лентах электрических сетей как части электроустановок промышленных предприятий. Даны объяснения принятых в работе и в большей части литературных источников терминов, а также справочные сведения.

Для обозначения степени обязательности выполнения требований Руководства в тексте применена терминология ПУЭ, использующая такие понятия как: "должен", " следует", "необходимо" и производные от них, а также: "как правило", "допускается" и "рекомендуется". Слова "Как ирешщ®" означают, что данное требование является преобладающим, а отступление от него должно быть обосновано. Слово "дейуе кается* означает, что данное решение принимается в виде исключения как вынужденное (вследствие стесненных условий ограниченных ресурсов необходимого оборудования, материалов и т.п.). Слово "рйшмендуё!¹-$te" означает, что данное решение является одним из лучших, но не обязательным [i, п. I.I.I7J *

не распространяется на выполнение заземления нейтрали электрических сетей, применяемых на электрифицированном транспорте, е сельском хозяйстве, на судах, под землей и для медицинской техники, т.е. распространяется на общепромышленные электроустановки и не распространяется на установки электрифицированного транспорта и др. спецустанов-ки.

И6Ш6-3

Формат Ач

i. онцие полашия

1.1. Выбор режима заземления нейтрали промышленной электрической сети (ПЭС) напряжением 6-35 кВ осуществляется в целях:    *

л-'х

-    обеспечения безопасной эксплуатации самой ПЭС и присоединенных к ней электроприемников (ЭП);    '

-    предотвращения значительных повреждений электрооборудование вызванных однофазными замыканиями на землю;

-    эффективности локализации возникшего однофазногов замыкания на землю;    ■    *.    ^r’    ^f

-    обеспечения требуемой надежности электроснабжения ЭП.* ^

-    повышения эксплуатационных качеств ПЭС;    |

, * ¹ \

1*2. Выбор рационального режима заземления нейтрали ПЭС

I

и проектирование соответствующих установок заземления нейтрали (УЗН) следует производить на-основании анализа преимуществ и недостатков различных видов заземления Нейтрали ( см. раздел 2) е учетом конкретных особенностей технологии производств,

ЭП которых подключены к данной электрической сети, состава, конструктивного исполнения и режшиюв работы ПЭС, принимая во внимание перспективы развития технологических производств и соответствующие этому изменения в ПЭС. ¹

При этом должны учитываться:    I

а)    вид электрической сети ( воздушная, кабельная, смешанная ), ее назначение, характер и ответственность^Тв соответствии с п.п. 1.2.17....1.2.20 ПУЭ), подучающих питание [ по этой ПЭС;

б)    степень жесткости и содержание требований по безопасной эксплуатации электроустановок - ПЭС и ЭП ;

в)    условия эксплуатации ПЭС и ЭП ( степень загрязненности электрооборудования, виды прокладки кабелей в кабельной электрической сети: на эстакадах; в земле и т*п., влияние на изоляцию атмосферных воздействий, наличие вибрации и тряски

в местах подключения кабелей и др^)

г)    вероятность возникновения(( с учетом сведений но п.п. а и в возможный уровень и частота перенапряжений», сопровождающих процеее замыкания на землю.'Степень их, опасности для электроустановок» подвергающихся воздействию этих перенапряжений;

* д) время, за которое может быть селективно обнаружено и^при необходимости^отключено однофазное замыкание на землю ( с учетом наличия и размещения датчиков 'параметров технического совершенства и надежности функционирования соответствующих устройств релейной защиты);

е^!) возможность и степень вероятности перехода'однофазного замыкания на землю в многофазное короткое замыкание с землей -Kg^. или Кд^ в месте повреждения за время отыскания и отключения Кд^;

ж)    возможность и степень вероятное!® перехода однофазного замыкания на землю в двойное замыкание на землю Kg^^IeI\ т.е. появления второго замыкания на землю в другой фазе сети

в течение времени отыскания и отключения первого замыкания одной фазы на землю^-

з)    необходимость и наибольшее допустимое время автоматического отключения ( с учетом сведений по п.п. а;б;е и.ж) элемента ПЭС или ЭП с однофазным замыканием на землю;

и)    наличие технологического резерва ( см. п.1.2.II ПУЭ) установок, электроприемники которых могут потерять питание

М649дб-3

или быть отключены при однофазном замыкании на землю соответствующими устройствами релейной защиты;

