Меню

В сетях с изолированной нейтралью 6 кв допускается суммарный ток озз

Эксплуатация трансформаторов напряжения в сетях с изолированной нейтралью

Виды замыканий на землю

Электрические сети 6–35 кВ — это сети с изолированной, либо с компенсированной нейтралью. Такой режим нейтрали позволяет при однофазных (ОЗЗ) или дуговых замыканиях на землю (ОДЗ) не проводить немедленное отключение сети. Надо отметить, что в сетях этих классов напряжений, замыкание на землю не является аварийным режимом, и случаются они достаточно часто. Нормативные документы допускают работу линии, с изолированной нейтралью, при ОЗЗ — до восьми часов, но при этом необходимо немедленно приступить к отысканию места замыкания и его устранению, так как в этом режиме есть большая опасность попадания людей под высокое напряжение.

Также, возможно повреждение электрооборудования из-за повышения фазного напряжения до уровня линейного. ОЗЗ — это, как правило, металлическое постоянное замыкание, а ОДЗ носит переменный характер. Например, раскачивающаяся на ветру ветка, касаясь высоковольтной линии (ВЛ), замыкает ее на землю, при этом зажигается дуга. ОДЗ это наиболее опасный вид замыканий на землю, так как при нем могут возникать перенапряжения 2,3–3,0 наибольшего фазного напряжения. Они наблюдаются уже при первом зажигании дуги и сопровождаются ее многократными зажиганиями. В этих режимах создаются все условия для появления феррорезонанса в сети.

ПКУ в составе ТН НОЛ.08-6(10)М

ПКУ в составе ТН НОЛ.08-6(10)М и ТПОЛ-10III

Феррорезонанс и способы защиты от него

Феррорезонансный контур в сети с изолированной нейтралью — это контур нулевой последовательности с нелинейной характеристикой намагничивания. Трехфазный заземляемый трансформатор напряжения, по конструктиву, это три однофазных трансформатора, соединенные по схеме звезда/звезда, с обособленной магнитной системой. При перенапряжениях в сети индукция в магнитопроводе увеличивается, как минимум в 1,73 раза. В таких режимах возможно насыщение магнитопровода и, как следствие, возникновение феррорезонанса в сети. По данным служб энергоснабжения, ежегодно в эксплуатации повреждается 7–9% трансформаторов напряжения по причине феррорезонанса.

Существует множество способов защиты ТН от резонансных явлений в сети:

  • изготовление ТН с максимально уменьшенной рабочей индукцией;
  • включение в цепь ВН и НН дополнительных демпфирующих сопротивлений;
  • изготовление трехфазных трансформаторов напряжения с единой магнитной системой в пятистержневом исполнении;
  • применение специальных устройств, включаемых в цепь разомкнутого треугольника;
  • заземление нейтрали трехфазного трансформатора напряжения через токоограничивающий реактор;
  • применение специальных компенсационных обмоток и т.д.;
  • применение специальных релейных схем, для защиты обмотки ВН от сверхтоков.

Все эти меры в той или иной степени защищают измерительный трансформатор напряжения, но не решают проблему в корне.

Заземляемые ТН

Заземляемые трансформаторы напряжения применяются в сетях с изолированной нейтралью. Заземление нейтрали ТН позволяет осуществлять контроль изоляции сети с помощью дополнительных вторичных обмоток, соединенных по схеме звезда/треугольник. На наш взгляд, это основная функция заземляемых трансформаторов, функция измерения и учета — дополнительная. Зачастую, в электрических сетях эксплуатируются заземляемые трансформаторы напряжения, у которых защитные обмотки не используются. Применение заземляемых трансформаторов без использования функции контроля изоляции сети — неоправданный риск.

Это связано с тем, что:

  • заземляемые трансформаторы напряжения подвержены влиянию феррорезонансных явлений;
  • изоляцию обмотки ВН невозможно испытать в условиях эксплуатации приложенным одноминутным напряжением промышленной частоты.

Незаземляемые ТН

Для решения всех вопросов, связанных с эксплуатацией заземляемых трансформаторов напряжения в сетях с изолированной нейтралью, на нашем предприятии разработана новая трехфазная группа. Трехфазная 3хНОЛ.08-6(10)М группа, состоящая из трех незаземляемых трансформаторов, соединенных по схеме треугольник/треугольник. Основное преимущество 3хНОЛ.08-6(10)М — отсутствие заземляемого вывода с ослабленной изоляцией. Это значит, что трансформатор не подвержен влиянию феррорезонанса и не требует дополнительных защит от его воздействия. Также изоляцию этого трансформатора возможно испытать приложенным одноминутным напряжением промышленной частоты в условиях эксплуатации, так как в этом случае нет необходимости в источнике повышенной частоты.

Трансформатор напряжения НОЛ.08-6(10)М

Трансформатор напряжения НОЛ.08-6(10)М

У незаземляемых трансформаторов нет высоковольтных выводов с ослабленной изоляцией, что так-же позволит избежать нарушений, которые зачастую случаются в эксплуатации, при определении сопротивления изоляции вывода «Х», так как есть разночтения в нормативной документации. На сегодняшний день большое количество пунктов коммерческого учета (ПКУ) имеют в своем составе заземляемые трансформаторы напряжения со встроенными предохранителями (ЗНОЛП). При однофазных замыканиях на землю, а они как указывалось выше, случаются достаточно часто в воздушных распределительных сетях, срабатывает встроенное защитное предохранительное устройство (ЗПУ). Встраиваемое ЗПУ, прежде всего, предназначено для защиты трансформатора напряжения от коротких замыканий во вторичных цепях.

