Заземляющие устройства

Любой нормативный документ нуждается в постоянной доработке и корректировке, поэтому разработчики стандартов, рассмотренных в предыдущем материале, считают обсуждение специалистами недостатков новых СТО закономерным процессом.
Тем не менее Юрий Викторович Целебровский, Сергей Валерьевич Нестеров и Руслан Константинович Борисов уверены, что в данном случае представленные замечания во многом безосновательны и применение новых стандартов Федеральной сетевой компании не вызовет затруднений.

НОВЫЕ СТАНДАРТЫ ФСК ПО ЗАЗЕМЛЯЮЩИМ УСТРОЙСТВАМ ПС 6–750 кВ
Замечания во многом не обоснованы

Обсуждение

Юрий Целебровский, д.т.н., профессор
Сергей Нестеров, к.т.н.
Учебно-научная лаборатория «Электротехническое материаловедение» Новосибирского государственного технического университета
Руслан Борисов, к.т.н., генеральный директор
ООО «НПФ Элнап», г. Москва

СТАТУС ДОКУМЕНТА

Ю. Целебровский: Авторы неправомочно сравнивают материалы стандартов организации (в данном случае ФСК) со многими устаревшими нормативными документами. Для того и пишутся новые документы, чтобы исправить недостатки и модернизировать старые. В соответствии с Законом о техническом регулировании № 184-ФЗ, каждая организация вправе издавать свои нормативы, которые могут отличаться от нормативов других организаций в силу специфики электроустановок. Едиными должны быть только нормы безопасности и электромагнитной совместимости, что определяется государственными стандартами.

Р. Борисов: СТО разработан для ОАО «ФСК ЕЭС», и для этой организации он заменяет РД. Это указано в приказе по введению в действие СТО. В других энергосистемах, если они принимают СТО ОАО «ФСК ЕЭС», как, например, в МРСК (по соглашению с ОАО «ФСК ЕЭС»), РД также отменяется.

ДОПУСТИМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИКОСНОВЕНИЯ

Ю. Целебровский: Справедливо указывая на отличие норм на напряжение прикосновения в сетях с изолированной нейтралью в СТО и ГОСТ 12.1.038-82, авторы делают безапелляционный вывод, что это может «привести к поражению током персонала ПС». Но они заблуждаются.

В упомянутом ГОСТе заложена вероятность поражения при нормируемых значениях, равная 0,0004. Следовательно, если норма будет выше, соответственно увеличится вероятность поражения, но при цифрах, приведенных в СТО, максимум на 0,0001.

Также они упускают тот факт, что в сетях с изолированной нейтралью однофазные замыкания на землю часто не отключаются, а в редких случаях отключения время последнего превышает секунды. Следовательно, указанные в стандарте нормы для больших времен отключения повышают электробезопасность.
Кроме того, наиболее высокие напряжения прикосновения возникают у опор ВЛ 6–35 кВ, а не на ПС. В этом суть. Но привести в соответствие СТО и ГОСТ формально необходимо.

МАКСИМАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВЧ-СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ТОКА КЗ

Р. Борисов: Во всех указанных документах I_вч рекомендуется определять расчетным путем с помощью компьютерной программы. Для различных ОРУ эти значения могут существенно отличаться. Например, для ОРУ 110 кв в зависимости от схемы и типа оборудования реальные значения лежат в пределах от 0,6 до 1,2 кА. Приведенные в таблице значения, как указано во всех документах, используются для приближенной оценки. Что касается КРУЭ, то в СТО 2011 г. действительно отсутствуют данные по Iвч для приближенной оценки. Эти значения определяются экспериментальным путем.

РАСЧЕТ КОРРОЗИОННОЙ ЗОНЫ

Ю. Целебровский: В старых нормативах электродный потенциал φ рекомендовалось измерять по отношению к хлор-серебряному электроду сравнения. В СТО рекомендован медно-сульфатный электрод, потенциал которого отличается от хлорсеребряного на 125 мВ. Вот откуда и взялось значение «–125».

ЗАЗЕМЛЕНИЕ ОГРАЖДЕНИЯ ПС

Ю. Целебровский: Рекомендации по заземлению ограждения ПС были написаны в 70-х годах (ПУЭ 6-го изд.) и, к сожалению, не были изменены при подготовке 7-го издания. А за 30 лет электроустановки сильно изменились. Если раньше единственной коммуникацией, выносящей потенциал ЗУ при КЗ, был провод от кнопки в щитовой до замка на калитке, то теперь ПС ФСК оснащаются системой охраны по периметру ограждения, видеонаблюдением, освещением, а проходные на ПС связаны с ЗУ нулевыми проводами сети 0,4 кВ, телефонной сетью и т. д.

Поэтому в настоящее время большинство ограждений ПС необходимо соединять с ЗУ, выравнивая потенциалы, и это требование вышло на первое место. А для малых КТП 110 кВ (которых в ФСК не так уж много) остается требование изолированного ограждения.

