у. /, • /лу/ .    ЭИСг1 t I ПЛИ п ,7/1    nwrnnyn    л

01 ленэнерго

МЛ74/ СмТ-ПгткбюС штаив» to<I»'W)» 1

ПРИКАЗ

О введении в действие СТО 18-2013 «Руководящие указания по выбору режима заземления нейтрали в электрических сетях напряжением 6-35 кВ»

В рамках реализации договора НИР от 09.02.2012г. № 511-02-8-12/12-1947 и выполнения решения НТС ОАО «Ленэнерго» от 26.03.2013г. № 2,

ПРИКАЗЫВАЮ:

1.    Ввести в действие стандарт организации ОАО «Ленэнерго» СТО 18-2013 «Руководящие указания по выбору режима заземления нейтрали в электрических сетях напряжением 6-35 кВ» (далее - Стандарт) согласно Приложению № 1.

2.    Директорам филиалов ОАО «Ленэнерго», заместителю генерального директора по техническим вопросам - главному инженеру:

2.1.    Руководствоваться данным Стандартом при выборе режима заземления нейтрали

городских кабельных распределительных сетей напряжением 6,    10    и    35    кВ

ОАО «Ленэнерго», выборе технических средств по регулированию режима заземления нейтрали сети и обосновании основных параметров технических средств.

2.2.    Использовать Стандарт при проектировании новых электроустановок, а также при проведении реконструкции и модернизации действующих систем электроснабжения.

2.3.    Распространить действие Стандарта на все объекты электроснабжения городских кабельных распределительных сетей ОАО «Ленэнерго», в число которых входят питающие и распределительные сети, распределительные устройства напряжением 6, 10 и 35 кВ, а также распределительные сети 6, 10 и 35 кВ, принадлежащие сторонним производственным и энергетическим организациям, имеющие общие с сетями ОАО «Ленэнерго» границы бала

3. Контроль исполнения на<    -аю    на    заместителя    генерального

директора по техническим вопрс    а    Артемьева    М.С.

Генеральный директор

10

устройства для высокоомного или низкоомного резистивного заземления нейтрали. В этой связи возникает необходимость разработки руководящего документа, определяющего режим заземления нейтрали в распределительных сетях напряжением 6, 10 и 35 кВ ОАО «Ленэнерго».

5.5    Разработанный Стандарт не отменяет действие норм ПУЭ, однако, в части выбора режима заземления нейтрали городских кабельных распределительных сетей различного назначения, структуры и параметров оборудования для регулирования режима заземления нейтрали, являются уточняющим документом.

5.6    Рекомендации    по    определению режима    заземления    нейтрали

городских кабельных распределительных сетей напряжением 6 и 10 кВ ОАО «Ленэнерго», а также выбору технических средств по регулированию режима заземления нейтрали сети 6 и 10 кВ и обоснованию основных параметров технических средств приведены в Разделе 7.

5.7    Рекомендации    по    определению режима    заземления    нейтрали

распределительных кабельных сетей напряжением 35 кВ ОАО «Ленэнерго», а также выбору технических средств по регулированию режима заземления нейтрали сети 35 кВ и обоснованию основных параметров технических средств приведены в Разделе 8.

5.8    Рекомендации    по    настройке устройств    релейной защиты и

автоматики от 033 в сетях 6-35 кВ, методики расчета уставок токовых защит нулевой последовательности и настройки устройств РЗиА в сетях с резистивным заземлением нейтрали, особенности выбора мощности трансформатора заземления нейтрали и расчета фактического тока в цепи нейтрали для подключения низкоомного резистора, а также технические характеристики высоковольтных резисторов для    заземления    нейтрали

приведены в приложениях к Стандарту.

6 Механизм возникновения луговых перенапряжений

6.1    Возникновение дуговых перенапряжений наиболее вероятно при перемежающейся дуге и при сравнительно небольших токах 033, как правило, не превышающих 10 А. Значение амплитуды перенапряжений при этом может достигать 3,5-3,8 фазного напряжения (/ф.

