CC BY
114
3. Использование топливно-энергетических ресурсов в Мурманской области / Территориальный орган Федеральной службы государственной статистики по Мурманской области Мурманск. 2015. 49 с.
4. Отчет о НИР. Разработка комплексной программы модернизации объектов теплоснабжения областной и муниципальной собственности в целях оптимизации структуры топливного баланса Мурманской области на 20142020 гг. / НИЦ «Аксиос». 2014. 498 с.
5. Клюкин, А. М. Международное сотрудничество по повышению эффективного управления энергопотреблением в Баренц-регионе / А. М. Клюкин, Н. М. Кузнецов, С. Н. Трибуналов // Труды Кольского научного центра РАН. Энергетика. 2014. № 7 (26). С. 93-97.
6. Клюкин, А. М. Энергетическое обследование - основа эффективного управления энергопотреблением / А. М. Клюкин, Н. М. Кузнецов, С. Н. Трибуналов // Труды Кольского научного центра. Энергетика. 2015 № 2 (28), вып. 10. С. 16-24.
7. Кузнецов Н. М. Направления энергосбережения в жилищно-коммунальном хозяйстве северных городов / Н. М. Кузнецов, В. А. Маслобоев // Наука и инновационные разработки Северу: сб. докл. Междунар.науч.-практ. конф., посвящ. 20-летию Политех. ин-та (филиал) СВФУ им. М.К. Аммосова в г. Мирном, 2014 г., Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2014. С. 174-177.
Сведения об авторах: Клюкин Александр Михайлович
Заместитель директора Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН. Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, Академгородок, д. 21А Эл.почта: kluk@ien.kolasc.net.ru
Кузнецов Николай Матвеевич
Ведущий научный сотрудник лаборатории энергосбережения и возобновляемых источников энергии Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН, к.т.н. Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, Академгородок, д. 21А Эл.почта: kuzn55@mail.ru
Трибуналов Сергей Николаевич
Инженер лаборатории энергосбережения и возобновляемых источников энергии Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН. Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, Академгородок, д. 21 А Эл.почта:ser@ien.kolasc.net.ru
УДК 621.311
П. В. Осипов, Г. П. Фастий, А. С. Карпов, В. В. Ярошевич
АНАЛИЗ РЕЖИМОВ РАБОТЫ НЕЙТРАЛИ СЕТИ 35 КВ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ НАСЕЛЕНИЯ
Аннотация
Выполнен анализ для различных режимов заземления нейтрали сети 35 кВ на одной из действующих подстанций Мурманской области. Приведены результаты расчетов этих режимов. Определен и обоснован наиболее эффективный режим заземления нейтрали, что позволяет повысить электробезопасность населения, а также надежность электроснабжения.
Ключевые слова:
однофазное замыкание, резистор, конденсатор, дугогасящий реактор, нейтраль, подстанции, высоковольтные воздушные линии, электробезопасность, энергоэффективность работы.
P. V. Osipov, G. P. Fastiy, A. S. Karpov, V. V. Yaroshevich
RESEARCH THE DANGERS OF SINGLE-PHASE SHORT CIRCUITS IN 35 KV NETWORKS OF MURMANSK REGION
Abstract
The analysis for a variety of 35 kV network neutral grounding modes at one of the existing substations of the Murmansk region. The calculation results of these regimes. To identify and support the most effective neutral grounding mode, which improves electrical population, as well as the reliability of electricity supply.
Keywords:
single-phase circuit, the resistor, the capacitor, arc suppression reactor, neutral, substations, high-voltage overhead lines, electrical safety, energy efficiency work.
Режим заземления нейтрали сети 6-35 кВ в настоящее время, в основном, выбирается по критерию повышения надежности электроснабжения потребителей. В России в сетях среднего напряжения применяют режимы изолированной нейтрали, заземленной через дугогасящий реактор или через высокоомный резистор [1].
В сети 35 кВ при аварийных режимах возможно возникновение опасного для жизни человека и животных шагового напряжения и появление опасных напряжений прикосновения. Если под линиями располагаются различного рода постройки, то возникает опасность возникновения пожара или поражения электрическим током людей в случае обрыва фазного провода.