ФОРМУЛА РАСЧЕТА НАГРЕВА ЭКРАНОВ КАБЕЛЕЙ

C. Нестеров: В обсуждаемых стандартах указано, что по формуле (1) следует определять нагрев экранов контрольных кабелей. Согласно данным заводов-изготовителей, толщина фольги для изготовления экрана контрольных кабелей КВВГэ составляет 0,06 мм для медной и 0,1–0,15 мм для алюминиевой фольги. Учитывая этот факт, для параметров материалов, взятых из [1], при времени КЗ t = 0,25 с и толщине медной фольги 0,06 мм, а алюминиевой – 0,1 мм произведение коэффициентов ε²σρ составляет 0,171 и 0,172 соответственно, что позволяет считать их практически одинаковыми.

Далее, расчет по выражениям (1) и (3) произведем для указанных исходных данных: время КЗ – 0,15 с, длина кабеля – 5 м. При этом для нагрева на 100–150 °С следует приложить к экрану напряжение порядка 85 В. Начальную температуру экрана примем равной 20 °С.

Получаем расчетные температуры нагрева:
По формуле (1) – нагрев на 155,2 °С, по формуле (3) – на 169,3 °С для медной фольги и на 165,2 °С для алюминиевой. Расхождение составляет 8,3%, при этом в статье [2] сделано пояснение, что эмпирическая формула (1) может давать погрешность по сравнению с формулой (3) в пределах от –10 до +20% в связи с многофакторной зависимостью исходной формулы.

По вопросу корректности полученных выражений в [2] было доказано, что применение формулы ГОСТ 28895-91 для расчета нагрева экранов контрольных кабелей в подавляющем большинстве случаев является как раз некорректным. Она предполагает протекание по экрану неизменного тока, который на самом деле изменяется по мере нагрева экрана кабеля, так как источник нагрева экрана – неэквипотенциальность ЗУ – является источником напряжения, а не тока. Расчет нагрева через приложенное напряжение по формуле (3) в данном случае более корректен и удобен. В целом же есть еще ряд факторов, влияющих на погрешности при расчете нагрева экранов кабелей. В частности, удельные сопротивления материалов экрана приняты для чистых меди и алюминия, а фактически на производстве применяются их сплавы, обладающие большим удельным сопротивлением, что дает запас при расчетах.

Кроме того, принято допущение о цилиндрической форме экрана вместо ленты, что при неизменном приложенном напряжении тоже дает запас при выполнении расчетов [2].

КОЭФФИЦИЕНТ ОСЛАБЛЕНИЯ ПОМЕХ ПРИ МОЛНИЕВОМ РАЗРЯДЕ

Р. Борисов: Распределение потенциалов и токов определяется расчетным путем. Воспроизвести реальную молнию невозможно. Эксперименты служат тестовой задачей для расчетов.

Предлагая использовать генераторы с параметрами, позволяющими выдавать импульсы с фиксированным фронтом 10 мкс, авторы статьи не учитывают, что молния, как правило, имеет несколько компонентов. В международных и отечественных НТД нормируются 1-й и 2-й импульс тока молнии. Фронт 10 мкс – для первого импульса, а 0,25 мкс – фронт для второго импульса. В СТО дана методика, позволяющая проводить измерения при различных фронтах, что более правильно.

РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ

Р. Борисов: При ударах молнии на ЗУ возникают потенциалы в десятки киловольт и при измерениях определяется потенциал вблизи кабелей, чтобы оценить возможность пробоя изоляции. Если это происходит, то на МП устройства также придут десятки киловольт. При такой оценке принимается, что потенциал ОПУ/РЩ существенно ниже и в пределе может быть принят равным нулю.

МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМОЕ ЗНАЧЕНИЕ ИМПУЛЬСНОГО ПОТЕНЦИАЛА НА ЗУ

Р. Борисов: Значение 10 кВ определено при испытаниях типовых клеммников на воздействие импульсов при различных частотах. Если напряжение на ЗУ больше 10 кВ, то может произойти перекрытие изоляции клеммника и далее необходимо учитывать затухание импульса.

ВМЕСТО ЗАКЛЮЧЕНИЯ

Ю. Целебровский: Когда готовились обсуждаемые нормативы, их проекты в соответствии с принятым порядком были разосланы во все компетентные организации, в том числе и в ООО «ЭЗОП». Авто­ры статьи имели возможность рассмотреть их и направить свои замечания. Такие замечания были получены, обсуждены, а наиболее существенные учтены при окончательной редакции документов.

В нынешнем материале ставятся вопросы, которые, как мы пытались показать на некоторых примерах, не имеют под собой оснований.

Замечу, что в действующей нормативной документации ФСК, действительно, существуют расхождения. Этот вопрос решается очень просто – распоряжением компании о преимущественном использовании норм более поздних документов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева. ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88).
2. Нестеров С.В., Прохоренко С.В. Экраны контрольных кабелей. Расчетная оценка термической стойкости // Новости ЭлектроТехники. 2008. № 5(53).

От редакции.
В следующем номере журнала мы планируем продолжить обсуждение и привлечь к разговору специалистов как проектных, так и эксплуатирующих организаций.