аналогичная

 

норма

 

7,95. 

В

 

результате

 

штрафов

 

за

 

большое

 

время

 

не

-

 4 (37) 2016


Page 4
background image

МИРОВОЙ 
ОПЫТ

132

доотпуска

 

электроэнергии

 

потребителям

 

было

 

ре

-

шено

 

переходить

 

на

 

альтернативный

 

метод

 — 

ком

-

пенсированную

 

нейтраль

.

В

 2008 

году

 

было

 

предложено

 

осуществить

 

схему

 

испытания

 

в

 

электростанции

 38

кВ

/20

кВ

питающей

 

радиальную

 

сеть

 

на

 20 

кВ

 

с

 

приблизительно

 400 

км

 

воздушной

 

электрической

 

сети

 

по

 

схеме

приведен

-

ной

 

на

 

рисунке

 1.

Демпфирующий

 

резистор

 (DR), 

подключаемый

 

во

 

вторичную

 

обмотку

выполняет

 

сразу

 

несколько

 

функций

для

 

формирования

 

резонансной

 

кривой

обнаружения

 

поврежденного

 

фидера

 

по

 

активной

 

составляющей

  (

ваттметрический

 

способ

и

 

увели

-

чения

 

чувствительности

 

обнаружения

 

поврежде

-

ния

 

методом

 

пульсации

 (PLC). 

Для

 

определения

 

местонахождения

 

поврежден

-

ного

 

участка

 

электрической

 

сети

 

применялись

 

Ста

-

ционарные

 

Индикаторы

 

Однофазного

 

замыкания

 

(FPI) 

вместе

 

со

 

встроенной

 

системой

 

связи

 X-Net.

В

 

результате

 

испытаний

 

ДГР

 

с

 

данной

 

системой

 

было

 

существенно

 

сокращено

 

количество

 

отключе

-

ний

 

потребителей

 

в

 

результате

 

однофазных

 

замы

-

каний

 

и

 

снижено

 

время

 

определения

 

поврежденного

 

фидера

.

ФРАНЦИЯ

 [9]

В

 

статье

 [9] 

отмечается

что

 

где

-

то

 

с

 50-

х

 

годов

 

в

 

сетях

 

Франции

 

напряже

-

нием

 5,5; 10; 15; 20 

и

 30 

кВ

 

применяет

-

ся

 

резистивное

 

заземление

 

нейтрали

Однако

начиная

 

с

 80-

х

 

годов

, EDF 

при

-

ступила

 

к

 

разработке

 

политики

 

повы

-

шения

 

качества

 

поставки

 

электроэнер

-

гии

 

и

 

определила

 

следующие

 

цели

:

 

сокращение

 

числа

 

ОЗЗ

;

 

сокращение

 

числа

 

и

 

продолжитель

-

ности

 

перебоев

 

в

 

питании

 

потреби

-

телей

;

 

сокращение

 

последствий

 

замыка

-

ний

;

 

сокращение

 

провалов

 

напряжения

;

 

увеличение

 

безопасности

 

людей

 

и

 

оборудования

.

Было

 

отмечено

что

 

французские

 

сельские

 

сети

 

в

 

основном

 

состоят

 

из

 

ВЛ

 

с

 

длинами

располагающи

-

мися

 

между

 30 

и

 50 

км

Однако

 

впоследствии

 

в

 

этих

 

сетях

 

стали

 

появляться

 

КЛ

 

значительной

 

длины

что

 

привело

 

к

 

резкому

 

увеличению

 

емкостных

 

токов

 

за

-

мыкания

 

на

 

землю

Поэтому

 EDF 

было

 

принято

 

ре

-

шение

 

о

 

внедрении

 

резонансного

 

заземления

 

ней

-

трали

 (

через

 

ДГР

).