Так как ток срабатывания предохранителя достаточно мал, то при различных перенапряжениях, вызванных, в том числе, и однофазными замыканиями на землю, — происходит отключение ТН. ЗПУ защищает обмотку ВН от сверхтоков, которые возможны при различных технологических нарушениях в электрических сетях. При срабатывании предохранителя учет электроэнергии будет отсутствовать. Для восстановления учета, необходимо заменить плавкую вставку ЗПУ.

Трехфазная группа

Трехфазная группа 3хНОЛ.08-6(10)М устойчива к различным перенапряжениям в электрических сетях, так как в отсутствии связи ТН с землей, контур нулевой последовательности также отсутствует.

Также, при однофазных замыканиях на землю, изоляция незаземляемого трансформатора не находится под повышенным напряжением, так как трансформаторы НОЛ включаются на линейное напряжение.

Незаземляемые измерительные трансформаторы напряжения лишены всех тех недостатков, которые характерны для заземляемых ТН, поэтому в пунктах коммерческого учета целесообразно использовать трехфазную группу 3хНОЛ.08-6(10)М.

Источник: Е.В. Игнатенко, главный конструктор отдела измерительных трансформаторов ОАО «СЗТТ»

Источник

Расчет емкостного тока замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью

Сети напряжением 6-35 кВ работают преимущественно в режиме с изолированной нейтралью. В нормальном режиме по фазным проводам такой сети протекают токи нагрузки, а также емкостные токи и токи утечки.

Сеть с изолированной нейтралью в нормальном режиме

Емкостные токи обусловлены емкостью фаз относительно земли, а токи утечки – активной проводимостью изоляции. По сравнению с емкостными токами, токи утечки малы и составляют 2-6% емкостных, поэтому при расчетах ими можно пренебречь.

При замыкании на землю одной фазы, например фазы “С”, напряжение нейтрали Un становится равным напряжению поврежденной фазы. Соответсвенно меняется картина распределения токов.

Так как в результате повреждения емкость фазы “С” становится зашунтированной, напряжение Ucn=0 (если пренебречь падением напряжения на продольном сопротивлении ЛЭП), емкостной ток, обусловленный емкостью С становится равным нулю.

При этом по поврежденной фазе «С» будет протекать емкостной ток замыкания на землю, равный емкостному току неповрежденных фаз

Знак “-“ говорит от том, что ток направлен в противоположную сторону, то есть к источнику питания, а не от него.

Сеть с изолированной нейтралью при КЗ

Для определения уставок срабатывания токовой защиты от замыкания на землю, необходимости компенсации емкостных токов замыкания на землю, необходимо уметь определять ток замыкания на землю линии.

Расчет емкостного тока замыкания на землю кабельной линии

Для определения емкостного тока замыкания на землю кабельной линии необходимо знать значение емкости жилы кабеля относительно его оболочки С

Частичные емкости трехжильных кабелей с поясной изоляцией

С –емкость жилы на оболочку

Согласно [1] емкость жилы кабеля относительно оболочки С характеризует работу трехфазной кабельной линии при замыкании на землю и служит для подсчета емкостного тока замыкания на землю.

Емкостной ток замыкания на землю кабельной линии определяется по формуле [1, 2]:

где: ω = 2 · π · f – угловая частота напряжения сети, с -1 (при частоте сети f=50 Гц, ω=314);
С — емкость жилы кабеля относительно оболочки, приводится в справочных данных завода-изготовителя кабельной продукции, мкФ/км.
Uф – фазное напряжение сети, кВ.

Расчет емкостного тока замыкания на землю воздушной линии

Емкостной ток ВЛ может быть приближенно определен по формуле [3]:

где: U – напряжение сети, кВ (6, 10 или 35 кВ);
l – длина линии, км.

Для линий 6-10 кВ, а также линий 35 кВ без тросов принимается коэффициент 2,7; для линий 35 кВ на деревянных опорах с тросами – 3,3; на металлических опорах с тросами – 3,0.

Емкостный ток двухцепной линии может быть определен по формуле:

где: Iс.вл – емкостный ток одноцепной ВЛ, А

Увеличение емкостного тока сети за счет емкости оборудования подстанций может ориентировочно оцениваться для воздушных и кабельных сетей 6-10 кВ – на 10%, для воздушных сетей 35 кВ – на 12%.

Для кабельных сетей 35 кВ увеличение емкостного тока за счет оборудования подстанций учитывать не следует.

Недостаточная точность аналитического метода определения емкостных токов замыкания на землю и напряжений несимметрии реальных воздушных линий электропередачи определяет применение расчетов только для предварительной оценки параметров проектируемых сетей, а также перед прямыми их измерениями.