Проблема обеспечения безопасности вдоль трасс воздушных линий рассматривается на примере конкретного участка действующей сети 35 кВ Кольской энергосистемы (рис. 1), подключённого к подстанции ПС-150/35/6.
1 сш
2 сш
п
ПС-150/35/6
150 кВ
1 сш
2 сш
35 кВ
М- М-И М-
Рис. 1. Схема подстанции ПС-150/35/6 кВ □ - выключатель включён; □ - выключатель выключен Открытое распределительное устройство 35 кВ подстанции ПС-150/35/6 состоит из первой (1 сш) и второй (2 сш) систем шин, которые в нормальном режиме работают раздельно. К первой системе шин подключены линии М-У1 и М-11, а ко второй системе шин подключены линии М-У11 и М-Ш. По воздушным линиям М-И, М-УШ, М-У1 и М-У11 обеспечивается электроснабжение двух участков сети с подстанциями потребителей. Линии М-1, М-ГУ, М-У обеспечивают резервное питание других подстанций.
В таблице 1 приведены основные характеристики линий 35 кВ, подключенных к подстанции ПС-150/35/6/
Таблица 1
Характеристика линий 35 кВ обследуемого участка
№ ЛЭП Длина, км
п/п по трассе грозотроса
1 М-111/11 2.6 2.6
2 М-1 4.79 4.79
3 М-1У 14.1 7.3
4 М-У 9.9 5.2
5 М-У1/У11 53.4 9.8
Линии 35 кВ рассматриваемого участка сети имеют существенно отличающуюся протяженность - около 54 км и менее 3 км. Основные линии М-111/11 и М-У1/У11 с отпайкой имеют двухцепное исполнение. Линии М-111/11, М-1 расположены полностью на территории города и имеют защиту грозотросом по всей длине. Линии М-У и М-ГУ защищены тросом на 50 %, а двухцепная линия М-У1/У11 защищена тросом только на подходах к подстанциям.
Основным фактором, влияющим на безопасность указанных линий для населения, являются токи короткого замыкания, возникающие при различных нарушениях в сети. Поэтому для снижения опасности этих влияний рассмотрены различные варианты заземления нейтрали силовых трансформаторов на стороне 35 кВ.
Для обеспечения селективности защиты линий при возникновении однофазного замыкания на землю, анализируются следующие виды заземления нейтрали 35 кВ:
1) режим изолированной нейтрали;
2) режим эффективно заземленной нейтрали;
3) режим заземления нейтрали через дугогасящий реактора (ДГР);
4) режим заземления нейтрали через высокоомный резистор;
5) режим заземления нейтрали через конденсатор.
Для сравнения эффективности каждого из режимов заземления нейтрали необходимо определить токи ОЗЗ для каждого вида заземления нейтралей трансформаторов.
Для проведения расчетов токов ОЗЗ в различных режимах заземления нейтрали необходимы предварительные расчеты.
В режимах 3-5 при включении устройства в цепь заземления нейтрали происходит изменение сопротивления контура «нулевой последовательности», т. е. необходимо добавить в сопротивление нейтрали сопротивление устройства, согласно работе [2].
Предположим, что селективность защиты может быть обеспечена, если мы изменим режим нейтрали (т. е. заземлим нейтраль через какое-то устройство) таким образом, чтобы через поврежденную фазу ток шел в точку замыкания и возвращался в заземление нейтрали. При величине этого тока, например в 2 А, режим нейтрали должен меняться. Необходим такой режим, чтобы не было значительного увеличения тока ОЗЗ, и не надо было бы для безопасности линий (не представляющих опасности для населения) менять режим.
Значит, при небольшой величине тока ОЗЗ напряжение в нейтрали в режиме ОЗЗ будет практически равно минус ЭДС, т.е.
еф =
( уСН ^
л/з 1 43
35
= -35 = 20,2 кВ ,
где И™ - линейное напряжение обмотки среднего напряжения.
Тогда сопротивление устройства заземления должно быть для резистора:
Я = 20,2 = 10, 1 кОм. * 2
Индуктивность ДГР будет равна:
= = 10100 = 32
* 2 • п • Г 2 • 3,14 • 50
где f - частота тока.
Емкость конденсатора будет равна:
=-1-=-1-= 0,315 мкФ.
