Перенапряжения и заземление нейтрали

Решения рождаются в Новосибирске

Кира Кадомская, д.т.н.
Алексей Иванов,инженер
Новосибирский государственный
технический университет

Третья Всероссийская конференция «Ограничение перенапряжений и режимы заземления нейтрали сетей 6–35 кВ» состоялась в Новосибирске 28–30 сентября 2004 г. Ее организаторами стали: ОАО «Инженерный центр ЕЭС1», Новосибирский государственный технический университет (НГТУ), ОАО Сибирский НИИ Энергетики, предприятия ООО ПНП «Болид», ЗАО «Феникс-88», Корпорация «Единый электроэнергетический комплекс», Международная энергетическая Академия.
На конференции, посвященной 45-летию кафедры «Техника и электрофизика высоких напряжений» (ТиЭВН) НГТУ, присутствовало более 120 представителей 70 научных, проектных и эксплуатационных организаций России, а также Эстонии, Монголии и Казахстана. Так, в конференции участвовали сотрудники Новосибирского ГТУ, ООО «ВНИИГАЗ», Таллиннского технического университета, Томского политехнического университета, Вятского государственного университета, «Свердловэнерго», «Кузбассэнерго», «Саратовэнерго», «Красноярскэнерго», АО «Павлодарэнергосервис» и др.

На конференции был отмечен положительный опыт эксплуатации сетей с резистивно-заземленной нейтралью и нейтралью, заземленной через параллельное соединение ДГР и резистора.
В отличие от них, в сетях с изолированной нейтралью зафиксирован высокий уровень повреждаемости:

• электрооборудования вследствие дуговых перенапряжений, феррорезонансных процессов, из-за старения изоляции и недостаточного уровня обновления электрооборудования;
• защитных аппаратов (ОПН) в сетях с изолированной нейтралью из-за недостаточной конкретности ряда положений, содержащихся в директивных документах по выбору защитных аппаратов.

Участники конференции напомнили о необходимости в кратчайшие сроки выпустить руководящий документ о режимах заземления нейтрали сетей 6–35 кВ, в котором были бы отражены области применения резисторов и ДГР, определен порядок выбора ОПН 6–35 кВ, а также изложена методика расчета уставок релейной защиты от ОЗЗ. Потребность в таком документе связана с тем, что в соответствии с 7-й редакцией ПУЭ для ограничения перенапряжений, возникающих при ОЗЗ, наряду с ДГР могут использоваться резисторы, однако в существующей нормативной литературе нет конкретных рекомендаций по применению резисторов и этот пробел должен быть восполнен.
Конференция выработала следующие предложения:

• рекомендовано организациям: «Фирма ОРГРЭС», ООО «ПНП Болид», НГТУ, ОАО «Институт теплоэлектропроект», ОАО «РОСЭП», ОАО «Саратовэнерго», ООО «ВНИИгаз» и ОАО «Дальэнергопроект» приступить к разработке проекта руководящего документа «Методические указания по выбору режимов заземления нейтрали в сетях 6–35 кВ», что соответствует решению НТС ОАО «Инженерный центр ЕЭС» и протоколу технического совещания в «Фирме ОРГРЭС»;
• учитывая положительный опыт эксплуатации, рекомендовано дальнейшее применение резисторов для заземления нейтрали в сетях 6–35 кВ, реакторов с плавной автоматической настройкой, ОПН, релейной защиты от однофазных замыканий на землю;
• вузам, выпускающим специалистов по электроэнергетическим специальностям, предложено включать вопросы заземления нейтрали сетей 6–35 кВ и защиты этих сетей от перенапряжений в программы изучаемых дисциплин с учетом материалов настоящей конференции;
• четвертую международную научно-практическую конференцию «Ограничение перенапряжений и режимы заземления нейтрали сетей 3–35 кВ» решено провести в октябре 2006 г. под руководством ОАО «Инженерный центр ЕЭС».

