Универсальное решение по заземлению нейтрали пока не найдено
Автор: Фишман В.С.
Источник: Новости Электотехники. – 2003. – №6(24).
Автор: Фишман В.С.
Источник: Новости Электотехники. – 2003. – №6(24).
Фишман В.С. Универсальное решение по заземлению нейтрали пока не найдено. Продолжение дискуссии по столь неоднозначной теме, как способ заземления нейтрали, в журнале «Новости Электотехники». Подведение её промежуточных итогов.
В последних номерах журнала «Новости Электротехники» за 2003 год опубликованы статьи Сергея Титенкова (№ 5, 6), Леонарда Эткинда (№ 5) и Игоря Миронова (№ 6), посвященные выбору способа заземления нейтрали в сетях 6–35 кВ и защите от перенапряжений. Многие годы данная тема остается актуальной, а немалое число посвященных ей научных трудов и исследований лишь подтверждает, что она является достаточно сложной и универсальных решений для разных схем и условий пока не существует.
До последнего времени действующими в нашей стране Правилами устройства электроустановок регламентировалось, что сети 6–35 кВ должны работать с изолированной или (при определенных значениях напряжений и токов замыкания на землю) заземленной через дугогасительный реактор нейтралью. Однако многолетняя практика эксплуатации показала, что в целом ряде случаев решить проблемы, связанные с возникновением, обнаружением и ликвидацией однофазных замыканий в сетях 6–35 кВ, при указанных способах заземления нейтрали не удается. Поэтому не случайно в вышедшей недавно 7-й редакции Правил устройства электроустановок [1] официально признана возможность другого решения, а именно резистивного способа заземления нейтрали. Такая система заземления используется, как это показал в своей статье С. Титенков, в ряде зарубежных стран, впрочем, как и другие технические решения, и в частности те, что применяются в нашей стране. Разрешив применение резистивного способа заземления нейтрали, ПУЭ, к сожалению, не указали, при каких условиях и в каких случаях следует его применять. Это вызвало новую волну обсуждения проблемы, и, как мы видим на примере публикаций в журнале «Новости Электротехники», единого мнения по ней не существует, причем не только среди наших, но и среди зарубежных специалистов.
Из многих аспектов проблемы заземления нейтрали в сетях 6–35 кВ можно выделить два: относящиеся к сетям с малыми (до 5 А) и к сетям с относительно большими (более 20–30 А) токами замыкания на землю. В первом случае согласно действующим нормам компенсация емкостных токов не требуется. Между тем именно в этих условиях отмечаются явления феррорезонанса при однофазных замыканиях, сопровождающиеся повреждениями трансформаторов напряжения, о которых говорится в статье Л. Эткинда. Автор приходит к выводу о том, что устранять явления феррорезонанса следует не путем разработки и применения специальных устойчивых трансформаторов напряжения, а путем резистивного заземления нейтрали сети. Вместе с тем другие авторы [2] доказывают возможность создания антирезонансных трансформаторов напряжения типа НАМИ. Существует ещё один вариант решения этой проблемы: специально разработанные устройства для компенсации малых емкостных токов типа ТАДТМ, о которых говорится в статье И. Миронова. Однако, так как согласно последней, 7-й редакции ПУЭ компенсация малых емкостных токов замыкания на землю не предусматривается, предлагаемый путь решения проблемы феррорезонанса также остается под вопросом.
Вторая проблема относится к сетям с большими (условно) емкостными токами замыкания на землю, в которых согласно п.1.2.16 Правил устройства электроустановок должна предусматриваться система их компенсации. Установлено (и об этом говорится в статье И. Миронова), что компенсация емкостных токов замыкания на землю дает необходимый эффект лишь при полной компенсации, с рассогласованием не более 5%. Полная компенсация в условиях изменения конфигурации и емкостного тока сети может осуществляться только с помощью автоматических плавно регулируемых реакторов и непрерывно отслеживающих изменение емкостного тока сети автоматических устройств, основанных на использовании современной микропроцессорной и вычислительной техники. В целом такая система получается достаточно сложной и весьма дорогой (затраты на весь комплекс услуг по приобретению, монтажу и наладке, включая программные средства, измеряются сотнями тысяч рублей). Очевидно, что такое решение приемлемо не для всех потребителей. Кроме того, в условиях полной компенсации емкостного тока замыкания на землю существует проблема фиксации и определения места повреждения. Следует отметить, что для этих целей предложено много устройств и количество таких предложений растет. Однако именно большое количество этих предложений говорит о том, что каждое из них имеет свои недостатки и вполне надежного и не слишком сложного устройства не существует, как совершенно справедливо отмечает С. Титенков в своей статье. Подтверждают это и многочисленные публикации в периодической технической печати [3, 4, 5 и др.].