Читайте также:  Формула нахождения электрического сопротивления силу тока напряжение

Справочные данные по емкостным токам однофазного замыкания на землю кабельных линий

Ниже приведены некоторые данные с каталогов заводов-изготовителей кабельной продукции и различной литературы.

Завод Южкабель, кабели из сшитого полиэтилена [4]

Кабели из сшитого полиэтилена Nexans [5]

Емкостные токи кабельных линий согласно СТП 09110.20.187-09. Методические указания по заземлению нейтрали сетей 6-35 кВ через резистор [3]

Таблица Г.1 – Емкостные токи замыкания на землю кабелей с секторными жилами и поясной изоляцией

Сечение, мм 2 Ток замыкания на землю, А/км
Кабели 6 кВ Кабели 10 кВ
16 0,37 0,52
25 0,46 0,62
35 0,52 0,69
50 0,59 0,77
70 0,71 0,90
95 0,82 1,00
120 0,89 1,10
150 1,10 1,30
185 1,20 1,40
240 1,30 1,60
300 1,50 1,80

Таблица Г.2 – Емкостные токи замыкания на землю кабелей с бумажной пропитанной изоляцией

Сечение, мм 2 Ток замыкания на землю, А/км
Кабели 20 кВ Кабели 35 кВ
25 2,0
35 2,2
50 2,5
70 2,8 3,7
95 3,1 4,1
120 3,4 4,4
150 3,7 4,8
185 4,0 5,2

Таблица Г.3 – Емкостные токи замыкания на землю кабелей с пластмассовой изоляцией

Сечение, мм 2 Ток замыкания на землю, А/км
Кабели 6 кВ Кабели 10 кВ Кабели 35 кВ
25 0,55 1,90 3,30
35 0,60 2,10 3,60
50 0,65 2,30 3,90
70 0,70 2,60 4,50
95 0,75 2,90 4,80
120 0,85 3,20 5,40
150 0,9 3,40 5,70
185 1,00 3,80 6,30
240 1,00 4,50 6,90
300 5,00 7,50
400 5,60 8,10
Примечания:
1) Три жилы кабелей 6кВ имеют общий металлический экран.
2) Каждая жила кабелей 10-35 кВ имеет отдельный металлический экран.

Таблица Г.4 – Емкость кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена

Сечение, мм 2 Ток замыкания на землю, А/км
Кабели 6 кВ Кабели 10 кВ Кабели 35 кВ
50 0,43 0,72 2,53
70 0,49 0,82 2,86
95 0,55 0,91 3,19
120 0,58 0,97 3,41
150 0,64 1,07 3,74
185 0,70 1,16 4,07
240 0,77 1,29 4,51
300 0,85 1,41 4,95
400 0,94 1,57 5,50
500 1,04 1,73 6,05
630 1,15 1,92 6,70
800 1,28 2,14 7,47
  1. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения/ Под ред. И.А. Баумштейна, С.А. Бажанова. – 3-е изд., перераб. И доп. –М.: Энергоатомиздат, 1989.
  2. РД 34.20.179. Типовая инструкция по компенсации емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ.
  3. СТП 09110.20.187-09. Методические указания по заземлению нейтрали сетей 6-35 кВ через резистор.
  4. ЗАО “Завод “Южкабель”. Силовые кабели среднего и высокого напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена.
  5. Кабели силовые с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 6–35 кВ Nexans.
  6. Библиотечка электротехника, вып. 11(35). Шуин В.А, Гусенков А.В. Защиты от замыканий на землю в электрических сетях 6-10 кВ. –М.: НТФ «Энергопрогресс».

Автор статьи, инженер-проектировщик систем релейной защиты станций и подстанций

Источник

Однофазные замыкания на землю. Компенсация емкостных токов замыкания на землю. ДГР

1. Основные характеристики ОЗЗ

Одним из наиболее частых видов повреждений на линиях электропередачи является однофазное замыкание на землю (ОЗЗ) — это вид повреждения, при котором одна из фаз трехфазной системы замыкается на землю или на элемент электрически связанный с землей. ОЗЗ является наиболее распространенным видом повреждения, на него приходится порядка 70-90 % всех повреждений в электроэнергетических системах. Протекание физических процессов, вызванных этим повреждением, в значительной мере зависит от режима работы нейтрали данной сети.

В сетях, где используется заземленная нейтраль, замыкание фазы на землю приводит к короткому замыканию. В данном случае ток КЗ протекает через замкнутую цепь, образованную заземлением нейтрали первичного оборудования. Такое повреждение приводит к значительному скачку тока и, как правило, незамедлительно отключается действием РЗ, путем отключения поврежденного участка.

Электрические сети классов напряжения 6-35 кВ работают в режиме с изолированной нейтралью или с нейтралью, заземленной через большое добавочное сопротивление. В этом случае замыкание фазы на землю не приводит к образованию замкнутого контура и возникновению КЗ, а ОЗЗ замыкается через емкости неповрежденных фаз.

Величина этого тока незначительна (достигает порядка 10-30 А) и определяется суммарной емкостью неповрежденных фаз. На рис. 1 показаны схемы 3-х фазной сети в режимах до и после возникновения ОЗЗ.