N • 2 • п • f 10100 • 2 • 3,14 • 50
Для расчета тока замыкания с различными вариантами нейтрали рассмотрим однолинейную схему участка сети (рис.2) и схемы замещения по
«прямой и нулевой последовательностям» (рис. 3 и 4), на которых показано контактное сопротивление (ЯК) в точках замыкания.
В дальнейших расчетах рассматриваются три точки замыкания: 1 - в начале линий, 2 - в конце линии М-И, 3 - в конце линии М^1.
• м-п
Е
СИСТ
СИСТ
В-С ^ Т1
нгин
#
©
Як
• м-VI
Ал1_
■сз
© "7
Як
Рис. 3. Схема замещения с сопротивлениями линий по «прямой последовательности»
К1
\гкЪ.
■сз
©
Як
• м-VI
~ло
■сз
© "7
Як
Реактор, конденсатор, резистор.
к
С-Н
Рис. 4. Схема замещения с сопротивлениями линий
по «нулевой последовательности»
В схеме (рис. 4) показаны различные варианты режима нейтрали обмотки 35 кВ силового трансформатора:
• режим изолированной нейтрали (ключи К1 и К2 в разомкнутом состоянии);
• режим эффективного заземления нейтрали (К1 - замкнут, К2 - разомкнут);
• режим заземления нейтрали через заземляющее устройство - реактор, высокоомный резистор или конденсатор (К2 - замкнут, К1 - разомкнут).
Расчет будет проводиться с различными сопротивлениями в точках замыкания: принимаем ЯК, равными 1 Ом, 30 Ом, 100 Ом и 1000 Ом:
• 1 Ом соответствует замыканиям в пределах контура подстанций или на подходах, где имеется связь с контуром подстанции;
• 30 Ом и 100 Ом соответствуют замыканиям на опорах линий;
• 1000 Ом соответствует плохому контакту с землей в случаях набросов на провода или обрывов провода с падением на землю.
Сопротивление трансформатора по «прямой последовательности» будет отличаться от сопротивления трансформатора «нулевой последовательности» согласно работе [3]. В сопротивление трансформатора по «прямой последовательности» будут входить сопротивления обмоток высокого и средних напряжений с индуктивным сопротивлением между этих двух обмоток, а сопротивление трансформатора по «нулевой последовательности» включает в себя активные сопротивления обмоток среднего и низкого напряжений с индуктивным сопротивлением между этих обмоток.
Согласно [4] определены сопротивления трансформатора «прямой и нулевой последовательности»:
Сопротивление трансформатора «прямой последовательности»:
7 В-С _ р ВН -тлСИ у ВН -Сн
Сопротивление трансформатора «нулевой последовательности»:
ус-н _ у; ен г?нн усн-нн
^ 'ТО — ^^^^ I I ^
Расчет сопротивления ZС-Н будет применяться только для режима
с заземленной нейтралью. Сопротивление «нулевой последовательности» для режима заземления нейтрали через ДГР, высокоомный резистор, конденсатор будет суммироваться с сопротивлением подключающего к нейтрали устройства, заземляющего нейтраль.
Для режима заземления нейтрали через ДГР сопротивление «нулевой последовательности» определено по формуле: у дгр у с-н
А) - ¿то + -К 1 • ^ '
где LN - индуктивность ДГР.
Для режима заземления нейтрали через высокоомный резистор сопротивление «нулевой последовательности» определено по формуле:
•Я — 7 С-н -4- т? ^0 - 7Т0 + RN ,
где RN - сопротивление резистора.
Для режима заземления нейтрали через конденсатор сопротивление «нулевой последовательности» определено по формуле:
7 С - 7 С-н +_1_
^0 - 7Т0 + г. п '
]2 •я f • СN
Сопротивление системы приведено к стороне 35 кВ 7 - 7 • К
7СИСТ 7ПС КТР ,
где 77пс - сопротивление питающей сети [4], КТР - коэффициент трансформации.
Для нахождения тока замыкания при замыкании в начале и в конце линии необходимо знать суммарные значения сопротивления «прямой», «нулевой последовательности» в начале и конце линии.