Начиная

 

с

 2001 

года

 

фирма

 Alstom 

по

 

заказу

 

французской

 

энергетической

 

компании

 EDF 

разра

-

ботала

 

и

 

начала

 

внедрять

 

дугогасящие

 

реакторы

 

для

 

сетей

 20 

кВ

По

 

спецификации

 HN52S25 EDF 

фирмой

 ALSTOM 

были

 

разработаны

 

два

 

дугогася

-

щих

 

реактора

 20

кВ

-100/600 A 

и

 20

кВ

-100/1000 

А

 

на

 

основе

 

трехфазного

 

трансформатора

 

типа

 

зигзаг

 

и

 

набора

 

подключаемых

 

параллельно

 

индуктивно

-

стей

 

в

 

нейтрали

 

с

 

приблизительным

 

соотношени

-

ем

 

в

 

арифметической

 

прогрессии

 1-2-4-8 

для

 

типа

 

на

 100-600 

А

 

и

 1-2-4-8-16 

для

 

типа

 

на

 100-1000 

А

Таким

 

образом

для

 

реактора

 100-600 

А

 

имелось

 

15 

вариантов

 

настройки

а

 

для

 

реактора

 100-1000 

А

 

имелся

 31 

вариант

 

настройки

.

Следует

 

отметить

что

 

данная

 

конструкция

 

ДГР

 

фирмы

 Alstom 

с

 

переменным

 

набором

 

индуктив

-

ностей

 

на

 

порядок

 

лучше

 

предлагаемых

 

сегод

-

ня

 

фирмой

 

Бреслер

 

ДГР

 

с

 

изменяемым

 

набором

 

конденсаторов

 

во

 

вторичной

 

обмотке

так

 

как

 

ДГР

 

фирмы

 Alstom 

к

 

моменту

 

возникновения

 

дугового

 

замыкания

 

на

 

землю

 

является

 

чистой

 

индуктив

-

ностью

а

 

ДГР

 

фирмы

 

Бреслер

 

к

 

моменту

 

возник

-

новения

 

дугового

 

замыкания

 

на

 

землю

 

имеет

 

во

 

вторичной

 

обмотке

 

незаряженные

 

конденсаторы

последующий

 

заряд

-

разряд

 

которых

 

с

 

постоянной

 

времени

отличающейся

 

от

 

времени

 

заряда

-

раз

-

ряда

 

емкости

 

сети

будет

 

существенно

 

ухудшать

 

процесс

 

гашения

 

дуги

 [20].

ИСПАНИЯ

 [10]

Электрической

 

сервисной

 

компанией

 Iberdrola 

S.A. 

и

 

отделом

 

электротехники

 

Университета

 

Стра

-

ны

 

Басков

 

были

 

проведены

 

исследования

 

для

 

того

чтобы

 

изменить

 

заземление

 

ней

-

трали

 

в

 

испанской

 

электрической

 

сети

 MV. 

Для

 

этой

 

цели

 

на

 

ПС

 Gorliz 

в

 

сети

 13,8 

кВ

 

в

 

декабре

 2000 

года

 

был

 

установлен

 

дугогасящий

 

реак

-

тор

 

с

 

током

 

компенсации

 6–30 

А

.

Анализ

 

статистики

 

за

 1998–2002 

годы

 

показал

что

 

снижение

 

сред

-

него

 

количества

 

зарегистрирован

-

ных

 

замыканий

 

на

 

землю

 

на

 40%, 

возможно

было

 

получено

 

за

 

счет

 

резонансной

 

системы

 

заземления

 

нейтрали

В

 

течение

 

первого

 

года

 

эксплуатации

 

дугогасящей

 

катушки

 

были

 

в

 

общей

 

сложности

 55  

одно

-

фазных

 

замыканий

 

на

 

землю

Из

 

них

 37 

были

 

переходными

  (

про

-

должительность

 < 5 

секунд

), 

что

 

подразумевает

 

успешное

 

гашение

 

дуги

 

при

 

резонансном

 

заземлении

 

нейтрали

.

Рис

. 1. 

Компоненты

 

проходящей

 

испытания

системы

 ASC

Рис

. 2. 

Дугогасящий

реактор

 

фирмы

 ALSTOM 

с

 

пятью

 

отпайками


Page 5
background image

133

ПОРТУГАЛИЯ

 [11]

 

Из

-

за

 

исторических

 

причин

 

в

 

Пор

 

тугалии

 

к

 

началу

 2008 

года

 

было

 

два

 

основных

 

метода

 

заземле

-

ния

 

нейтрали

 

в

 MV: 

изолированная

 

нейтраль

 

и

 

заземленная

 

через

 

дуго

-

гасящий

 

реактор

Однако

качество

 

обслуживания

 

потребителей

 

для

 

подстанций

 

с

 

изолированной

 

ней

-

тралью

согласно

 