Рисунок 1 – Схема сети с изолированной нейтралью а) в нормальном режиме; б) при ОЗЗ

Такое повреждение не требует немедленного отключения, однако, его длительное воздействие может привести к развитию аварийной ситуации. Однако при ОЗЗ в сетях с изолированной нейтралью происходят процессы, влияющие на режим работы электрической сети в целом.

На рис. 2 представлена векторная диаграмма напряжений.

Рисунок 2 – Векторные диаграммы напряжений а) в нормальном режиме; б) при ОЗЗ

При ОЗЗ происходит нарушение симметрии линейных фазных напряжений, напряжение поврежденной фазы снижается практически до 0, а двух “здоровых” фаз поднимаются до уровня линейных. При этом линейные напряжения остаются неизменными.

2. Последствия ОЗЗ

Несмотря на преимущества изолированной нейтрали, такой режим работы имеет ряд недостатоков:

  1. В зависимости от разветвленности сети емкостной ток может находиться в пределах от 0,1 до 500 ампер. Такая величина тока может представлять опасность для животных и людей, находящихся рядом с местом замыкания, по этой причине данные замыкания нужно выявлять и отключать, так же, как это делается и в сетях с глухозаземленной нейтралью.
  2. В большинстве случаев при ОЗЗ возникает дуговое замыкание на землю, которое может носить прерывистый характер. В таком случае, в процессе дугового замыкания возникают перенапряжения, превышающие в 2-4 раза номинальное фазное напряжение. Изоляция в процессе замыкания может не выдержать такие перенапряжения, вследствие чего возможны возникновения пробоя изоляции в любой другой точке сети и тогда замыкание развивается в двойное короткое замыкание на землю.
  3. В процессе развития и ликвидации ОЗЗ в трансформаторах напряжения возникает эффект феррорезонанса, что с высокой вероятностью приводит к их преждевременному выходу из строя.

Несмотря на перечисленные недостатки ОЗЗ не требует немедленного ликвидации повреждения. Согласно ПУЭ, при возникновении ОЗЗ возможно эксплуатация сети без отключения аварии в течении 4 часов, которые выделяются на поиск поврежденного участка.

3. Расчет суммарного тока ОЗЗ

При замыкании на землю фазы одной из нескольких ЛЕП, что включенные к общему источнику, суммарный ток в месте замыкания за счет емкостных токов всех ЛЕП можно рассчитать несколькими методами.

Первый метод заключается в использовании удельных емкостей ЛЭП. Этот способ расчета даст наиболее точный результат и является предпочтительным. Удельные емкости ЛЭП можно взять из справочной литературы, или же из технических характеристик кабеля, предоставляемых заводом-изготовителем.

Выражение для определения тока ОЗЗ:

Vyrazhenie dlya opredeleniya toka OZZ,

где С – суммарная емкость фазы всех ЛЕП, причем С = Суд l;
Суд – удельная емкость фазы сети относительно земли, Ф/км;
l – общая длина проводника одной фазы сети.

Второй метод применим для сетей с кабельными ЛЭП. Ток замыкания на землю для такой сети можно определить по эмпирической формуле:

Tok zamykaniya na zemlyu,

где UНОМ – номинальное линейное напряжение сети, кВ;
li – длина кабельной линии, км;
qi – сечение жилы кабеля, мм 2 .

Кроме этих методов для расчета суммарного тока ОЗЗ, можно использовать значения емкостных токов каждого кабеля взятых из справочной литературы.

4. Компенсационные меры защиты

Из-за распределённой по воздушным и кабельным линиям электропередач ёмкости, при ОЗЗ в месте повреждения протекает ёмкостный ток. В наиболее тяжелых случаях, возможно возникновение электрической дуги, горение которой может приводить к переходу ОЗЗ в двух- или трёхфазное замыкание и отключению линии релейной защитой. Вследствие этого потребитель электроэнергии может временно лишиться электроснабжения.

В соответствии с положениями ПУЭ в нормальных условиях работы сети должны предприниматься специальные меры защиты от возможного пробоя на землю.
Для предотвращения возникновения дуги и уменьшения емкостных токов применяют компенсацию емкостных токов. Значения емкостных токов, при превышении которых требуется компенсация согласно ПУЭ и ПТЭ, приведены табл. 1.

Таблица 1 – Значения токов требующие компенсации

Напряжение сети, кВ 6 10 20 35
Емкостный ток, А 30 20 15 10

При более низких уровнях токов считается, что дуга не загорается, или гаснет самостоятельно, применение компенсации в этом случае не обязательно.

5. Дугогасящий реактор

Для ограничения емкостных токов в нейтраль трансформатора вводится специальный дугогасящий реактор (рис. 3).

Dugogasyaschij reaktor
Рисунок 3 – Дугогасящий реактор

Этот способ является наиболее эффективным средством защиты электрооборудования от замыканий на землю и компенсации емкостного тока. С его помощью удаётся снизить (компенсировать) ток однофазного замыкания на землю, возникающий сразу после аварии.

Читайте также:  Напряжение трамвайной линии постоянного тока

6. Основные характеристики ДГР

Дугогасящий реактор (ДГР) – это электрический аппарат, предназначенный для компенсации емкостных токов в электрических сетях с изолированной нейтралью, возникающих при однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ). Главным нормативным документом регламентирующим работу, установку и надстройку ДГР является Р 34.20.179.