к)    эффективность автоматического переключения питания электреприеыников, обесточенных при отключении участка ПЭС

с V¹} на резервный источник ( способность средствами автоматики рбеспечить непрерывность технологического процесса );

л)    возможность электрического и технологического маневра

( с использованием средств диспетчерского управления), позволяющего за время существования не отключенного    обеспечить

переключение электроприемников или технологических установок на резервное электрическое питание или технологический резерв соответственно без потерь ( или с минимальными потерями ) для производства; -    '    ‘    \    ⁴'    *

м)    время восстановления'технологического процесса, ущерб

на

( по сравнению с затратами'восстановительный ремонт оборудования,) при внезапном отключении электроприемников или элементов ПЭС с однофазным замыканием на 'землю;

* н) разветвленность электрической сети и протяженность ее линий;

o)    возможность и целесообразность ( с учетом сведений по пп в..,.ж, и.._гн ) отключения элемента ПЭС или ЭП с однофазным замыканием на землю;

п) значение и стабильность уровня емкостного тока ’ однофазного замыкания на землю I

p)    наличие в ПЭС источников высших гармоник тока и напряжения и средств их подавления ( силовых фильтров ),

1.3. Каждый из перечисленных в п, 1.2 критериев должен j приниматься во внимание как отдельно, так и в совокупности с другими.    1

М64996-3

Главный вопрос, на который следует ответить при выборе рационального вида заземления нейтрали ПЭС, опираясь на сведения по п.1.2, состоит в следующем ( см, п.п, 1.2.з и 1.2.о )з необходимо ли внезапное автоматическое отключение элемента ПЭС или электроприемника с Кд^, и, если нет, то допустимо ли такое "отключение?. В зависимости от того или иного ответа на этот вопрос, при учете д$?гих обстоятельств, обусловленных факторами изложенными в п. 1.2, и должен быть определен конкретный режим заземления нейтрали ПЭС.

*    * Характеристики некоторых ПЭС и рекомендации по выбору

для них соответствующего режима заземления нейтрали даны в разделе 3. .    !

1.4.    При решении вопроса о целесообразном режиме заземления нейтрали в действующих электроустановках помимо сведений, указанных в п. 1.2, следует принимать во внимание состояние и обычно пониженный уровень изоляции ПЭС, существующий режим заземления нейтрали, установленные в ЙЭС устройства релейной ¹ защиты и сигнализации, действующие при однофазных замыканиях

на землю, их эффективность и защитоспособность.

1.5.    При проектировании установок заземления нейтрали ПЭС следует предусматривать электрооборудование, освоенное или осваиваемое в производстве. Электрооборудование, несерийное или неосвоенное производством, а также изготавливаемое отдельными предприятиями в ограниченном количестве допускается применять при соответствующем технико-экономическом обосновании

и по согласованию с изготовителем.

В частности, приведенные в разделах 3 и 5 рекомендации, касающиеся резисторного заземления нейтрали, иеходят из отсутствия в настоящее время разработанных конструкций зазем-

Мб4ддб-з

■РормсГт’ХЧГ

ляюишх резисторов с приемлемой ( с точки зрения обеспечения продолжительной работы ПЭС с Кд^ ) термической стойкостью.

2. ПРЕЖЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМОВ ЗАЗЕМЛЕНИЯ НЕЙТРАЛИ ПЭС

2.1. ' Характеристики " 0 - сети **)

2.1.1.    Преимущества,

а)    Отсутствие оборудования УЗН;

б)    Возможность относительно длительной, в пределах допустимого времени ( см. примечание в конце этого пункта), работы ПЭС с непрерывным однофазным замыканием на землю при емкостных токах однофазного замыкания на землю, не превышающих значений, указанных в табл. 2.1 [I]

Таблица 2.1 [I]

#ж) Для сетей с воздушными линиями электропередачи на железо-бетенных и металлических опорах. _

Указанные в табл. 2.1 токи определены при соответствующем номинальном напряжении ( 6,10 и 35 кВ ) и частоте 50 Гц.