6.2    Параметры переходного процесса при возникновении однофазного дугового замыкания в сети с изолированной и заземленной нейтралью через ДГР определяются емкостью фаз на землю, индуктивными сопротивлениями источника питания, параметрами ДГР, а также сопротивлением дуги.

6.3    Основными факторами, определяющими максимум перенапряжений при 033, являются: мгновенное значение напряжения на аварийной фазе в момент первичного зажигания дуги, момент погасания дуги и напряжение повторного зажигания дуги.

6.4    Повышение перенапряжений при дуговом замыкании на землю обусловлено тем, что вторичный пробой происходит при ненулевом значении напряжения на нейтрали сети, которое зависит от условий гашения дуги после первого пробоя и составляет (0,5-1,4)-(/ф. Максимальные величины перенапряжений возникают, если наблюдается погасание дуги при первых переходах через нулевое значение свободной составляющей тока дуги. При быстром погасании дуги происходит заряд емкостей неповрежденных фаз до напряжения, превышающего фазное, и появляется напряжение на нейтрали. Последующие зажигания дуги в момент максимума напряжения аварийной фазы приводят к поэтапному нарастанию напряжения (эскалации напряжения) на нейтрали и к перенапряжениям на неповрежденных фазах.

6.5    Эскалация перенапряжений и увеличение напряжения повторных пробоев происходит при быстром восстановлении электрической прочности после погасания дуги.

6.6    Для изоляции кабелей и трансформаторов кратковременное увеличение электрической прочности характерно в начальной стадии процесса

12

за счет выдувания дуги из узкого канала в поврежденной изоляции с последующим понижением напряжения пробоя при выгорании изоляции в месте повреждения.

6.7 На длительность горения дуги и условия ее гашения оказывают существенное влияние переходное сопротивление в месте горения дуги, вид диэлектрика, непосредственно контактирующего с дуговым каналом, интенсивность ее охлаждения, давление в зоне горения дуги, возможность ее растяжения и др.

7 Г ородские кабельные распределительные сети 6 и 10 кВ

7.1    Высокоомное резистивное заземление нейтрали сети 6 и 10 кВ

7.1.1    Главной целью высокоомного резистивного заземления нейтрали сети является ограничение дуговых перенапряжений и феррорезонансных явлений (в основном в трансформаторах напряжения - ТН) при одновременном обеспечении длительной работы сети с 033 на время поиска и отключения поврежденного присоединения оперативным персоналом.

7.1.2    Снижение напряжения на нейтрали и ограничение перенапряжений при дуговом замыкании на землю достигается за счет уменьшения постоянной времени разряда емкостей здоровых фаз во время бестоковой паузы /ц с помощью специально установленного резистора Ry (рисунок 7.1), обеспечивающего уменьшение активного сопротивления цепи протекания тока нулевой последовательности.

7.1.3    Резистор Ry может быть подключен к сети двумя способами:

Первый способ - с помощью трансформатора со схемой соединения

обмоток Y0/A. Резистор включается между нулевой точкой обмотки высокого напряжения ТЗН и контуром заземления (рисунок 7.1а).

Второй способ - с помощью специального фильтра нулевой последовательности (ФНП), который представляет собой трехфазный

13

трансформатор, не имеющий низковольтной вторичной обмотки. Резистор включается между нулевой точкой обмотки высокого напряжения ФНП и контуром заземления (рисунок 7.16).

7.1.4 В сетях 6 и 10 кВ предпочтительными являются варианты подключения резистора к нейтрали с помощью специальных фильтров нулевой последовательности. При этом мощность устройств определяется исходя из необходимости длительной работы в режиме однофазного замыкания и обеспечения апериодического процесса разряда емкости фаз в течение бестоковой паузы /ц.