Вариант замыкания в начале линии. Суммарное сопротивление «прямой последовательности» в начале линии для сети с эффективно заземленной нейтралью и нейтралью, заземленной через устройство:
Х7н - 7 4- 7В-С д. П
Ъ1 - ^сист + ЪТ1 + Ли,
где Rкl - сопротивление в точке замыкания.
Суммарное сопротивление «нулевой последовательности» в начале линии для сети с эффективно заземленной нейтралью:
V 7н - 7С-Н+Р
/ , 70 - 7Т0 + ЯК1 .
Суммарное сопротивление «нулевой последовательности» в начале линии для сети с заземленной нейтралью через устройство:
//7о - 70 + ЯК1 ,
где ЪЦ - сопротивление «нулевой последовательности» ДГР, резистора или конденсатора.
Вариант замыкания в конце линии. Суммарное сопротивление «прямой последовательности» в конце линии для сети с эффективно заземленной и заземленной через устройство нейтралью:
Е7 к _ 7 7 В-С 7 М-1
71 - 7СИСТ + 7Т1 + 7Л1 + ЯК1 , 7 м-1 „ . „
где 7Л1 - сопротивление «прямой последовательности» 1-й линии.
Суммарное сопротивление «нулевой последовательности» в конце линии для сети с эффективно заземленной нейтралью:
у7К _ 7С-н , 7
/70 - 7Т0 + 7Л0 + ЯК1 ,
А М-1 „ . „
где 2Л0 - сопротивление «нулевой последовательности» 1-й линии.
Суммарное сопротивление «нулевой последовательности» в конце линии для сети с заземленной нейтралью через устройство:
X 2 0 = 2 0 + 2 ЛО + ^ К1 •
Зная ЕФ и суммарные сопротивления заземления по «прямой» и «нулевой последовательностям», определены токи однофазного заземления на землю.
Ток ОЗЗ в начале линии находится по формуле: А н _ 3'Е Ф
1033 - 2-х2Н2г
Ток ОЗЗ в конце линии находится по формуле:
;К
3 • E.
1033 = 2 •z Z КZ К' Зная ток ОЗЗ, определим напряжение в точки замыкания по формуле:
UK — 1озЗ • RKi-
Для определения тока ОЗЗ в сети с изолированной нейтралью находим составляющие тока (емкостного), определяемые емкостями фаз на землю элементов сети - воздушных линий. Расчет выполняем по формуле:
!отЗ — 3Cm-I • иФ ,
где ю - круговая рабочая частота; СМ-1 - емкость i-й фазы на землю; иФ - фазное напряжение на землю.
Результаты расчётов составляющих тока ОЗЗ по приведенной формуле для линии М-VI (VII) и М-II (III) представлены в таблице 2.
Таблица 2
Результаты расчетов составляющих тока ОЗЗ
№ ЛЭП Длина ЛЭП, км Марка провода Ток однофазного замыкания на землю, А
1 сш 2 сш
М-VI 53.4 АС-120/19 7.7
М-VII 53.4 АС-120/19 - 7.7
М-П 2.6 АС-185/24 - 0.38
М-Ш 2.6 АС-185/24 0.38 -
Суммарный ток ОЗЗ Позз=8.08 Позз=8.08
Для наглядности распределения составляющих тока замыкания на землю в режиме изолированной нейтрали на участке 35 кВ с линиями М-У1 и М-11 приведен участок схемы с нанесением полученных значений токов (рис. 5).
Следует отметить, что трансформаторы тока земляной защиты регистрируют сумму токов в трехфазной линии. Так как сумма рабочих токов, замыкающихся в направлениях «прямой» и «обратной последовательностей», дает ноль, то результатом регистрации является сумма токов, протекающих по «нулевой последовательности», т. е. в направлении фаза - земля. При этом по поврежденной фазе протекает полный ток однофазного замыкания от питающего трансформатора в точку замыкания, а по неповрежденным фазам в обратном направлении протекают ток, обусловленный линейными напряжениями на этих фазах и емкостной проводимостью этих фаз на землю, т. е. составляющая тока ОЗЗ, которая определяется емкостными параметрами этой линии.