Дугогасящие реакторы должны подключаться к нейтралям трансформаторов, генераторов или синхронных компенсаторов через разъединители. В цепи заземления реакторов должен быть установлен трансформатор тока. Рекомендуемые схемы подключения ДГР представлены на рис. 4.

Shema podklyucheniya DGR2

Рисунок 4 – Схема подключения ДГР: а) подключение ДГР к трансформаторам СН; б) подключение ДГР к нейтрале силового трансформатора

Индуктивность ДГР подбирается из условия равенства емкостной проводимости сети и индуктивной проводимости реактора. Таким образом, происходит компенсация ёмкостного тока. Ёмкостный ток суммируется в месте замыкания равным ему и противоположным по фазе индуктивным, в результате остается только активная часть, обычно очень малая, это утечки через изоляцию кабельных линий и активные потери в ДГР (как правило, не превышают 5 А), которой недостаточно для возникновения электрической дуги и шагового напряжения. Токоведущие цепи остаются неповреждёнными, потребители продолжают снабжаться электроэнергией.

Современные ДГР имеют различные конструктивные особенности и производятся для огромного диапазона мощностей. В таблице 2 приведен ряд параметров дугогасящих реакторов разных производителей.

Источник

Расчет тока однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью

В данном примере рассмотрим расчет тока однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) для подстанции 10 кВ (Схема подстанции представлена на Рис.1). Релейная защита и автоматика всех фидеров выполнена на микропроцессорных терминалах SEPAM S40 (фирмы Schneider Electric).

Рис.1 — Схема подстанции 10 кВ

1. Чтобы повысить точность наших расчетов при определении ОЗЗ используем метод, основанный на определении удельного емкостного тока замыкания на землю. (Также значения удельного емкостного тока замыкания на землю, можно использовать из справочных данных из таблицы 1, либо же взять из технических характеристик кабеля, которые предоставляет Завод-изготовитель)

Формула определения удельного емкостного тока замыкания на землю относительно земли

  • Uф — фазное напряжение сети, кВ;
  • ω = 2Пf = 314(рад/с);
  • Со — емкость одной фазы сети относительно земли (мкФ/км);

2. После того как мы определили удельный емкостной ток замыкания на землю, рассчитываем собственный емкостной ток кабельной линии:

Собственный емкостной ток кабельной линии входящей в зону защиты

Таблица 1 — Удельное значения емкостных токов в кабельных сетях (А/км)

Таблица 1 - Удельное значения емкостных токов в кабельных сетях (А/км)

Результаты расчетов заносим в таблицу 2.
Таблица 2 — Результаты расчетов

Наименование присоединения Тип реле защиты Марка кабеля,
сечение, мм.кв
Длина, км Удельный емкостной ток замыкания на землю Iс, А/км Собственный емкостной ток кабельной линии Iс.фид.макс,А
КЛ-10 кВ №1 SEPAM S40 АПвЭВнг-3х120 0,5 1,89 0,945
КЛ-10 кВ №2 SEPAM S40 АПвЭВнг-3х95 0,3 1,71 0,513
КЛ-10 кВ №3 SEPAM S40 АПвЭВнг-3х70 0,7 1,55 1,085
КЛ-10 кВ №4 SEPAM S40 АПвЭВнг-3х95 0,3 1,71 0,513
КЛ-10 кВ №5 SEPAM S40 АПвЭВнг-3х70 0,2 1,55 0,31
КЛ-10 кВ №6 SEPAM S40 АПвЭВнг-3х95 0,6 1,71 1,026

3. Рассчитываем ток срабатывания защит, при этом отстраиваемся от собственного емкостного тока по формуле (данное условие обеспечивает несрабатывание защиты при внешнем однофазном замыкании на землю):

Формула срабатывания тока защит

  • Кн – коэффициент надежности (принимаем равным 1,2);
  • Кбр – коэффициент «броска», который учитывает бросок емкостного тока в тот момент, когда возникает ОЗЗ;
  • Ic.фид.макс– максимальный емкостный ток защищаемого фидера.

Для электромеханических реле рекомендуется принимать Кбр= 2–3. При этом защита выполняется без выдержки времени. При использовании для защиты от ОЗЗ современных цифровых реле, можно принимать значения Кбр=1–1,5 (обращаю Ваше внимание, что данный коэффициент лучше уточнить у фирмы-изготовителя). Для SEPAM S40 рекомендуется принимать Кбр= 1-1,5.
Первичный ток срабатывания защит составляет:

  • КЛ-10 кВ №1 Iсз = 1,134 А;
  • КЛ-10 кВ №2 Iсз = 0,62 А;
  • КЛ-10 кВ №3 Iсз = 1,3 А;
  • КЛ-10 кВ №4 Iсз = 0,62 А;
  • КЛ-10 кВ №5 Iсз = 0,37 А;
  • КЛ-10 кВ №6 Iсз = 1,23 А

4. Проверяем чувствительность защит, с учетом, что будет включено минимальное количество включенных линий, в нашем случае это все присоединения, которые находятся на секции.

