«Заземление через дугогасящий реактор – директивно сформированная реальность»

Контраргументы к статье Игоря Миронова «Нужно ли отказываться от компенсации емкостного тока замыкания на землю?» кандидата технических наук Сергея Титенкова, специалиста группы технического сопровождения ОАО «ПО Элтехника» ....

"Новости ЭлектроТехники" № 6(24) 2003 г.

Сергей Титенков: «Заземление через дугогасящий реактор – директивно сформированная реальность».

– Считаю необходимым сказать: я не разделяю мнение, которого придерживается Игорь Миронов, о том, что режим заземления нейтрали через дугогасящий реактор – «это исторически сложившаяся реальность, а не просто чья-то прихоть» . Режим заземления нейтрали через дугогасящий реактор – это директивно сформированная реальность, когда в ПУЭ просто не предусматривались другие варианты выполнения, а авторы ПУЭ никогда не признавали своих ошибок и подавляли любое мнение, отличное от собственного. Во всем мире широко используется резистивное заземление нейтрали, и только в России существует лобби заземления нейтрали через реактор.

О заземляющих дугах и высокочастотных составляющих
По поводу горения заземляющих дуг в кабельных сетях можно отметить, что при пробое изоляции даже при наличии дугогасящего реактора в месте повреждения возникает высокочастотный ток, достигающий при значительной емкости сети сотен ампер – нескольких килоампер. Этот ток при пробое бумажно-масляной изоляции и горении дуги просто выжигает изоляцию и создает углеродные треки (дорожки). По ним пробой происходит снова и снова. Пусть не мгновенно, но замыкание перейдет в устойчивое.
Автор также говорит о том, что в распределительных сетях резистор для заземления нейтрали выбирается исходя из условия, что при дуговых замыканиях на землю в переходном процессе будет отсутствовать высокочастотная составляющая. Высокочастотная составляющая будет присутствовать в переходном процессе вне зависимости от наличия или отсутствия резистора в нейтрали. Назначение резистора заключается не в ликвидации высокочастотной составляющей и выбирается он, исходя из емкостного тока сети и условий организации релейной защиты.
Касаясь Рефтинской ГРЭС, можно сказать, что это отдельный частный случай. Существует ряд объектов в России с резистивной нейтралью (сети собственных нужд электростанций и сети газоперекачивающих компрессорных станций), опыт эксплуатации которых говорит об обратном. В большинстве промышленно развитых стран сети с высоковольтными электродвигателями эксплуатируются с заземлением нейтрали через резистор. При правильном выполнении резистивное заземление нейтрали никаким образом не может привести к увеличению числа групповых отключений.
То, что сегодня в Беларуси в сетях с малым емкостным током внедрено порядка 30 штук ТАДТМ-30/10, а резистивное заземление нейтрали – только в одной сети 10 кВ, говорит лишь о давлении директивных документов типа ПУЭ, но никак не о недостатках резистивного заземления нейтрали.