замыкание на линии М—У1
замыкание на линии М-11
[V СуИ
1озз = 8,08 А'
Сп = 0,38 А
М-11
Ф
1озз = 8,08 А
5 5
т(1) _ 7 7 А 1М-У1 _ А
М-У1
1(31) _ 8,08 А
/
Тозз _ 8,08 А| ТТОЗЗ _ 8,08 А
5 5
С, _0,38 а|
М-11
1((1) _ 8,08 А I
Т1(1)
I тМ-У1 М-УТ
1сш 35 кВ
1сш 35 кВ
Рис. 5. Распределение составляющих емкостного тока однофазного замыкания на землю участка, подключенного к 1 сш 35 кВ подстанции ПС-150/35/6
Из приведенных на рис. 5 результатов расчетов распределения токов видно, что трансформаторы тока земляной защиты при замыкании на линии М-У1 будут регистрировать суммарный ток «нулевой последовательности» 0.38 А и на линии М-11 ток 0.38 А, что достаточно мало для срабатывания защиты.
При замыкании на линии М-11 трансформаторы тока земляной защиты будут регистрировать суммарный ток «нулевой последовательности» на линии М-У1 - 7.7 А и на линии М-11 - 7.7 А.
Следовательно, защиту по величине тока «нулевой последовательности» можно выполнить только для линии М-11. Например, при уставке защиты по току «нулевой последовательности» 2 А линия М-У1 будет отключена защитой при замыкании на линии М-11.
Для остальных режимов заземления нейтралей, используя выше приведенные формулы, определены токи и напряжения замыкания при замыканиях в начале и в конце линий М-У1 и М-11. По полученным данным, для линии М-У1 построены графики изменения тока короткого замыкания одной фазы и напряжений от сопротивления заземления в точке замыкания для вариантов замыкания в начале и конце линий М-У1 и М-11, так как она самая длинная.
Для эффективно заземленной нейтрали построены графики зависимости тока ОЗЗ и напряжения при разных значениях сопротивления заземления в точке замыкания от 1 до 1000 Ом (рис. 6, 7).
1озз,к.а
1 10 100 Еж. Ом 1х103
Рис. 6. Зависимость тока ОЗЗ от сопротивления заземления в точке замыкания
Г
пг
It
0 200 «0 600 S00 Еж. Ом Ь-Ю3
Рис. 7. Изменение напряжения в зависимости от сопротивления заземления в точке замыкания
Зависимости, представленные на рис. 6 и 7 показывают, что:
1) величина тока замыкания составляет единицы килоАмпер, т. е. очень велика. Лишь при сопротивлении 100 Ом становится менее 1кА и при 1000 Ом снижается до 20 А;
2) защиту от однофазных замыканий можно применять по величине тока, значительно превышающего рабочий, т.е. сотни Ампер или килоАмпер. Но такая защита от обрыва провода не сработает при большом значении контактного сопротивления;
3) при малой величине сопротивления в точке замыкания - величина тока КЗ существенно зависит от места замыкания;
Учитывая пункты 1-3, можно сделать вывод, что настройка эффективной защиты на отключение короткого замыкания может иметь некоторые трудности - зависимость от удаления точки повреждения и от сопротивления в точке замыкания, согласно [5].
4) напряжение в точке замыкания достигает десятков киловольт, т. е. представляет опасность поражения током;
5) при сопротивлении заземления ЯК в 30 Ом и коротком замыкании в начале линии (рис. 4, узел 1) напряжение в точке замыкания почти 20 кВ, а при замыкании в конце линии (рис. 4, узел 2 или 3) - 8 кВ;
6) при сопротивлении заземления ЯК в 1 Ом (замыкание в пределах контура подстанций или на подходах) напряжение вблизи питающей подстанции (рис. 4, узел 1) превышает 3 кВ, а при замыкании в конце линии (рис. 4, узел 2 или 3) 100 В, т. е. напряжения являются опасными даже при замыканиях на контур подстанции;
Следовательно, режим эффективно заземленной нейтрали может сопровождаться опасными напряжениями и опасностью электропоражения при возможных задержках срабатывания защиты.
Для изучения возможности применения заземления нейтрали обмотки 35 кВ питающих трансформаторов подстанции ПС-150/35/6 через ДГР выбрана индуктивность реактора 32 Гн, при которой в нейтрали при ОЗЗ возникает ток в 2 А.