а)    б)

Рисунок* 7.1 - Схемы подключения резистора к нейтрали сети

7.1.5 Для обеспечения полного разряда емкостей фаз за время /п, равного 0,008 - 0,010 с, сопротивление резистора выбирают из условия, чтобы активная составляющая тока замыкания на землю 1ц была равна или больше емкостной составляющей /с

/.а/с    (^?1)

Исходя из этого условия, сопротивление резистора для схемы на рисунке 7.1а, Ом, вычисляют по формуле

(7.2)

где Umi ~ линейное напряжение стороны высшего напряжения трансформатора. В;

1с - емкостный ток 033, А;

7.1.6 Расчетную мощность трансформатора заземления нейтрали и резистора R\, S, ВЛ, вычисляют по формуле

S*U²m/QRy)    (7-3)

Значение тока //?, протекающего через резистор при 033 для схемы на рисунке 7.1а, вычисляют по формуле

л/3 */? _v

Ток /¹' в месте 033 равен геомегрической сумме емкостного тока сети и активного тока, создаваемого устройством заземления нейтрали. Значение тока / ^и. А, вычисляют по формуле

<⁷-⁵>

и с учетом формулы (1.1)

/^П) >л/2 • /₍.    (7-6)

7.1.7 При увеличении сопротивления резистора по сравнению со значением, вычисленным по формуле (7.2), напряжение на нейтрали за время бестоковой паузы снижается не до нуля, а до конкретной величины, что приводит к увеличению уровня дуговых перенапряжений.

7.2 Низкоомное резистивное заземление нейтрали сети 6 и 10 кВ

7.2.1 Главной целью применения низкоомного резистивного заземления нейтрали сети является быстрое и селективное отключение 033 релейной защитой и максимальный охват обмоток трансформаторов защитой от 033

2

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения стандарта организации - ГОСТ Р.1.4-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Стандарты организаций. Общие положения».

Сведения о стандарте

1    РАЗРАБОТАН ОАО «НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЦЕНТР ЕДИНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ» (ОАО «НТЦ ЕЭС»).

2    УТВЕРЖДЁН И ВВЕДЁН В ДЕЙСТВИЕ приказом ОАО «Ленэнерго» от 25.06.2013 г. №334.

3    ВВЕДЁН ВПЕРВЫЕ.

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведён, тиражирован и распространён в качестве официального издания без разрешения ОАО «Ленэнерго» 3

Содержание

1    Назначение и область применения.......................................................................4

2    Нормативные ссылки............................................................................................5

3    Термины и определения........................................................................................6

4    Обозначения и сокращения..................................................................................8

5    Общие положения.................................................................................................9

6    Механизм возникновения дуговых перенапряжений........................................11

7    Городские кабельные распределительные сети 6 и    10 кВ................................12

7.1    Высокоомное резистивное заземление нейтрали сети 6 и    10    кВ...................12

7.2    Низкоомное резистивное заземление нейтрали сети 6 и 10 кВ.....................14

7.3    Заземление нейтрали сети 6 и 10 кВ через дугогасящий реактор.................18

7.4    Комбинированное заземление нейтрали сети 6 и 10 кВ................................19

7.5    Рекомендуемые режимы заземление нейтрали сетей напряжением 6 и

10 кВ........................................................................................................................22

8    Кабельные распределительные сети 35 кВ........................................................24

8.1    Общие положения............................................................................................24

8.2    Выбор сопротивления резистора при низкоомном заземления нейтрали.....26

8.3    Способы подключения резисторов в нейтраль сети 35 кВ. Выбор

трансформаторов заземления нейтрали................................................................27

Библиография.........................................................................................................30

Приложение А........................................................................................................32

Рекомендации по настройке устройств релейной защиты и автоматики от 033

в сетях 6-35 кВ........................................................................................................32

Приложение Б.........................................................................................................39

Особенности выбора мощности трансформатора заземления нейтрали и расчет

фактического тока в нейтрали для подключения низкоомного резистора.........39

Приложение В........................................................................................................42

Методики расчета уставок токовых защит нулевой последовательности и

настройки устройств РЗиА в сетях с резистивным заземлением нейтрали........42

Приложение Г.........................................................................................................56

Технические характеристики высоковольтных резисторов для заземления

нейтрали..................................................................................................................56

Лист ознакомления.................................................................................................76

1 I In значение и область применения

1.1    Настоящий Стандарт определяет состояние нейтрали городских

кабельных распределительных сетей напряжением 6, 10 и 35 кВ (далее - сети 6,    10 и 35 кВ) ОАО «Ленэнерго», выбор технических средств по

регулированию режима заземления нейтрали сети и обоснование основных параметров технических средств.