О резисторах, защитах и ОПН
Пример сети 10 кВ Старооскольского электрометаллургического комбината, по моему мнению, может говорить о неправильном выборе резистора (при напряжении 10 кВ резистор создает ток в месте повреждения на уровне 20 А, и если емкостный ток сети больше этого значения, то это уже не низкоомное заземление нейтрали) либо о неправильной настройке релейных защит (согласно статье, защита на отключение сделана не на всех, а лишь на наиболее ответственных электродвигателях).
Если говорить о сетях 6-35 кВ с ВЛ на железобетонных и металлических опорах, то при низкоомном заземлении нейтрали через резистор проблема высыхания грунта и стойкости опор к протекающему току не существует, так как замыкание мгновенно отключается. Соответственно в воздушных сетях резистивное заземление нейтрали всегда может быть альтернативой заземлению через дугогасящий реактор.
Возникает вопрос и в случае транспозиции (изменения чередования) фаз по всей длине линии. Это сложное мероприятие, к тому же ухудшающее безопасность работы на линиях, так как расположение фазы на опоре на разных участках линии неоднозначно. Резонансная же настройка, конечно, снижает ток в месте повреждения, но только при устойчивом замыкании. При дуговом замыкании, а на ВЛ оно может длиться достаточно долго, при пробоях изоляции возникают высокочастотные токи перезаряда емкостей на землю значительно большие, чем ток устойчивого замыкания, и наличие дугогасящего реактора на их величину не влияет. Поэтому принципиально снизить вероятность поражения персонала и посторонних лиц можно только быстрым отключением однофазных замыканий.
Что касается множества защит для сетей с компенсацией емкостного тока, основанных не на определении абсолютного значения тока замыкания, а на использовании других его характеристик, то, по-моему, наличие такого обилия защит, основанных на разных принципах, говорит лишь о сложности определения поврежденного фидера в сетях с заземлением нейтрали через дугогасящий реактор. Эти защиты придуманы от безысходности. В некоторых случаях они просто не работоспособны. Для упомянутой УСЗ 2/2 в эксплуатации просто невозможно выбрать уставку (уровень гармоник в сети – величина неопределенная и постоянно меняющаяся), и защита эта «славится» ложными срабатываниями, когда при возникновении однофазного замыкания отключаются сразу по 5-7 фидеров. Что касается «отсутствия возможности немедленного отключения поврежденного присоединения» , то это большой вопрос. Ее нет только при непрерывных производствах, да и то при отсутствии резерва в электрической и технологической части.
Если говорить о применении ОПН, то в сетях с резистивным заземлением нейтрали допустимо применение ОПН с еще более низким уровнем ограничения, особенно в случае отключения однофазных замыканий.

О компенсации, измерениях и сопротивлении
В своей статье И. Миронов говорит о запасах по компенсации и о выборе дугогасящих реакторов с учетом перспективного развития. Но я считаю, что запасы по компенсации (выбор в большинстве случаев делался с 25% запасом) во многих сетях уже давно использованы за счет их разрастания. Так, некоторые участки кабельной сети «Ленэнерго» работают с недокомпенсацией емкостного тока, доходящей до 100 А, а на «Северстали» не так давно имела место крупная авария с выгоранием значительного числа кабелей в кабельном канале, причина которой – недокомпенсация порядка 100 А.
Большие сомнения возникают также по вопросу измерений емкостного тока. Согласно ПТЭ они должны выполняться раз в 6 лет, но только во многих ли сетях это делается? Эксплуатация просто боится проводить опыт однофазного замыкания, а другими способами измерений она не владеет.
Автор статьи также говорит о том, что в случае недостаточной мощности установленных дугогасящих реакторов всегда принимается решение об установке дополнительных ДГР. Зная реальную ситуацию, могу сказать, что решение об установке дополнительных дугогасящих реакторов принимается только в том случае, если у предприятия электрических сетей (промышленного предприятия) есть денежные средства на развитие. А иметь их в связи с экономической ситуацией в стране сложно, поэтому достаточно большое число сетей работает с недокомпенсацией и даже не знает уровня емкостного тока.
По поводу проблемы сопротивления контура заземления при применении резистивного заземления нейтрали можно сказать, что резистивное заземление выполняется на центрах питания (мощных понижающих подстанциях), где контур заземления совмещенный и сопротивление его по нормам не превышает 0,1 Ом. Поэтому вопрос сопротивления контура заземления в большинстве случаев просто не стоит, так как он рассчитан на ток однофазного замыкания сетей 110-220 кВ порядка нескольких килоампер.

Подводя итог, следует сказать, что резистивное заземление нейтрали – это реальная и разумная альтернатива изолированной и заземленной через дугогасящий реактор нейтрали. Сказанное не означает, что заземление нейтрали через дугогасящий реактор не имеет права на существование. Просто в каждом случае следует взвешивать все за и против и выбирать между резистивным заземлением нейтрали и её заземлением через дугогасящий реактор, исходя из реальных условий электрической сети. Изолированную нейтраль нужно полностью исключить из практики эксплуатации.