Доклады, представленные на конференции, были посвящены:

• опыту эксплуатации сетей 6–35 кВ с резистивным заземлением нейтрали и заземлением нейтрали через параллельное соединение дугогасящего реактора (ДГР) и резистора;
• исследованиям переходных процессов, сопровождающих однофазное дуговое замыкание на землю (ОДЗЗ);
• исследованиям перенапряжений при установке современных коммутационных аппаратов в сетях 6–35 кВ, включая сети генераторного напряжения и собственных нужд электрических станций;
• анализу аварийных ситуаций, связанных с неправильным выбором и эксплуатацией средств защиты от перенапряжений (ОПН) (неоднократно говорилось о необходимости разработки методик выбора характеристик этих защитных аппаратов, а также организации эксплуатации устройств релейной защиты и автоматики (РЗиА) в сетях 6–35 кВ с различным заземлением нейтрали).

Дайджест выступлений на конференции

А.А. Челазнов (ООО «ВНИИГАЗ», Москва) представил систему разработки, согласования, утверждения и регистрации стандартов организации (СТО) ОАО «Газпром», созданных в соответствии с Законом РФ «О техническом регулировании». В настоящее время институтом ВНИИгаз в виде СТО разработаны «Методические указания по выбору режима заземления нейтрали в сетях напряжением 6–10 кВ предприятий ОАО «Газпром», разделы которых были приведены в докладе.

Ю.В. Целебровский (НГТУ, Новосибирск) рассмотрел классификацию сетей 6–35 кВ и области применения различных систем заземления нейтрали для каждого типа сети. Критериями для выбора режима заземления нейтрали являлись тип сети и величина емкостного тока замыкания на землю. В докладе был также изложен опыт эксплуатации электрических сетей с резистивным заземлением нейтрали. (Доклад Ю. Целебровского см. на c. 28 -Ред.)

В.В. Воротницкий (ООО «РК Таврида Электрик», Москва) проанализировал проблемы выбора режима заземления нейтрали и повышения надежности электроснабжения потребителей. Он отметил, что в каждом конкретном случае выбор режима заземления нейтрали является комплексной задачей, требующей серьезной технической проработки и экономического анализа.

А.И. Гаврилко (КАЭС, Удомля) сформулировал концепцию перехода сетей собственных нужд атомных электростанций к резистивному заземлению нейтрали с учетом особенностей, связанных с требованиями обеспечения высокой степени надежности технологического процесса на АЭС.

Д.С. Кудряшов (ВЭС ОАО «Кузбассэнерго») рассказал об экспериментальных результатах по замерам уровней перенапряжений в сетях 35 кВ ОАО «Кузбассэнерго» при резистивном заземлении нейтрали. В докладе отмечен положительный опыт эксплуатации при установке резисторов в нейтральной точке сети.

Л.И. Сарин (ПНП «Болид», Новосибирск) сообщил о характеристиках и особенностях высоковольтных резисторов для заземления нейтрали сетей 3–10 кВ, устанавливаемых в ячейках КРУ. Универсальность конструкции резистора, разработанного ПНП «Болид», позволила создать компактную конструкцию резистивного элемента номиналом 50–300 Ом для комплектации стандартных ячеек КРУ 3,6,10 кВ.

М.В. Ильиных (ПНП «Болид», Новосибирск) посвятил выступление опыту эксплуатации резисторов в сети 35 кВ ОАО «Саратовэнерго». Он подчеркнул, что за год эксплуатации резисторов на СарГРЭС количество замыканий на землю в кабельной сети 35 кВ снизилось по сравнению с предыдущими годами. Опыт эксплуатации резисторов также показал, что после их установки ни одно замыкание на землю не перешло в многоместное повреждение.

А.В. Виштибеев (НГТУ, Новосибирск) привел результаты сравнительного анализа применения высокоомного и низкоомного заземления нейтрали в сетях нефтяных месторождений, а также внес предложения по изменению и дополнению нормативных документов, направленные на повышение электробезопасности сетей 6–35 кВ. В настоящее время в действующих ПУЭ и ПТЭЭ нет четко сформулированных требований к допустимому времени эксплуатации сетей 6–35 кВ в режиме ОЗЗ.