Примечание к п.2.1.16. Допустимое время работы ПЭС с однофазным замыканием на землю при наличии в ней присоеди-

s

нений электродвигателей ограничивается, в соответствии с п. 5.II.7 Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей ( издание 14),‘значением -6 часов. Опыт эксплуатации ПЗС показываат неизбежность перехода К₃^ _в #) Принятую терминологию см. п.6 Л

М64ддб-з

—.    _ч * *    i

Рио» 2 Д Вероятность $(й) возникновения крот нос**

перенапряжений, большей или равней Й _ г \ при дуговых перемежающихся замыкашях на землю1    .

мвшб-з

г$ значительная, при неблагоприятных сочетаниях емкости фаз сети и сопротивлений трансформаторов напряжения контроля изоляции (ТНКЙ), опасность возникновения феррорезонансных процессов, могущих привести к разрушению ТНКЙ и переходу возникшего, повреждения на сборные шины подстанций и распределител! ных пунктов. Это не относитоя к ТЕКИ типа НАМЙ-10, не поддерживающим феррорезонано ^

д) малая вероятность самопогасания заземляющих дуг при емкостных токах, однофазного замыкания на землю, превышающих указанные в табл. 2.1 ;

в) существенные трудности быстрого и селективного обнаружения поврежденного присоединения с однофазным замыканием , на землю в воздушных электрических сетях и в кабельных ПЭС I напряжением 35 кВ при наличии мощных ( многоамперных ) присоединений и отсутствии трансформаторов тока нулевой последовательности^

ж) низкая чувствительность защит от однофазнвх замыка- ! нийна землю в кабельных ПЭС при токе однофазного замыкания на землиц не превышающем I...2A -    .    •

2.2. Характеристики * L —.сети ".

2.2.1 Преимущества ( при настройке ДГР, близкой к резонансной ).

а)    удовлетворительное гашение заземляющих дуг в воздушных электрических сетях;

б)    снижение ( при отсутствии источника высших гармоник ) значений токов непрерывного замыкания на землю вплоть до значений, обусловленных потерями в ПЭС и дугогасящем реакторе •

^ в) снижение неблагоприятного термического воздействия тока однофазного замыкания на землю на элементы ПЭС;

М64996-3    ’    fes

г)    практическое отсутствие влияния токов при Кд^ на информационные каналы и устройства связи;

д)    снижение ( по сравнению с ^№ 3 - сетью ") уровня

перенапряжений при дуговом перемежающемся однофазном замыкании на землю:    ¹    '    *    '

- на неповрежденных фазах - до ( 2*1...2.6 ) U ф^

’ - на поврежденной фазе - дф 1,5 U ф;

• е) снижение скорости восстанавливающегося напряжения на

» v **

поврежденной фазе, способствующее восстановлению диэлектрических свойств места повреждения после погасания заземляющей ду-

ж)    предотвращение развития в сети феррорезонансных ¹

процессов при к    ³

з)    облегчение требований к выполнению защитных заземляю-

„    »    i

щих устройств ( см. п. 1.7*58 ПУЭ)^    i

и)    возможность более продолжительной, чем в " Э -сети" работы с замыканием фазы на землю при отсутствии перемежающей»

- ся заземляющей дуги;    ¹

к)    удовлетворительная возможность обнаружения поврежденного присоединения с металлическим или дуговым непрерывным однофазным замыканием на землю в кабельных сетях 6-10 кВ, когда емкостный ток присоединения не превышает 40% суммарного емкостного тока замыкания на землю всей ПЭС;

2.2.2. Недостатки, а) необходимость оборудования УШ;

б) сложность соблюдения резонансной настройки ДГР в воздушных ПЭС'

г)    неэффективность ДГР при однофазных замыканиях на землю» с о пров ожда ющихся обрывами и падениями проводов воздушных линяйj

д)    .неэффективность резонансной настройки ДГР на промыли ленной частоте при повышенном уровне высших гармоник тока и напряжения в ПЭС;~

«    л

е)    относительно высокие ( по сравнению с К- сетью) уровни перенапряжений на неповрежденных,фазах(до 2,6 Uф)_?*

1ж) возможность длительного существования режима последовательных ( хотя и со значительными паузами ) пробоев изоляции, сопровождающихся возникновением переходных перенапряжений ( до 2,4 U ф ) на неповрежденных фазах, провоцирующих переход однофазного замыкания на землю в двойное ( Kg ) ^