62 1озз, А
5 8---
О 200 4Ю 600 800 &с.0м МО3
Рис. 8. Изменение тока ОЗЗ в зависимости от сопротивления заземления в точке замыкания
О Ш «О 600 Ш 1: ш5
--J. Ом
Рис. 9. Зависимость изменения напряжения от сопротивления заземления в точке замыкания
Из графика на рис. 8 можно увидеть, что величина тока ОЗЗ составляет чуть больше 6 А, при сопротивлении ЯК более 100 Ом уменьшится незначительно, а при 1000 Ом до 5.86-5.88 А. В поврежденной линии ток «нулевой последовательности» в неповрежденных фазах находится в противофазе с током замыкания. Поэтому трансформатор тока земляной защиты зарегистрирует разницу между этими токами. Так для М-У1 будет зарегистрирован ток 7.7-(5.86^6.1) = 1.64^1.6 А, что не позволяет выполнить защиту этой линии.
Из рисунка 9 видно, что:
1) напряжение в точке замыкания практически не зависит от места замыкания;
2) напряжение может достигать 6 кВ (очень опасно при высоком сопротивлении заземления);
3) при сопротивлении заземления 100 Ом напряжение достигает 600 В;
4) относительно небольшое напряжение 183 В в точке замыкания обеспечивается лишь при сопротивлении заземления 30 Ом.
Следовательно, режим заземления нейтрали через реактор имеет преимущество - снижение тока ОЗЗ, что способствует самоликвидации ОЗЗ.
Однако при этом эффективная защита линии М-У1 не обеспечивается по величине регистрируемого тока «нулевой последовательности». При недокомпенсации емкостного тока ОЗЗ регистрируемый ток «нулевой последовательности» также имеет емкостной характер, то есть защита не сработает на отключение.
Аналогичный анализ был произведен для варианта заземления нейтрали через конденсатор с емкостью 0.32 мкФ, при которой в нейтрали при ОЗЗ возникает ток в 2 А. Результаты приведены на рис. 10 и 11.
Рис. 10. Изменение тока ОЗЗ в зависимости от сопротивления заземления в точке замыкания
Рис. 11. Зависимость изменения напряжения от сопротивления заземления в точке замыкания
Из графика на рис. 10 можно увидеть, что величина тока ОЗЗ при сопротивлении заземления от 1 до 1000 Ом в точке замыкания меняется в пределах 10.1-9.5 А.
В этом режиме заземления нейтрали ток, регистрируемый защитой линии М-У1 при замыкании на ней, составляет 9.5^10.1-7.7 = 1.8^2.4 А, и при этом изменится характер зарегистрированного тока - он станет индуктивным относительно напряжения нейтрали (напряжения «нулевой последовательности»), т.е. имеется возможность применения защиты. Однако этот положительный эффект сопровождается увеличением тока ОЗЗ, что ухудшает условия самоликвидации однофазных замыканий.
На графике напряжения (рис. 11) видно, что:
1) напряжение в точке замыкания практически не зависит от места замыкания;
2) напряжение может достигать 10 кВ при сопротивлении заземления в точке замыкания 1000 Ом (очень опасно при высоком сопротивлении заземления);
3) при сопротивлении заземления 100 Ом напряжение достигает 1000 В;
4) относительно небольшое напряжение 30 В в точке замыкания обеспечивается лишь при сопротивлении заземления около 10 Ом.
При использовании в нейтрали трансформатора высокоомного резистора, значение которого составило 10.1 кОм для протекания тока ОЗЗ, равного 2 А. Соответствующие графики тока и напряжения приведены на рис. 12 и 13.
Вн ачалс линии
Е конце линии
о ж ш ао т Ех,Ом ыа*
Рис. 12. Изменение тока ОЗЗ в зависимости от сопротивления заземления в точке замыкания
О 200 да 600 800 1x10*
Ек, Ом
Рис. 13. Зависимость изменения напряжения от сопротивления заземления в точке замыкания
Из графика на рис. 12 видно, что величина тока ОЗЗ при сопротивлении заземления от 1 до 1000 Ом в точке замыкания меняется в пределах 8.3^8.4 А.