В.П. Рыжков («Павлодарэнергосервис», Павлодар, Казахстан) предложил для ограничения дуговых перенапряжений в сетях с компенсацией емкостного тока использовать специальное быстродействующее устройство для управления резистором, включенным в контур нулевой последовательности. Кроме того, выступавший поделился опытом эксплуатации ОПН в кабельных сетях 6 кВ с компенсацией емкостного тока, предназначенных для ограничения дуговых перенапряжений, и обратил внимание на то, что надежная эксплуатация ОПН в этом режиме работы сети возможна лишь при быстром отключении повреждения.

К.П. Кадомская (НГТУ, Новосибирск) рассмотрела вопросы, связанные с заменой разрядников на ОПН в сетях средних классов напряжения, содержащих вращающиеся машины, отметив, что переход на ОПН возможен только при тщательном анализе режимов и условий работы, в которых будет эксплуатироваться аппарат. В ее следующем докладе были изложены результаты сравнительного анализа коммутационной способности вакуумных и элегазовых выключателей, устанавливаемых в сетях с вращающимися машинами (в сетях собственных нужд электрических станций и в сетях генераторного напряжения блоков электрических станций).

С.А. Кандаков (НГТУ, Новосибирск) посвятил доклад вопросам повышения достоверности математических моделей как электрооборудования электрических сетей, так и процессов, инициирующих перенапряжения. Уточненные математические модели позволят получать более обоснованные практические решения, что в конечном счете приведет к повышению надежности эксплуатации сетей.

В.Е. Качесов (НГТУ, Новосибирск) представил результаты экспериментальных исследований процессов, сопровождающих коммутации вакуумными выключателями присоединений с двигателями (исследование проведено на Красноярской ТЭЦ-1). При выполнении работы был разработан измерительный комплекс. Во втором докладе ученый рассмотрел вопросы локации однофазных дуговых замыканий в сетях 10 кВ. На основе теоретических и экспериментальных исследований показана возможность применения параметрических методов локации ОЗЗ и обработки результатов с помощью аппарата нейронных сетей применительно к радиальным распределительным сетям 10 кВ, содержащим протяженные ВЛ.

И.Л. Дегтярев («Транснефтьналадка», Новосибирск) познакомил с результатами подробного анализа перенапряжений, возникающих при коммутации электродвигателей вакуумными выключателями, с использованием как экспериментальных данных, так и математического моделирования процессов. Итогом работы явилась апробированная математическая модель для исследования перенапряжений в рассматриваемых коммутациях при достаточно близкой сходимости компьютерных исследований с экспериментальными данными, а также предложения по снижению перенапряжений, возникающих при коммутациях электродвигателей вакуумными выключателями.

И.Е. Наумкин (CибНИИЭ, Новосибирск) рассказал о возможностях разработанной универсальной программы VMAES для исследования электромагнитных переходных процессов в сетях различного назначения и исполнения. Элементом программы является также модель динамической дуги, как открытой, так и в дугогасительных камерах силовых выключателей.

О.Г. Шишкина (ОАО «Свердловэнерго») привела статистику повреждаемости ОПН, установленных в сетях 6–10 кВ ОАО «Свердловэнерго». В докладе рассмотрены различные случаи повреждения ОПН и основные причины выхода из строя этих защитных аппаратов.

В.И. Микрюков («Объединенная энергия», Москва) сформулировал проблемы, связанные с режимами заземления нейтрали в электрических сетях горнодобывающих предприятий.

А.В. Прохоров (ЗАО «ЗЭТО», Великие Луки) рассказал о характеристиках ОПН и разрядников, выпускаемых ЗАО «ЗЭТО», технологических особенностях их производства и испытания.

В.В. Власов («Феникс-88», Новосибирск) познакомил с возможностями предприятия «Феникс-88» по изготовлению и испытанию защитных аппаратов типа ОПН и указал на положительный опыт эксплуатации ОПН этой фирмы в сетях различного напряжения и назначения.