з)    опасность возникновения значительных перенапряжений

на ДГР при несимметрии емкостей фаз, обусловленной неполно-фазным''режимом» например^ неполйофайным отключением выключателя присоединения^    ¹¹    j    ¹    ’    '    ¹

и)    сложность быстрого и селективного обнаружения ново

рожденного присоединения с однофазным замыканием на землю^воз-дущадх электрических овтях и [в кабельных ЕЭС напряжением 35кВ в условиях отсутствия трансформаторов тока нулевой последовательности.    ./ I

Примечание к п.2.2:    При    решении    вопроса    о    целесообраз

ном режиме,заземления нейтрали в ПЭС с токами однофазного замыкания на землю» превышающими значения, указанные в

_ВС8Я31Гр

табл. 2.1, ич’рудностямй, связанными с выполнением селейтив- ^; ной сигнализации    (в    особенности    - в действующих ПЭС

с имеющимися ДГР ) следует иметь ввиду возможность в болыпинс1-ве случаев применить настройку ДГР на небольшую недокомпенса-

М 64996-3

ОГЛАВЛЕНИЙ

ПРЕДИСЛОВИЕ ...............................

Общие положения .........................

Преимущества и недостатки различных режимов

заземления нейтрали ПЭС ...................

Выбор режима заземления нейтрали промышленных электрических сетей 6-35 кВ............

Выполнение заземления нейтрали ПЭС через

дугогасящий реактор........................

Выполнение резисторного заземления

нейтрали ПЭС ................................

Приложения

Основные термины и определения ..............

Расчет значения емкостного тока однофазного

замыкания на землю..........................

Технические данные дугогасящих реакторов ..... Трансформат ори для подключения дугогасящих

реакторов............*......................

Технические характеристики и принципы работы некоторых автоматических регуляторов настройки ДГР. Рекомендуемые схемы управления, сигнализации и контроля ДГР......................

Резисторы для комплектации заземляющего

резистора в "R - сети” .................

Рекомендуемые значения сопротивления высокоомных заземляющих резисторов ................

Литерату ра

М64996-3

Текстовая часть

ПРЕДИСЛОВИЕ

К промышленным элвктроустановкам относится вся совокупность электрических машин, аппаратов, линий электропередачи и вспомогательного оборудования ( вместе с сооружениями и по-мощениями, в которых они установлены ), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии л преобразования ее в другой вид энергии на территории промышленного предприятия. Электрическая часть электроустановок представлена электрическими сетями, и электро прием никами, подключенными к ним.

Электрические сети нацряжением 6-35 кВ, включают в себя кабельные и воздушные линии электропередачи, токопроводы, траш форматоры с низшим напряжением 0,4... .0,69 кВ для питания электроприемников напряжением ниже I кВ, трансформаторы преобразовательных и печных агрегатов, а электроприемнаками в сетях 6-10 кВ } являются высоковольтные электродвигатели. Этим обусловлено то, что качество изготовления, монтажа и эксплуатации, а также условия работы промышленных электрических сетей, вероятность возникновения повреждений их элементов и ненормальных режимов, степень их воздействия на установленное электрооборудование и возможность быстрой локализации аварии и ее последствий — самым непосредственным образом определяют надежность, безопасность и экономичность электроснабжения электро-приемников предприятия.

Основная изоляция оборудования на номинальные напряжения 35 кВ и ниже обычно имеет значительные запасы электрической прочности, наличие которых обусловлено_#как правило,конструктивными особенностями.

М64996-3

Между тем за рубежом; в США, Германии, Греции, Болгарии, Австрии и других странах в целях уменьшения опасных воздействий при дуговых перемежающихся однофазных замыканиях на землю в большинстве случаев пошли не по пути осуществления попыток гашения с помощью ДГР заземляющей дуги, обеспечение которого в большинстве случаев связано с существенными техническими трудностями, а в направлении сокращения продолжительности существования гзамыкания на землю ( что достигается выполнением соответствующих защит с действием на отключение е минимально возможной по условиям селективности выдержкой времени ) й снижения величины перенапряжений, сопровождающих перемежающееся замыкание на землю. С этой целью в указанных странах внедрены и успешно эксплуатируются низкоомное резисторное и смешанное заземление нейтрали сети. Главней особенностью указанного технического решения является обеспечение протекания при замыкании на землю активного тока порядка 150 А и более. Следует отметить, что, во-первых, независимо от требуемой надежности электроснабжения за рубежом идут, как правило, на непременное ! и возможно более быстрое селективное отключение замыкания на землю, приравнивая его ко всем другим возможным случаям повреждений и ненормальным режимам электрических сетей, а во-втернх, опасность перехода однофазного замыкания на землю в междуфазное короткое замыкание в месте повреждения во многих случаях практически сокращена до минимума применением одножильных кабелей 6i-35 кВ.