Обращаю Ваше внимание, что коэффициент чувствительности согласно ПУЭ пункт 3.2.21 равен: для кабельных линий — 1,25, для воздушных линий — 1,5. В книге «Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. М.А. Шабад -2003 г» приводиться Кч=1,5-2,0. В данном расчете, я принимаю коэффициент чувствительности по ПУЭ. Какой коэффициент чувствительности принять, выбирайте уже сами.

Коэффициент чувствительности

где:
IсΣmin — наименьшее реальное значение суммарного емкостного тока.

В моем случае наименьшее реальное значение суммарного емкостного тока, является суммарный емкостной ток по секциям:

  • I секция — IсΣmin = 2,543 (А);
  • II секция — IсΣmin = 1,849 (А);

Проверка коэффициента чувствительности

5. Определяем время срабатывания защит от ОЗЗ: Для всех отходящих кабельных линий 10 кВ время срабатывания защит принимаем равным 0,1 сек.
Таблица 3 — Результаты расчетов срабатывания защит от ОЗЗ

Для присоединений КЛ-10 кВ №3 и №6 чувствительности защиты недостаточно, поэтому мы должны применить вместо терминала Sepam S40 → терминал Sepam S41 или S42, который позволит выполнить направленную защиту нулевой последовательности.

Для того что бы не тратить много времени на расчет вручную, была сделана: «Программа по расчету уставок защиты от замыканий на землю.

  1. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. М.А. Шабад -2003 г.
  2. РД 34.20.179 Типовая инструкция по компенсации емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ — 1993 г.
  3. Замыкания на землю в сетях 6–35 кВ. Расчет уставок ненаправленных токовых защит. Шалин А.И. // Новости ЭлектроТехники. – 2005 г.

Источник



В сетях с изолированной нейтралью 6 кв допускается суммарный ток озз

Ранее в нашем журнале («Новости ЭлектроТехники» № 4(76) 2012, www.news.elteh.ru) украинские авторы предлагали способ определения поврежденного участка сетей 6–10 кВ при однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ) и его автоматического отделения при КЗ.
Сегодня они рассматривают способ заземления нейтрали с использованием двух последовательно соединенных резисторов, создающих благоприятные условия для ограничения перенапряжений при ОЗЗ. При этом обеспечивается чувствительность ненаправленной токовой защиты нулевой последовательности благодаря низкоомному заземлению нейтрали и возможность ее действия на сигнал с последующим переводом сети в режим с высокоомным сопротивлением нейтрали.

Альфред Манилов,
главный инженер-проектировщик
Андрей Барна,
ведущий инженер-проектировщик
ПАО «ПТИ «Киеворгстрой»,
г. Киев, Украина

ОЗЗ В СЕТЯХ 6–10 кВ
С КОМБИНИРОВАННЫМ ЗАЗЕМЛЕНИЕМ НЕЙТРАЛИ
Способ обеспечения чувствительности защит

Наиболее распространенным видом повреждения в электрических сетях напряжением 6–10 кВ являются однофазные замыкания на землю (ОЗЗ), которые составляют около 60–80% от общего числа всех повреждений. При длительной работе сети в режиме ОЗЗ возрастает вероятность ОЗЗ во второй точке в другой фазе, что приводит к режиму двойного замыкания на землю (ДЗЗ) и возможному отключению обеих линий при повреждениях в фазах A и C при равных выдержках времени токовых защит (в фазе В в сетях 6–35 кВ трансформаторы не устанавливаются). Возможны также многоместные (МЗЗ) и междуфазное (МКЗ) короткие замыкания с замыканием на землю.

Длительная работа сети с ОЗЗ нежелательна, а во многих случаях недопустима. При ОЗЗ возможно появление значительных дуговых перенапряжений. Эти перенапряжения возникают при изменении тока через канал дуги в процессе ее горения и перезаряда емкости сети. Они могут достигать четырех–пятикратных величин. Теоретические исследования и опыт эксплуатации сетей показывают, что уменьшить величину дуговых перенапряжений и ограничить ток ОЗЗ можно путем включения в нейтраль трансформатора заземления нейтрали (ТЗН) высокоомного резистора и дугогасящего реактора (ДГР).

Компенсация емкостных токов в сети с комбинированным заземлением нейтрали, уменьшая ток ОЗЗ, создает проблему выполнения защиты от этого вида повреждений. Выполнение ненаправленных токовых защит от ОЗЗ, реагирующих на установившиеся токи, не представляется возможным, т. к. при полной компенсации емкостного тока невозможно отличить поврежденное присоединение от неповрежденных ни по модулям токов, ни по фазовым сдвигам.

На отходящих линиях часто отсутствует защита от ОЗЗ. Поиск поврежденного присоединения осуществляется ненадежным способом – путем поочередного отключения присоединений, что вызывает коммутационные перенапряжения в сети. Внезапное отключение присоединения при отсутствии резервирования во многих случаях не представляется возможным из-за нарушения электроснабжения отдельных районов и предприятий, расстройства технологического процесса даже при наличии устройства автоматического включения резервного источника питания (АВР).

Действие защиты от ОЗЗ на сигнал предопределяет необходимость ограничения перенапряжений для исключения, в частности, перехода ОЗЗ в ДЗЗ, МЗЗ, МКЗ.