В этом режиме заземления нейтрали ток, регистрируемый защитой линий М-У1 при замыкании на ней, составляет 8.3^8.4-7.7 = 0.6^0.7 А, т.е. может быть недостаточен для чувствительности защиты и при этом может меняться характер зарегистрированного тока. В этом варианте заземления нейтрали применение защиты представляет трудность. Возможно, для ее применения потребуется уменьшение сопротивления резистора в нейтрали с соответствующим увеличением его мощности.
Из графика на рис.13 видно следующее:
1) напряжение в точке замыкания практически не зависит от места замыкания;
2) напряжение может достигать «10 кВ при сопротивлении заземления в точке замыкания 1000 Ом (очень опасно при высоком сопротивлении заземления);
3) при сопротивлении заземления 100 Ом напряжение достигает 1000 В;
4) относительно небольшое напряжение 20 В в точке замыкания обеспечивается лишь при сопротивлении заземления около 10 Ом.
Вывод
В результате анализа вариантов заземления нейтрали 35 кВ силового трансформатора подстанции ПС-150/35/6 можно сделать вывод, что в режимах заземления нейтрали для рассмотренного участка сети 35 кВ ПС-150/35/6 через реактор, конденсатор или высокоомный резистор напряжение в точке замыкания практически не зависит от места замыкания. При этом напряжение может достигать 10 кВ при сопротивлении заземления в точке замыкания 1000 Ом (очень опасно при высоком сопротивлении заземления). При сопротивлении заземления 100 Ом напряжение достигает 1000 В. Относительно небольшое напряжение в точке замыкания обеспечивается лишь при сопротивлении заземления около 10 Ом.
Из всех режимов наиболее эффективный -- это режим заземления нейтрали через конденсатор. Для рассматриваемой подстанции защита от опасных напряжений может быть обеспечена на линиях М-У1 с помощью
перевода режима заземления нейтрали трансформаторов ПС-150/35/6 в режим заземления через конденсатор емкостью около 0.3 мкФ и применения защиты для автоматического отключения замыканий на линии.
Литература
1. Невретдинов, Ю. М. Исследования опасности однофазных замыканий в сети 35 кВ Мурманского региона / Ю. М. Невретдинов, Г. П. Фастий, А. Н. Данилин, В. В. Колобов, В. Н. Селиванов, П. И. Прокопчук // Труды Кольского научного центра РАН. Энергетика. 2016. Вып.12. С. 7-15.
2. Вильгейм, Р. Заземление нейтрали в высоковольтных системах / Р. Вильгейм, М. Уотерс. М.: Госэнергоиздат, 1959. 415 с.
3. Вайнштейн, Р. А. Режимы заземления нейтрали в электрических системах: Учебник Томского политехнического университета / Р. А. Вайнштейн, Н. В. Коломиец, В. В. Шестакова. Томск: Изд-во ТПУ, 2010. С.106-107.
4. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию / под общ. ред. А. А. Федорова. М.: Энергоатомиздат, 1986. Т. 1. 568 с.
5. Издельчик В. И. Электрические системы и сети. М.: Энергоатомиздат, 1989. 592 с.
Сведения об авторах: Осипов Павел Владимирович
Магистрант Мурманского арктического государственного университета (МАГУ) Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, ул. Лесная, д. 29 Фастий Галина Прохоровна
научный сотрудник лаборатории высоковольтной электроэнергетики и технологии Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН. Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, мкр. Академгородок, д. 21А, эл.почта: fastiv@ien.kolasc.net.ru
Карпов Алексей Сергеевич,
старший научный сотрудник лаборатории электроэнергетики и электротехнологии Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН. Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, мкр. Академгородок, д. 21А, эл. почта: info@ien.kolasc.net.ru
Ярошевич Вера Васильевна,
научный сотрудник лаборатории электроэнергетики и электротехнологии Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН. Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, мкр. Академгородок, д. 21А, эл. почта: varoshevich_vera@mail.ru
УДК 621.315.17
В. Г. Гольдштейн, В. Д. Можаев
О ПРОБЛЕМАХ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГОСИСТЕМ МЕГАПОЛИСОВ В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ И В БЛИЖАЙШЕЙ ПЕРСПЕКТИВЕ