статистике

 

Порту

-

гальской

 

энергетической

 

компании

 

EDP, 

было

 

ниже

чем

 

у

 

подстанций

 

с

 

реактором

 

в

 

нейтрали

. EDP 

решил

 

установить

 

дугогасящие

 

реакторы

 

на

 12 

подстанциях

 

с

 

изолированной

 

нейтралью

 20 

кВ

где

 

были

 

недавно

 

установлены

 

современные

 

защиты

 

от

 

ОЗЗ

Цель

 

состояла

 

в

 

том

что

-

бы

 

оценить

 

изменение

 

режима

 

за

-

земления

 

нейтрали

 

с

 

точки

 

зрения

 

качества

 

обслуживания

Наблюдения

 

производились

 

около

 

двух

 

лет

 

и

 

по

 

большинству

 

ПС

 (4 

из

 6) 

было

 

получено

 

снижение

 

общего

 

числа

 

замыканий

 

в

 

сети

Самым

 

значимым

 

аспектом

 

изменения

 

нейтрального

 

заземления

 

было

 

уменьшение

 

аварий

 

сетевого

 

обо

-

рудования

 (

в

 

среднем

 

до

 50% 

по

 

всем

 

ПС

а

 

на

 

одной

 

из

 

ПС

 

снижение

 

составило

 85%). 

АВСТРИЯ

 [12, 13]

В

 [12] 

рассматривается

 

новый

 

способ

 

настройки

 

катушек

 

Петерсена

 

в

 

сетях

 20 

кВ

 

с

 

помощью

 

метода

 

введения

 

специальных

 

импульсов

 

тока

 

с

 

частотой

от

-

личной

 

от

 50 

Гц

в

 

дополнительную

 

обмотку

 

ДГР

 (

так

 

называемый

 

двухчастотный

 

метод

). 

Полевые

 

испы

-

тания

 

данного

 

устройства

 

проводились

 

в

 

сети

 20 

кВ

 

KELAG 

с

 

емкостным

 

током

 115 

А

 

и

 

при

 

изменении

 

переходного

 

сопротивления

 

от

 0 

до

 10 

кОм

.

В

 [13] 

рассматривается

 

новая

 

комбинация

 

катушки

 

Петерсена

 

и

 

системы

 Faulty-Phase-Earthing (FPE), 

то

 

есть

 

заземления

 

дефектной

 

фазы

.

Следует

 

отметить

что

 

данное

 

решение

 

очень

 

на

-

поминает

 

хорошо

 

забытые

 

советские

 

разработки

 

50–60-

х

 

годов

 

АШФ

  (

автоматическое

 

шунтирование

 

фазы

и

 

АЗФ

  (

автоматическое

 

замыкание

 

фазы

), 

ко

-

торые

 

были

 

в

 

свое

 

время

 

очень

 

хорошо

 

исследованы

 

Лихачевым

 

Ф

.

А

.

ХОРВАТИЯ

 [14, 15]

В

 

статье

 [14] 

описывается

что

 

до

 2000-

х

 

годов

 

боль

-

шинство

 

сетей

 20 

кВ

 

в

 

Хорватии

 

работало

 

с

 

изолиро

-

ванной

 

нейтралью

 

или

 

заземленной

 

через

 

низкоом

-

ный

 

резистор

 

с

 

соблюдением

 

условия

 

I

R

 : 

I

C

 > 3(1,5) : 1

и

соответственно

для

 

этой

 

цели

 

применялись

 

рези

-

сторы

 

на

 

номинальный

 

ток

 150 

А

 

и

 300 

А

Со

 

време

-

нем

 

емкостной

 

ток

 

многих

 

сетей

 20 

кВ

 

с

 

низкоомным

 

заземлением

 

в

 

Хорватии

 

превысил

 

значение

 100 

А

и

 

было

 

предложено

 

техническое

 

решение

 

по

 

внедре

-

нию

 

компенсации

 

емкостного

 

тока

 

путем

 

параллель

-

ного

 

подключения

 

к

 

существующему

 

низкоомному

 

резистору

 

дугогасящих

 

реакторов

 

с

 

ручной

 

регулиров

-

кой

Таким

 

решением

 

достигалась

 

частичная

 

компен

-

сация

 

остаточного

 

тока

 

I

L

 – 

I

C

 < 50 A 

и

 