1.2    Настоящий Стандарт предназначен для использования при проектировании новых электроустановок, а также при проведении реконструкции и модернизации действующих систем электроснабжения.

1.3    Действие настоящего Стандарта распространяется на все объекты

электроснабжения городских кабельных распределительных сетей ОАО «Ленэнерго», в число которых входят питающие и распределительные сети, распределительные устройства напряжением 6, 10 и 35 кВ, а также распределительные сети 6,    10    и    35    кВ,    принадлежащие    сторонним

производственным и энергетическим организациям, имеющие общие с сетями ОАО «Ленэнерго» границы балансовой принадлежности.

1.4    При электроснабжении объектов городской кабельной распределительной сети ОАО «Ленэнерго» от сетей 6, 10 и 35 кВ сторонних энергетических компаний, реализация режимов заземления нейтрали сетей и использование соответствующих технических средств для осуществления этих режимов, предусмотренных нормами настоящего Стандарта, должны быть согласованы с соответствующими службами предприятий энергосистем.

1.5    Положения настоящего Стандарта являются обязательными для всех производственных организаций, имеющих общие с сетями ОАО «Ленэнерго» границы балансовой принадзежности, и организаций, осуществляющих проектирование, строительство, реконструкцию и эксплуатацию объектов электроснабжения ОАО «Ленэнерго».

5

2 Нормативные ссылки

В тексте настоящего Стандарта использованы ссылки на следующие нормативные документы:

СО 153-34.20.120-2003 Правила устройства электроустановок 7-е издание. (Приказ Минэнерго РФ от 30.06.2003 №264)

6

3 Термины и определения

В тексте настоящего Стандарта использованы термины и их определения, соответствующие стандарту ГОСТ 24291-90, других нормативных документов, а именно:

бестоковая пауза - интервал времени, при дуговом замыкании, между моментом погасания дуги и ее повторным зажиганием;

высокоомное резистивное заземление нейтрали сети -преднамеренное электрическое соединение нейтрали сети с заземляющим устройством через высокоомный резистор, который создает активный ток с целью обеспечения длительной работы сети с однофазным замыканием на землю (на время поиска и отключения поврежденного присоединения оперативным персоналом) без перенапряжений и феррорезонансных явлений;

Примечание - заземляющий трансформатор и резистор должны быть рассчитаны на длительный режим работы

дуговое перенапряжение - перенапряжение, возникающее в сети при неустойчивом (перемежающемся) горении дуги в месте повреждения;

дуговое замыкание на землю - замыкание на землю, сопровождающееся неустойчивым горением дуги в месте повреждения;

заземление нейтрали сети через дугогасящнй реактор -преднамеренное электрическое соединение нейтрали сети с заземляющим устройством через дугогасящий реактор, который создает индуктивный ток с целью компенсации емкостного тока в месте однофазного замыкания на землю («компенсированная нейтраль»);

Примечание - Применение дугогасящего реактора осуществляется при превышении током однофазного замыкания на землю значений, нормируемых ПУЭ.