Научно-техничеекой общественностью Советского Союза, занимающейся вопросами внутренних перенапряжений, релейной защитой и автоматикой, за последнее время неоднократно рассматривались проблемы, связанные с режимами заземления нейтрали

М64996-3

(Оломdm AM

электроустановок 6-35 кВ, в том числе - вопросы перенапряжений при дуговых переменавдихся замыканиях на землю и способов их ограничения, влияние вида, конфигурации сета и режимов работы присоединенных к ней электроприемников на выбор режима заземления нейтрали, наиболее подходящего для данных конкретных условий, а также определение соответствующей выбранному режиму заземления нейтрали и требованиям Надежности электроснабжения релейной защиты от замыканий на землю и селективной сигнализации о нарушении изоляции. Такое внимание к одному изй наиболее важных разделов устройства электроустановок обусловлено имеющимся отрицательным опытом эксплуатации электрических сетей с не заземленной нейтралью [12,27,39] и пешками удовлетворительной альтернативы, а также разными, часто противоположными мнениями, высказывавшимися отечественными специалис тами относительно эффективности того или иного режима заземления нейтрали сети. Определенное значение имеет и то обстоятельство, что проектирование зарубежных электроэнергетических ^; объектов и инофирмами - электроустановок для отечественных промышленных предприятий, неизбежно вызывает необходимость разрешения противоречий между директивными материалами [I]    *

уже упоминавшимся накопленным опытом, нормами и предписаниями зарубежных стран.

Большое число исследований режимов заземления нейтрала электрических сетей различного назначения [ 2:8: 3: 12:

10 ; I4j 19: 20; 25; 27; 28; 32; 33 ] привело к появлению на практике и, в частности,- в электрических сетях собственных' нужд тепловых и атомных электростанций, а также в электрических сетях некоторых промышленных предприятий, резисторного заземления нейтрали. Одновременно были приняты соответствующие

Лист

5

Б основу данных в работа рекомендаций, кроме перечисленной в разделе[7]литературы, положены: опыт проектирования и Исследования различных систем заземления нейтрали в учебных, проектных и научно-исследовательских институтах [8; 10; 12: 13;

19: 20: 23: 27: 28; 32; 33; 16 ] , в том числе и во ШИПИ Тяжпромэлектропроект [22; 24; 25] , опыт эксплуатации [8; 14; 3; 19; 12; 32] электрических сетей^работающих е различными. режимами заземления нейтрали, а также отзывы и замечания по первой редагшш Руководства ( январь 1991т )» полученные От Института Горного Дела им. А.А. Скочинокого, Института Электродинамики Академии наук Украины и Й0 "ОРГРЭС",

В    нашли    отражение результаты дискуссий по |

теме " Режимы заземления нейтрали и защита от замыканий на землю " (1988-1989ГГ ) в рабочей группе секции релейной защиты и автоматики электроэнергетиееских систем научного совета по проблеме " Развитие электроэнергетики и электротехники

ГКНТ сссрГ

В обсуждении с авторами концепции раЧГотьь и ряда его, положений в разное время приняли непосредственное участив док%£р4 тора технических наук И.М, Сирота: Б.М. Ягудавв; В.В.Назаров»

Я.С. Гельфанд, кандидаты технических наук Н.Н. Беляков;

Л.В. Тимашова, В.А. Зильберман; М.Х.Зихерман; В.М.Кискачи;

Л.Е. «фдарев; Л.Е. Врублевский, А.Д. Шаин, В.А.П&ин;

В.В. Масляник; И.В. Волошек, инженеры А.И. Левковский,

Л.О. Нехаева, которым авторы выражают свою признательность.

С целью возможно более подного пояснений принципов, на которых основываются рекомендации, в .раг&О&е рассмотрены некоторые вопросы, связанные с критериями эффективности того или иного вида заземления нейтрали, с классификацией промыт-

146^996-3

Фо/мчвт АЧ