сохранялись

 

все

 

настройки

 

релейных

 

защит

Внед

-

рение

 

автоматической

 

компенса

-

ции

 

емкостного

 

тока

 

в

 

сетях

 20 

кВ

 

Хорватии

 

тогда

 

считалось

 

доволь

-

но

 

затратным

 

мероприятием

Однако

 

в

 

дальнейшем

 

в

 

нача

-

ле

 2000-

х

 

было

 

принято

 

решение

 

о

 

постепенном

 

внедрении

 

кату

-

шек

 

Петерсена

 

в

 

сетях

 20 

кВ

  «

со

-

гласно

 

новой

 

европейской

 

тенден

-

ции

» [15]. 

При

 

этом

с

 

учетом

 

того

что

 

оборудование

 

большинства

 

се

-

тей

 MV 

с

 

номинальным

 

напряжени

-

ем

 10 

кВ

установленное

 

в

 

течение

 

предыдущих

 15 

лет

имеет

 

уровень

 

изоляции

 

на

 20 

кВ

было

 

принято

 

решение

 

постепенно

 

перевести

 

все

 

сети

 

на

 20 

кВ

Для

 

внедрения

 

метода

 

резонанс

-

ного

 

заземления

 

были

 

выбраны

 

«

полугородские

» 

сети

 20 

кВ

 

с

 

радиальной

 

структурой

 

и

 

несколькими

 

поперечными

 

связями

 (8–12 

кабельно

-

воздушных

 

линий

 

на

 

одной

 

системе

 

шины

с

 

полной

 

суммой

 

емкостного

 

тока

 

на

 100–300 

А

с

 

большими

 

ко

-

личествами

 

коротких

 

и

 

долгих

 

прерываний

 

поставки

и

 

с

 

большим

 

количеством

 

домашних

 

хозяйств

). 

В

 

се

-

тях

 

с

 

резонансным

 

заземлением

 

временная

 

задержка

 

защит

 

от

 

ОЗЗ

 

установлена

 10 

с

Эту

 

временную

 

за

-

держку

 

в

 

Хорватии

 

принято

 

считать

 

достаточной

 

для

 

самогашения

 

переходных

 

дуговых

 

замыканий

.

Целью

 

этого

 

краткого

 

обзора

 

режимов

 

заземлени

-

ем

 

нейтрали

 

в

 

сетях

 20 

кВ

 

европейских

 

стран

 («

гало

-

пом

 

по

 

Европам

») 

было

 

показать

по

 

каким

 

критериям

 

выбирается

 

тот

 

или

 

иной

 

режим

 

и

 

как

 

решаются

 

теку

-

щие

 

технические

 

проблемы

Обобщенные

 

критерии

по

 

которым

 

выбираются

 

режимы

 

заземления

 

нейтра

-

ли

 

в

 

Европе

можно

 

разбить

 

на

 

три

 

направления

:

 

сравнение

 

технико

-

экономических

 

затрат

 

на

 

осно

-

вании

 

статистики

 

повреждаемого

 

оборудования

 

(

его

 

стоимости

 

и

 

ремонтов

), 

штрафов

 

за

 

недоот

-

пуск

 

электроэнергии

 

и

 

т

.

п

.;

 

длительный

 

мониторинг

  (

более

 

года

перенапря

-

жений

 

при

 

дуговых

 

и

 

металлических

 

ОЗЗ

 

систем

 

с

 

различным

 

режимом

 

заземления

 

нейтрали

 

и

 

про

-

ведение

 

расчетов

 

перенапряжений

 

с

 

параметрами

 

сетей

в

 

которых

 

происходит

 

мониторинг

;

 

проведение

 

экспериментальных

 

исследований

 

перенапряжений

 

при

 

металлических

 

и

 

дуговых

 

ОЗЗ

 

в

 

различных

 

режимах

на

 

шинах

 

ПС

 

и

 

на

 

уда

-

лении

 

от

 

ПС

с

 

моделированием

 

большого

 

пере

-

ходного

 

сопротивления

с

 

подключением

 

резисто

-

ра

 

в

 

дополнительную

 

обмотку

 

ДГР

 

и

 

т

.

п

.

