Технические науки / 5. Энергетика

Панєнко О. М.

Національний технічний університет України "Київський політехнічний

інститут імені Ігоря Сікорського", Україна

Проблеми резистивного заземлення нейтралі мереж

напругою 6-35 кВ

Вступ. Розподільчі мережі напругою 6-35 кВ зазвичай працюють з ізольованою нейтраллю або з компенсацією ємнісного струму замикання на землю (заземлення нейтралі через ДГР - дугогасний реактор). Це обумовлено прагненням не відключати споживачів від джерела живлення при однофазних замиканнях на землю (ОЗЗ). Причини, що змусили свого часу використовувати режим з ізольованою нейтраллю і фактично не вважати режим ОЗЗ аварійним: недостатня ступінь резервування живлення споживачів; здатність до самовідновлення порушеної при ОЗЗ ізоляції кабелів 10(6) кВ з паперово-просоченою ізоляцією, що широко застосовувалися раніше; малі струми ОЗЗ, що забезпечують електробезпеку. В той же час, внаслідок виникнення при ОЗЗ перенапруг, що досягають при нестійкому горінні електричної дуги значень (3,0-3,5)U_фмах, де U_фмах - фазна напруга, ОЗЗ можуть переходити в подвійні і багатомісні замикання на землю, що призводять до відключення кількох ліній. Застосування ДГР вирішує зазначені проблеми тільки частково і тільки в разі кабельних мереж з високою культурою експлуатації (необхідно забезпечувати високий ступінь компенсації в істотно різних режимах). У разі підвищеного рівня гармонік в струмі ОЗЗ, ефективність застосування ДГР також знижується [1].

Основи побудови резистивного заземлення. Один із шляхів вирішення названих проблем - використання резистивного заземлення нейтралі. В наш час широко обговорюються два підходи до такого заземлення: високоомне (ВЗ) і низькоомне (НЗ) резистивне заземлення. Зауважимо, що в "Правилах улаштування електроустановок" немає поділу резисторів нейтралі на високоомні і низькоомні, і самі терміни потребують уточнення.

Під ВЗ мають на увазі використання в нейтралі резисторів, активний опір яких орієнтується на значення ємнісного опору мережі при нормальній схемі електричних з'єднань (приблизно рівного за величиною опору ДГР), тобто, активна складова струму ОЗЗ (Ir) повинна бути не менше ємнісної : Ir ≥ Ic. Зазвичай використання високоомного резистора 500-1000 Ом не призводить до значного збільшення струмів ОЗЗ (Ir ОЗЗ ≈ 10 А і менше, що дозволяє діяти захисту або на відключення, або на сигнал), дозволяє довго зберігати мережу без відключення в режимі ОЗЗ (до 6 годин) і в той же час дозволяє обмежувати кратність перенапруг при дугових замиканнях до величини (2,1-2,4) U_фмах і ефективно гасити ферорезонансні процеси, пов'язані з трансформаторами напруги [2].

У разі НЗ величина резистора (100-200 Ом) вибирається за умови створення додаткового активного струму, достатнього для надійного спрацювання релейного захисту в разі ОЗЗ. Потрібне швидке (1-3с) відключення аварійного приєднання і тим самим виключення розвитку дугових перенапруг.

Проблеми побудови мереж з резистивним заземленням. У разі ВЗ з розрахунком на тривалу роботу при ОЗЗ (резистори тривалого включення), основне обмеження - наявність кабельних ліній з ізоляцією із зшитого поліетилену і сухих силових трансформаторів, ізоляція яких не здатна до самовідновлення. У цих випадках краще використовувати захист з відключенням ОЗЗ [1].

Недоліком використання резисторів тривалого включення є великі тепловиділення в них при ОЗЗ, що вимагає установки резисторів на відкритому повітрі або в спеціальному вентильованому приміщенні.

Впровадження мереж з короткочасним НЗ можливо тільки в мережах з надійним резервуванням при установці спеціальних чутливих захистів від ОЗЗ.

Основне питання, яке має бути розглянуте в кожному конкретному випадку НЗ - безпека при появі великих струмів ОЗЗ, які можуть призводити до появи підвищеної напруги на відкритих провідних частинах електроустановок напругою до 1 кВ. Режим НЗ нейтрали вимагає додаткових матеріальних вкладень в посилення заземлюючих пристроїв підстанцій. Також він неприйнятний не тільки в мережі з повітряними лініями (ПЛ) на металевих і залізобетонних опорах, але і при наявності хоча б одного прольоту ПЛ будь-якої конструкції [1]. Складнощі також виникають при побудові і застосуванні пристроїв автоматичного визначення пошкодженої ділянки мережі після відключення замикання на землю [1]. Це пояснюється тим, що промислові покажчики струму замикання на землю (ЗЗ), не реагують на струми ОЗЗ, в тому числі при НЗ нейтралі [3].

Проблеми нормування. У європейській практиці [4], НЗ нейтралі вважається таке, при якому виконується умова: Ir ≥ 0,2 • I(3фазн ЗЗ) (до 100-1000 А). При 3 • I(ємнісний струм ОЗЗ) ≤ Ir ≤ 0,01 • I(3фазн ЗЗ) заземлення нейтралі вважається ВЗ. В [1] показано, що резистори зі струмами до декількох сотень ампер, практично всі, що реально використовуються в мережах України, не призводять до істотного зниження коефіцієнта замикання на землю (~1,7-1,6) і відповідають режиму ВЗ нейтралі мережі. Вони відрізняються лише номінальними струмами, опорами і тим, що деякі з них розраховані на тривалий, а інші - на короткочасний режим роботи під напругою.

Висновки. Нейтраль розподільчих мереж напругою 6-35 кВ не повинна бути ізольована від землі. Режим низькоомного заземлення нейтралі може бути використаний після детального розгляду умов безпеки і оцінки ефективності в порівнянні з режимом високоомного резистивного заземлення в кожному конкретному випадку його застосування.

Література:

1. Назаров В. Резистивное заземление нейтрали в сетях 6–35 кВ // Новости ЭлектроТехники. 2014. № 2(86).

2. Вайнштейн Р.И., Шестакова В.Н., Юдин С.И. Защита от замыканий на землю в сети с высокоомным заземлением нейтрали // Новости ЭлектроТехники. 2008. № 6(54).

3. Фишман В. Нейтраль распределительных сетей//Новости ЭлектроТехники. 2013. № 6(84).

4. Титенков С.С., Пугачев А.А. Режимы заземления нейтрали в сетях 6–35 кВ и организация релейной защиты от однофазных замыканий на землю // Энергоэксперт. 2010. № 2.