Указанные проблемы сетей с изолированной и компенсированной через дугогасительные реакторы нейтралью заставляют внимательно присматриваться к опыту применения резистивного заземления нейтрали сетей 6–35 кВ, например [6]. По поводу этого относительно нового для нашей практики решения можно сказать следующее. Логика подсказывает, что резистивное заземление нейтрали целесообразно прежде всего в сетях с малыми емкостными токами, в частности, там, где возможны явления феррорезонанса, там, где имеется большое количество электродвигателей с ослабленной изоляцией и т.п. При этом резистор может быть как высокоомным, так и низкоомным, в зависимости от того, можно ли без большого ущерба для производства отключать поврежденные фидеры. Нельзя не обратить внимание на достаточно большие габариты и вес резисторов. Так, для сети с емкостным током 2,5 А используются 2 резистора 1,7 кОм, мощностью по 10 кВт, каждый из которых имеет габариты современной ячейки КРУ-6 кВ и вес более 400 кг [6]. В сетях с относительно большими токами замыкания на землю согласно ПУЭ должна предусматриваться их компенсация путем применения дугогасительных реакторов. Однако и здесь резистивное заземление может найти применение в комбинации с дугогасящим реактором, что позволит решить проблему быстрого определения места повреждения. Такое решение описано в статье И.Миронова. В нормальном режиме к нейтральной точке сети подключен дугогасительный реактор с системой автоматической компенсации емкостного тока. При замыкании на землю реактор компенсирует периодическую составляющую емкостного тока и снижает величину перенапряжений. Для определения и отключения места повреждения параллельно реактору кратковременно подключается резистор. Возможен вариант постоянного включения резистора.
Вообще, что касается резистивной системы заземления, то главная задача на сегодня – накопить достоверный опыт применения этой системы. Однако следует учитывать, что всякий опыт требует тщательного анализа с учетом конкретных условий, прежде чем на его основании делать обобщения и выводы. Примером некорректной интерпретации опыта могут служить случаи феррорезонанса на подстанции Чебоксарского завода промышленных тракторов, упоминаемые в статьях Л. Эткинда и И. Миронова. В своей статье Л. Эткинд сделал вывод о том, что причиной феррорезонанса оказалась конденсаторная батарея 10 кВ. В то же время И. Миронов, ссылаясь на эксперименты, выполненные ОРГРЭС, говорит о том, что феррорезонанс возникал как при включенной, так и при отключенной батарее, из чего следует совершенно другой вывод о причинах возникновения резонанса. К сожалению, встречаются и такие банальные причины некорректного толкования результатов экспериментальных работ, как личная заинтересованность участников в определенных результатах.
В заключение напомню, что по обсуждаемым вопросам в октябре 2002 года в Новосибирске состоялась вторая Всероссийская научно-техническая конференция «Ограничение перенапряжений и режимы заземления нейтрали сетей 6–35 кВ», на которой было представлено около двух десятков докладов по разным способам заземления нейтрали и защите от перенапряжений [7]. Наиболее существенным результатом этой конференции могло бы стать принятое на ней решение о создании рабочей группы для разработки проекта методических указаний по выбору режима заземления нейтралей сетей 6–35 кВ и способам ограничения перенапряжений. Появление такого документа отвечало бы пожеланиям многих специалистов. Однако инициатива рабочей группы, как удалось выяснить, не встретила поддержки в организациях Минэнерго, которые традиционно являются законодателями в этой области и должны были бы принять участие в этой работе. Мотивом для отказа послужило отсутствие финансирования этой работы. Такая ситуация весьма характерна. Мне хотелось бы еще раз обратить внимание читателей на изменение отношения государства к вопросам технического регулирования, выраженное в Федеральном законе о техническом регулировании № 184-Ф3, вступившем в действие с 01.07.2003, о котором уже говорилось на страницах журнала [8]. Согласно идеям, лежащим в основе этого закона, государство отказывается от подробного регулирования многих технических вопросов, которое имело место ранее, за исключением особо важных, например, имеющих непосредственное отношение к жизни и здоровью людей. Это приведет к резкому сокращению финансирования со стороны государства разработок многочисленных ГОСТов, руководящих указаний, инструкций, типовых проектных решений и т.п. А поскольку для ведения серьезных работ одного энтузиазма недостаточно, многие технические вопросы будут решаться самостоятельно отдельными министерствами, ведомствами, в ряде случаев отдельными институтами и специалистами. В связи с этим большое значение приобретает обсуждение актуальных технических проблем, обмен мнениями и достоверным опытом между специалистами в периодике, в частности, в журнале «Новости Электротехники».