Так

во

 

многих

 

статьях

посвященных

 

режимам

 

заземления

 

нейтрали

приводится

 

ссылка

 

на

 

амери

-

канский

 

стандарт

 

или

 IEEE Std 142-2007 [21] 

в

 

каче

-

стве

 

основного

 

аргумента

 

для

 

широкого

 

внедрения

 

резистивного

 

заземления

 

нейтрали

 

в

 

России

Однако

если

 

внимательно

 

читать

 

американский

 

стандарт

то

 

выясняется

что

 

в

 

данном

 

документе

 

просто

  «

разре

-

шается

» 

резистивное

 

заземление

 

нейтрали

а

 

в

 

самих

 

США

 

основным

 

режимом

 

заземления

 

нейтрали

 

в

 

се

-

тях

 6–35 

кВ

 

является

 

глухозаземленная

 

нейтраль

.

Рис

. 3. 

Схема

 

комбинации

 

катушки

 

Петерсена

 

с

 

трансформатором

 

ZN 

и

 

заземлителем

 

поврежденной

 

фазы

 (FPE)

 4 (37) 2016


Page 6
background image

МИРОВОЙ 
ОПЫТ

134

Сегодня

 

мало

 

кто

 

знает

что

 

в

 

начале

 90-

х

 

годов

 

в

  «

Мосэнерго

» 

рассматривался

 

вопрос

 

об

 

экспери

-

ментальном

 

внедрении

 

глухозаземленной

 

нейтрали

 

путем

 

простого

 

шунтирования

 

дугогасящих

 

реакто

-

ров

Тогдашним

 «

рационализаторам

» 

было

 

даже

 

не

-

вдомек

какие

 

дополнительные

 

затраты

 

пришлось

 

бы

 

понести

 

при

 

реконструкции

 

заземляющих

 

устройств

повторных

 

заземлениях

перестройке

 

защит

 

и

 

т

.

п

.

Резистивное

 

заземление

 

нейтрали

 

в

 

стандарте

 

IEEE 142-2007 

в

 

американских

 

сетях

 

рекомендуется

 

применять

 

для

 

сетей

 15 

кВ

 

и

 

ниже

 (

в

 

России

 

это

 

сети

 

и

 10 

кВ

 

с

 

изолированной

 

и

 

компенсированной

 

ней

-

тралью

), 

а

 

в

 

сетях

 

выше

 15 

кВ

 

в

 

Америке

 

рекомен

-

дуется

 

применять

 

резонансное

 

заземление

 

нейтрали

 

(

в

 

России

 

это

 

сети

 15 

кВ

 

в

 «

Янтарьэнерго

» 

с

 

компен

-

сацией

 

емкостного

 

тока

сети

 20 

кВ

 

с

 

резистивным

 

заземлением

 

нейтрали

 

и

 

сети

 35 

кВ

 

с

 

изолированной

 

и

 

компенсированной

 

нейтралью

). 

В

 

России

 

во

 

многих

 

статьях

 

по

 

резистивному

 

за

-

землению

 

нейтрали

 

постоянно

 

обходят

 

проблему

 

длительности

 

горения

 

дуги

 

в

 

данных

 

сетях

 [16], 

да

 

и

 

сами

 

опыты

 

дуговых

 

ОЗЗ

 

проводят

 

с

 

помощью

 

уста

-

новки

не

 

моделирующей

 

реальное

 

горение

 

дуги

что

 

подробно

 

описано

 

в

 [20]. 

И

 

только

 

в

 

статье

 [17], 

наконец

-

то

напечатаны

 

реальные

 

осциллограммы

которые

 

подтверждают

 

выводы

 

автора

 

этой

 

статьи

 

о

 

том

что

 

чисто

 

рези

-

стивное

 

заземление

 

нейтрали

 

относительно

 

снижает

 

перенапряжения

 

при

 

дуговых

 

замыканиях

 

на

 

землю

 

(

по

 

сравнению

 

с

 

резонансным

 

заземлением

). 

Одна

-

ко

 

в

 

приведенных

 

осциллограммах

 

дугового

 

ОЗЗ

 (

ри

-

сунок

 4) 

мы

 

видим

что

 

за

 

период

 50 

Гц

 

происходит

 

3–4 

повторных

 

замыканий

 

на

 

землю

 

и

 

нет

 

никаких

 

предпосылок

 

к

 

гашению

 

заземляющей

 

дуги

Если

 

бы