ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В СЕТЯХ 6-35 КВ
АКТУАЛЬНАЯ ДИСКУССИЯ

В предыдущем материале (стр. 51) Алексей Иванович Шалин рассмотрел проблему расчета уставок ненаправленных токовых защит от замыканий на землю в сетях 6-35 кВ. Предлагаемые способы подхода к решению этой задачи, как считает автор, могут стать темой для дискуссии.
Первым свои соображения высказывает член редакционной коллегии номера Сергей Титенков, для которого вопросы заземления нейтрали — область научного интереса. С его мнением, а также с ответом автора статьи мы предлагаем ознакомиться читателям.

Cергей Титенков, к.т.н., «Новости ЭлектроТехники»

В большом количестве публикаций и учебных пособий указывается, что коэффициент броска в сетях с резистивным заземлением нейтрали может быть снижен в 2–2,5 раза. Это мнение ошибочно в случае выполнения заземления нейтрали с помощью маломощного трансформатора заземления нейтрали 63–100 кВА. По-моему, проблему величины коэффициента броска нужно решать таким простым способом, как использование небольшой выдержки по времени на уровне 0,02–0,04 с. За это время произойдет затухание переходных токов и учет коэффициента броска вообще не потребуется.
Мне могут возразить: «А как же срабатывание при перемежающихся замыканиях?». Ответ прост: необходимо выполнять резистивное заземление нейтрали с таким током, чтобы первый же пробой изоляции приводил к устойчивому замыканию. Это возможно при токе однофазного замыкания более 200 А. Предполагая возможные доводы, что значение тока слишком велико, хочу заметить: в США с таким током работают в сетях с высоковольтными электродвигателями.
Я не считаю оптимальным предложение автора статьи определять поврежденное присоединение с ОЗЗ включением трех резисторов на землю (рис. 2). Такое решение не снизит коэффициент броска. Срабатывание силового выключателя, подключающего резисторы по схеме, показанной на рисунке, требует времени порядка 0,1 с. За это время бросок емкостного тока возникнет и затухнет сам по себе. То есть эффективность предлагаемого способа как раз заключается в выдержке времени, создаваемой выключателем!
Резистивное заземление нейтрали наиболее эффективно, когда резистор постоянно подключен к нейтрали сети. В США, Канаде, Франции, Великобритании и многих других странах мира используется именно такое резистивное заземление нейтрали.
Думаю, не следует усложнять защиты от замыканий на землю направленностью и относительными замерами. Простые токовые защиты от однофазных замыканий при резистивном заземлении нейтрали и токе однофазного замыкания 200 А и более будут исключительно надежны, селективны и работоспособны в любых сетях 6-35 кВ. Оптимальные решения — простые решения.

Алексей Шалин, д.т.н., профессор кафедры электрических станций Новосибирского государственного технического университета

Не нужно искусственно связывать два независимых аспекта обсуждаемой темы. Первый касается достоинств и недостатков заземления нейтрали через низкоомный резистор, а второй — коэффициента броска. Разделим эти два вопроса.
В России спроектировано и построено довольно много электрических сетей с заземлением нейтрали через высокоомный(300 Ом и выше) резистор. При расчете защиты от ОЗЗ в таких сетях у проектантов встает вопрос о перемежающихся дугах и связанных с такими ОЗЗ коэффициентах броска. Именно такой случай рассматривается в статье. Выдержка времени в 0,02–0,04 с не позволяет отстроиться от бросков емкостного тока в процессе прерывистых дуг. Приходится дополнительно отстраивать ток срабатывания защиты с помощью коэффициента броска.
Целесообразность заземления нейтралей сетей 6–35 кВ, имеющих в своем составе воздушные ЛЭП, через низкоомный резистор весьма сомнительна. Это объясняется тем, что довольно часто в месте падения провода на землю отмечается большое (от 200 Ом до нескольких килоом) сопротивление. В результате, несмотря на низкое сопротивление заземляющего резистора, ток в месте ОЗЗ невелик (в сети 10 кВ при переходном сопротивлении в 300 Ом и нулевом сопротивлении заземляющего резистора ток равен примерно 20 А). В результате об устойчивом горении дуги речь уже не идет. В таких условиях вполне возможны перемежающиеся дуги со всеми вытекающими последствиями.
В рассмотренном случае будут, как правило, неэффективны и ненаправленные токовые защиты от ОЗЗ. Практические внедрения, в которых я принимал участие, показали, что во многих случаях без чувствительных направленных защит обойтись не удается. Более подробно этот вопрос мы надеемся рассмотреть в следующем номере журнала.
Я не утверждаю также, что описанный в статье «альтернативный» способ заземления посредством включенных между фазами и землей резисторов является универсальным, пригодным во всех случаях. Но результаты налицо: используя всего одну ячейку КРУ и установив на нее сверху три небольших по величине резистора, мы смогли построить эффективную систему релейной защиты от ОЗЗ в конкретной энергосистеме. Было выявлено, что при реализации этого метода в сети с воздушными ЛЭП вполне возможны перемежающиеся дуги. И хорошая отстройка от броска емкостного тока при повторном зажигании дуги с помощью малой выдержки времени невозможна. Описанные же в статье эксперименты показали, что заземляющие резисторы действительно снизили бросок емкостного тока.
В завершение хотелось бы отметить, что и я, и Сергей Титенков, и, надеюсь, другие серьезно озабочены вопросом низкой эффективности многих видов эксплуатирующихся в России релейных защит, процент отказов в функционировании которых достигает 50–60%. И решать эту проблему необходимо силами всех специалистов, которые могут предложить реальные расчеты и подходы. При этом замечу, что простые решения не всегда являются самыми эффективными. Это подтверждается рядом примеров, приведенных в моей книге «Надежность и диагностика релейной защиты энергосистем».