Р.А. Вайнштейн (ТПУ, Томск) изложил требования к точности настройки компенсации емкостного тока однофазного замыкания на землю, рассматривая такую настройку, как условие для успешного гашения дуги. Вопрос имеет практическое значение в связи с большим числом сетей с компенсацией емкостного тока и всё большим распространением ДГР с плавным регулированием индуктивности.

А.И. Шалин (НГТУ, Новосибирск) проанализировал типы защит, используемых для распознавания ОЗЗ, и классифицировал области применения различных защит в зависимости от назначения сети и режима заземления нейтрали.

Я. Ярвик (Таллиннский технический университет, Эстония) предложил методику определения места повреждения в сетях 6–35 кВ при ОЗЗ на основе волнового принципа (измеряется время распространения вдоль линии с распределенными параметрами электромагнитных волн напряжения, отраженных от мест нарушения изоляции).

редакция сообщает:
материалы конференции изданы

Материалы докладов собраны в сборнике: «Ограничение перенапряжений и режимы заземления нейтрали сетей 6-35 кВ»: Труды третьей Всероссийской научно-технической конференции 27-29 сентября 2004 г.- Новосибирск, 2004. - 186 с.

Из них, с точки зрения Киры Пантелеймоновны Кадомской, профессора кафедры «ТиЭВН» НГТУ, для эксплуатации наиболее интересны следующие:

• по резистивному заземлению нейтрали в сетях 6-35 кВ:
• Гаврилко А.И. К вопросу выбора режима эксплуатации нейтрали сетей 6–10 кВ различного напряжения (c. 25–29)
• Целебровский Ю.В. Области применения различных систем заземления нейтрали (c. 29–33)
• Емельянов Н.И. и др. Высоковольтные резисторы для заземления нейтрали типа РЗ. Опыт эксплуатации (c. 37–38)
• Ильиных М.А., Сарин Л.И., Челазнов А.А. Основные положения по выбору номиналов резисторов для заземления нейтрали сетей 6–35 кВ (c. 38–44)
• Емельянов Н.И. и др. Высоковольтные резисторы заземления нейтрали 3–10 кВ для комплектации шкафов КРУ (c. 49–50)
• Кудряшов Д.С. и др. Высокоомные резисторы для заземления нейтрали сети 35 кВ на подстанциях ВЭС ОАО «Кузбассэнерго» (c. 50–54)
• Целебровский Ю.В. Опыт эксплуатации электрических сетей с резистивным заземлением нейтрали (c. 56–62)
• Багаев Д.В. и др. Внедрение резисторов заземления нейтрали в сети 35 кВ ОАО «Саратовэнерго» (c. 62–64)
• по перенапряжениям, инициированным вакуумными выключателями:
• Качесов В.Е., Шевченко С.С., Борисов С.А. Перенапряжения при коммутации вакуумными выключателями двигательной нагрузки и их мониторинг (c. 90–96)
• Кузнецов Н.Д., Дегтярев И.Л. Исследование перенапряжений, возникающих при включении электродвигателей 6–10 кВ вакуумными выключателями (c. 97–103)
• по условиям эксплуатации ОПН:
• Шишкина О.Г. Об эксплуатации ограничителей перенапряжений 6–10 кВ в ОАО «Свердловэнерго» (c.128–130)
• по релейной защите и диагностике:
• Шалин А.И. Защита от замыканий на землю в резистивно-заземленных сетях 6–35 кВ (c.137–148)
• Панов В., Ярвик Я. Определение места повреждения в сетях 6–35 кВ при однофазных замыканиях на землю (c. 160–167)
• Богдашева Л.В. и др. Локация однофазных дуговых замыканий в сетях 10 кВ (c.168–173)

Всем, кто хотел бы детально познакомиться с докладами участников конференции, ООО ПНП «Болид» и ЗАО «Феникс-88» готовы выслать сборник материалов бесплатно. Заказать его можно по телефонам: (3832) 49-43-63 и 42-24-84.