Профессор кафедры электрических станций Новосибирского государственного технического университета

Простые решения — не всегда самые эффективные

Не нужно искусственно связывать два независимых аспекта обсуждаемой темы. Первый касается достоинств и недостатков заземления нейтрали через низкоомный резистор, а второй — коэффициента броска. Разделим эти два вопроса.
В России спроектировано и построено довольно много электрических сетей с заземлением нейтрали через высокоомный(300 Ом и выше) резистор. При расчете защиты от ОЗЗ в таких сетях у проектантов встает вопрос о перемежающихся дугах и связанных с такими ОЗЗ коэффициентах броска. Именно такой случай рассматривается в статье. Выдержка времени в 0,02–0,04 с не позволяет отстроиться от бросков емкостного тока в процессе прерывистых дуг. Приходится дополнительно отстраивать ток срабатывания защиты с помощью коэффициента броска.
Целесообразность заземления нейтралей сетей 6–35 кВ, имеющих в своем составе воздушные ЛЭП, через низкоомный резистор весьма сомнительна. Это объясняется тем, что довольно часто в месте падения провода на землю отмечается большое (от 200 Ом до нескольких килоом) сопротивление. В результате, несмотря на низкое сопротивление заземляющего резистора, ток в месте ОЗЗ невелик (в сети 10 кВ при переходном сопротивлении в 300 Ом и нулевом сопротивлении заземляющего резистора ток равен примерно 20 А). В результате об устойчивом горении дуги речь уже не идет. В таких условиях вполне возможны перемежающиеся дуги со всеми вытекающими последствиями.
В рассмотренном случае будут, как правило, неэффективны и ненаправленные токовые защиты от ОЗЗ. Практические внедрения, в которых я принимал участие, показали, что во многих случаях без чувствительных направленных защит обойтись не удается. Более подробно этот вопрос мы надеемся рассмотреть в следующем номере журнала.
Я не утверждаю также, что описанный в статье «альтернативный» способ заземления посредством включенных между фазами и землей резисторов является универсальным, пригодным во всех случаях. Но результаты налицо: используя всего одну ячейку КРУ и установив на нее сверху три небольших по величине резистора, мы смогли построить эффективную систему релейной защиты от ОЗЗ в конкретной энергосистеме. Было выявлено, что при реализации этого метода в сети с воздушными ЛЭП вполне возможны перемежающиеся дуги. И хорошая отстройка от броска емкостного тока при повторном зажигании дуги с помощью малой выдержки времени невозможна. Описанные же в статье эксперименты показали, что заземляющие резисторы действительно снизили бросок емкостного тока.
В завершение хотелось бы отметить, что и я, и Сергей Титенков, и, надеюсь, другие серьезно озабочены вопросом низкой эффективности многих видов эксплуатирующихся в России релейных защит, процент отказов в функционировании которых достигает 50–60%. И решать эту проблему необходимо силами всех специалистов, которые могут предложить реальные расчеты и подходы. При этом замечу, что простые решения не всегда являются самыми эффективными. Это подтверждается рядом примеров, приведенных в моей книге «Надежность и диагностика релейной защиты энергосистем».

ЧАСТЬ 6

Замыкания на землю в сетях 6–35 кВ
Направленные защиты. Особенности применения

ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Автор определил свою позицию по области применения ненаправленных токовых защит от замыканий на землю: это кабельные сети со значительным числом присоединений к каждой секции, причем каждое из этих присоединений характеризуется относительно малым емкостным током. Такой случай характерен, например, для внутризаводских сетей 6–10 кВ. Использование заземляющих резисторов существенно расширяет возможности эффективного использования ненаправленных токовых защит в таких сетях даже при наличии в сети дугогасящего реактора.
Сети с воздушными ЛЭП характеризуются тем, что при обрыве провода с падением его на землю однофазные замыкания (ОЗЗ) часто сопровождаются большими переходными сопротивлениями в месте повреждения . В этом случае ток замыкания определяется не только значением сопротивления заземляющего резистора, а в первую очередь значением переходного сопротивления. Ненаправленные токовые защиты становятся неэффективными – они перестают чувствовать повреждение уже при переходных сопротивлениях порядка нескольких сотен ом. Если в сети отсутствуют дугогасящие реакторы, то в рассматриваемом случае, по мнению автора, наиболее эффективны направленные защиты, реагирующие на токи и напряжения промышленной частоты.
Направленные защиты могут быть полезны также при защите ответственных синхронных двигателей, генераторов и некоторых других силовых элементов.
Однако при рассмотрении этого класса защит возникает существенная трудность: известно значительное количество разновидностей защит от ОЗЗ, отличающихся принципом действия и основными характеристиками, но до сих пор отсутствует (по крайней мере, в отечественной литературе) какая бы то ни было классификация разновидностей защит внутри класса «направленные защиты от ОЗЗ». Ниже под направленными защитами от ОЗЗ будем понимать такие, которые реагируют на ток, напряжение нулевой последовательности и фазовый угол между ними.