Читайте также:  Пробивает как ток по организму

В настоящее время нет достаточно надежных схем защиты от ОЗЗ в сетях с нейтралью трансформатора, присоединенного к заземляющему устройству через высокоомный резистор и/или ДГР. Для обеспечения чувствительности защиты от ОЗЗ необходимо увеличить ток в месте ОЗЗ. Увеличение тока в месте ОЗЗ осуществляется, например, путем кратковременного подключения низкоомного резистора к вторичной обмотке ДГР. Такой способ увеличения тока в месте повреждения при ОЗЗ применяется во многих странах Европы [1]. Но при этом не решается проблема ограничения перенапряжений. В случае если схема, обеспечивающая подключение резистора, откажет в действии, поврежденное присоединение, которое требуется отключить по условиям электробезопасности, а также двигатели и генераторы не отключатся.

Существуют также схемы, в которых искусственно создается второе однофазное КЗ [2, 3, 4] или МКЗ [5, 6].

СОПРОТИВЛЕНИЕ РЕЗИСТОРА И ТОКИ ОЗЗ

При комбинированном заземлении нейтрали сопротивление высокоомного резистора определяется из выражения [7]:

, (1)

где U ф – фазное напряжение;
Δ I – допустимый ток расстройки компенсации (Δ I = 5A).

Выбор высокоомного резистора R N в соответствии с (1) приводит к полному устранению биений напряжения на фазах после погасания дуги и к снижению перенапряжений при повторных пробоях до уровня U max = 2,41 U фmax [8]. При выборе сопротивления в соответствии с (1) ток через трансформатор тока нулевой последовательности (ТТНП) может оказаться недостаточным для обеспечения чувствительности ненаправленной токовой защиты.

Активный ток, создаваемый сопротивлением резистора, определяется из выражения:

, (2)

где R Nпр – сопротивление резистора.

Минимальный ток ОЗЗ в сети промышленной частоты через ТТНП при точной компенсации определяется из выражения:

(3)

где I L – индуктивный ток ДГР;
I CΣ – суммарный емкостный ток ОЗЗ всей электрически соединенной сети;
I Cmin – минимальный собственный емкостный ток поврежденного присоединения;
I R1 – активный ток резистора;
I R2 – активная составляющая тока ОЗЗ.

Минимальный ток ОЗЗ в сети промышленной частоты через ТТНП при расстройке компенсации определяется из выражения:

. (4)

Максимальный ток срабатывания защит определяется из выражения:

где K Н – коэффициент надежности, принимается равным 1,2;
K б – коэффициент, учитывающий бросок емкостного тока, величина которого зависит от типа реле и времени действия защиты;
I Cmax – максимальный собственный емкостный ток поврежденного присоединения.

Коэффициент чувствительности определяется из выражения:

. (6)

Например, при В; I Cmax = 5 А; Δ I = 5 А; K б = 1,2; расчетные значения параметров, определенных в соответствии с (1)–(6), составляют: R N = 1156 Ом (принимаем R Nпр = 1000 Ом); I R1 = 5,78 А; I 1ТТНП = 5,78 А; I 2ТТНП = 7,64 А; I СЗmax = 7,2 А; K Ч1 = = 0,8; K Ч2 = 1,06.

При расчете по (3), (4), активной составляющей тока I R2 и минимальным собственным емкостным током I Cmin ввиду их неопределенности при проектировании пренебрегаем.

Таким образом, при принятых исходных данных требуемая чувствительность защиты от ОЗЗ ( K Чmin = 1,25 – для кабельных линий; K Чmin = 1,5 – для воздушных линий согласно [9]) не обеспечивается.

ДВА РЕЗИСТОРА ВМЕСТО ОДНОГО

Предлагаемый способ заземления нейтрали отличается от известного способа комбинированного заземления нейтрали включением вместо одного высокоомного резистора R N двух последовательно соединенных резисторов, причем один из них ( R N1 ) создает кратковременный активный ток для обеспечения чувствительности ненаправленной токовой защиты от ОЗЗ и ограничения перенапряжений, а второй – R N2 , зашунтированный до возникновения ОЗЗ, дешунтируется через время 0,2–0,5 с, необходимое для срабатывания токовой защиты с действием на сигнал или на отключение (см. рис. 1).

Рис. 1. Схема заземления нейтрали и принципиальная схема автоматики дешунтирования

Сопротивление R N2 необходимо для уменьшения тока ОЗЗ до величины не более 10 А [1].

Такой способ заземления нейтрали является соединением положительных сторон низкоомного и высокоомного заземления нейтрали. Подключение резистора R N1 создает только в поврежденном фидере активный ток 3 I 0 , величина которого определяется сопротивлением этого резистора.

Сопротивление резистора R N1 определяется из условия обеспечения чувствительности защиты от ОЗЗ:

, (7)

K Чmin – минимальный коэффициент чувствительности защиты;
K З – коэффициент запаса ( К З = 1,1).

При принятых исходных данных и при К Чmin = 1,25 расчетные значения параметров, определенных в соответствии с (7), (2)–(6), составляют: R N1 = 583,9 Ом (принимаем R N1пр = = 500 Ом); I R1 = 11,6 А; I 1ТТНП = 11,6 А; I 2ТТНП = 12,6; K Ч1 = 1,6; K Ч2 = 1,76. Сопротивление R N2 определяется из выражения:
R N2 = R Nпр – R N1пр . (8)

В соответствии с (8) R N2 = 500 Ом.