компенсация тока однофазного замыкания на землю - компенсация емкостной составляющей тока однофазного замыкания на землю за счет подключения к нейтрали дугогасящего реактора;

7

направленная токовая защита от однофазных замыканий на землю - защита, реагирующая на ток и напряжение нулевой последовательности, а также электрический угол между ними. Защита подключается к фильтру токов и фильтру напряжения нулевой последовательности;

ненаправленная токовая защита от однофазных замыканий на землю - защита, реагирующая на ток нулевой последовательности. Защита подключается к фильтру токов нулевой последовательности;

низкоомное резистивное заземление нейтрали сети - преднамеренное электрическое соединение нейтрали сети с заземляющим устройством через низкоомный резистор, который создает активный ток с целью ограничения дуговых перенапряжений, быстрого и селективного отключения однофазного замыкания на землю и максимального охвата обмоток трансформаторов защитой от однофазного замыкания на землю;

Примечание - заземляющий трансформатор и резистор выбираются для кратковременного режима работы.

питающая линия - линия, питающая распределительный пункт от центра питания;

перемежающаяся дуга - дуга, имеющая неустойчивый характер горения, сопровождающийся многократными зажиганием и гашением;

распределительная линия - линия, питающая ряд трансформаторных подстанций от центра питания или распределительного пункта;

режим заземления нейтрали сети - способ устройства нейтрали сети, при котором    нейтраль либо изолирована, либо в нее включено

дополнительное оборудование: реактор, резистор или их комбинация, изменяющее величину тока однофазного замыкания на землю;

резистивное заземление нейтрали сети — преднамеренное электрическое    соединение нейтрали генератора или специального

заземляющего трансформатора с заземляющим устройством через активное

8

сопротивление с целью подавления дуговых перенапряжений и феррорезонансных явлений при однофазном замыкании на землю;

резонансное заземление нейтрали - заземление нейтрали, при котором индуктивный ток дугогасящего реактора равен емкостному току сети;

феррорезонансные явления - перенапряжения и сверхтоки в обмотках трансформаторов напряжения (ТН), возникающие в результате насыщения стали ТН и резонансных явлений.

4 Обозначения и сокращения

автоматический ввод резерва

автоматическое повторное включение

воздушные линии

высшее напряжение

дугогасящий реактор

закрытое распределительное устройство

Контактор

кабельные линии

максимальная токовая защита

однофазное замыкание (дуговое или «металлическое») нелинейный ограничитель перенапряжений грансформатор для заземления нейтрали трансформатор тока нулевой последовательности фильтр нулевой последовательности шунтирующий низковольтный резистор

5 Общие положения

5.1    Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) [1] установлен режим эксплуатации электрических сетей напряжением 6, 10 и 35 кВ с изолированной нейтралью, с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, или с нейтралью, заземленной через резистор.

5.2    Наиболее распространенный вид повреждений в таких сетях -однофазные замыкания на землю, сопровождающиеся перемежающейся дугой и составляющие более 70 %. Возникающие при этом дуговые перенапряжения кратностью до (3-г4)*£/ф и более опасны для электрооборудования и, в первую очередь, для кабелей и трансформаторов напряжения [2,3,5-7].

5.3    В настоящее время в системах электроснабжения жилых зданий города, крупных промышленных объектов и социально-культурных учреждений кабельные сети напряжением 6, 10 и 35 кВ работают в основном с изолированной и компенсированной нейтралью. Релейная защита от однофазных замыканий на землю в таких сетях в основном не способна селективно обнаружить и (или) отключить аварийное присоединение и выполняется с действием на сигнал. При этом вся сеть на время поиска повреждения длительно находится под воздействием дуговых перенапряжений. Поиск поврежденного присоединения требует значительных затрат времени, людских и материальных ресурсов. Предельно высока вероятность дальнейшего развития аварии в виде двойных замыканий на землю, что приводит к отключению нескольких присоединений и к существенному недоотпуску электроэнергии потребителям.

5.4    В настоящее время в России отказ от режима изолированной нейтрали в сетях напряжением 6, 10 и 35 кВ находит все большее признание. Применение резистивного заземления нейтрали позволяет избавиться от опасных перенапряжений, повышает быстродействие и селективность релейной защиты и увеличивает показатели надежности электроснабжения потребителей. Промышленностью предлагаются новые комплектные