Установка сопротивления R N1 при ОЗЗ ускоряет превращение колебательного процесса в контуре нулевой последовательности в апериодический процесс разряда емкости за время менее периода промышленной частоты, снижая дуговые перенапряжения. Дуга при этом носит более спокойный характер.

При ОЗЗ, например, в точке К1 срабатывает реле тока КА 1 защиты от ОЗЗ присоединения с действием на сигнал с выдержкой времени реле КТ 2, или на отключение присоединения от реле KL с последующим АВР на приемной подстанции, или на включение секционного выключателя приемной подстанции с последующим отключением вводного выключателя и присоединения [10]. Через время 0,2–0,5 с реле времени КТ3 отключает коммутационный аппарат Q . Сеть переходит в режим заземления нейтрали через высокоомное сопротивление R N , состоящее из двух последовательных резисторов R N1 и R N2 .

Возврат схемы в нормальный режим после устранения ОЗЗ осуществляется дежурным персоналом. В случае если дешунтирование не произошло по причине отказа автоматики, предусматривается отключение поврежденного присоединения с выдержкой времени реле КТ1 .

В отличие от существующего применения низкоомного заземления нейтрали, предназначенного для создания активного тока в месте повреждения, необходимого для обеспечения чувствительности защиты от ОЗЗ, действующей на отключение, предлагаемый способ дает возможность выполнения токовой защиты с действием на сигнал.

Защита при применении данного способа может действовать не только на сигнал, но и на отключение поврежденного присоединения в зависимости от требований надежности электроснабжения и условий электробезопасности, в соответствии с требованиями [9] и других нормативных документов.

Кратковременное увеличение тока для обеспечения чувствительности защиты от ОЗЗ и улучшения условий ограничения перенапряжений может применяться в комбинированных сетях 6, 10 кВ различного состава (воздушные, кабельные, смешанные сети) и назначения (городские, сельскохозяйственные, сети промышленных предприятий и др.).

Применение вместо ненаправленных токовых защит от ОЗЗ других, более чувствительных, исключающих необходимость выполнения заземления нейтрали предложенным способом, может оказаться более затратным мероприятием.

Сопротивление ЗУ подстанции должно удовлетворять требованиям к допустимому току и напряжению прикосновения, которое состоит из максимально допустимого напряжения на теле человека и напряжения на сопротивлении от поверхности земли к стопам ног человека [11].

ВЫВОД

Для обеспечения чувствительности защит от ОЗЗ представляется целесообразным вместо одного высокоомного резистора установить два последовательно соединенных резистора, один из которых создает в поврежденном присоединении кратковременный активный ток, достаточный для обеспечения чувствительности и ограничения перенапряжений, а второй, который нормально зашунтирован, переводит после дешунтирования при ОЗЗ сеть в режим с высокоомным сопротивлением нейтрали.

ЛИТЕРАТУРА

  1. 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.
  2. Кужеков С.Л., Хнычев В.А., Корогот А.А., Шарапов А.Н., Шупиков А.А., Бураков И.В., Сенчуков А.А. Предотвращение многоместных повреждений кабельных линий 6–10 кВ средствами релейной защиты и электроавтоматики // Релейная защита и электроавтоматика энергосистем: сборник докладов ХХ конференции, Москва: Научно-инженерное информационное агентство, 2010.
  3. Кужеков С.Л., Хнычев В.А. Предотвращение многоместных повреждений КЛ 6–10 кВ. Автоматизация отключений при однофазных замыканиях на землю // Новости ЭлектроТехники. 2010. № 3(63).
  4. Кужеков С.Л., Хнычев В.А. Предотвращение многоместных повреждений КЛ 6–10 кВ. Автоматизация отключений при однофазных замыканиях на землю // Новости ЭлектроТехники. 2010. № 4(64).
  5. Георгиевский В.Л. Оптимизация режима нейтрали электрической сети: Автореферат диссертации. … канд. тех. наук: 05.14.06. Новосибирск, 1975.
  6. Чень Вэй-Cянь, Чень Хо. Новый способ гашения дуги однофазного короткого замыкания в сетях с изолированной нейтралью // Электричество. 2009. № 1.
  7. Евдокунин Г.А., Корепанов А.А. Выбор способа заземления нейтрали в сетях 6–10 кВ // Электричество. 1998. № 12.
  8. Методические указания по выбору режима заземления нейтрали в сетях напряжением 6–10 кВ дочерних обществ и организаций ОАО «Газпром». СТО ГАЗПРОМ 2-1.11-070-2006.
  9. Правила устройства электроустановок. 7-е изд. М.: ЗАО «Издательство НЦ ЭНАС», 2002.
  10. Манилов А.М. Повышение надежности электроснабжения и электробезопасности при однофазном замыкании на землю в сети 6–10 кВ // Энергетик. 2010. № 2.
  11. ГОСТ 12.1.038-82 ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов. Изменения: 1988. М.: Госкомстандарт, 1982.

© ЗАО «Новости Электротехники»
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Источник