Визначення оптимального значення опору резистора заземлення нейтралі в мережах 20 кВ

Abstract

На сьогодні в енергосистемі України назріла об’єктивна необхідність розв’язання задач удосконалення принципів побудови топології мереж за класами напруги та видами виконання на основі науково обґрунтованих технічних рішень з використанням сучасних методів та технологій. Досліджено оптимальне значення опору резистора заземлення нейтралі в мережах 20 кВ. Розподільні електричні мережі України напругою 6 (10) кВ входять в кінцеву ланку системи забезпечення споживачів електричною енергією. Вони перебувають у безпосередній взаємодії як зі споживачем, так і районними та магістральними електричними мережами. Тому стан та функціонування розподільних електричних мереж напругою 6 (10) кВ відчутно впливає на показники надійності, якості і ефективності роботи об’єднаної енергосистеми України. Перехід з рівня напруги 6 (10) кВ на 20 кВ актуальний та пріоритетний крок для підвищення ефективності функціонування розподільної мережі та суттєвого зменшення втрат електроенергії. Наведено види резисторів та варіанти їх встановлення у нейтраль мережі напругою 20 кВ. Уста-новлена залежність між опором резистора заземлення нейтралі та струмом однофазного короткого замикання, який безпосередньо впливає на види релейного захисту, а також їх кількість. Виконано моделювання режиму роботи мережі 20 кВ, за його результатами вибране оптимальне значення опору резистора заземлення нейтралі у цій мережі, з яким досягається достатня чутливість пристроїв РЗА за найменшого струму КЗ. Для дослідження вибрано саме цей метод заземлення нейтралі, оскільки у резистивного заземлення є такі переваги: відсутність дугових перенапруг високої кратності і багатомісних ушкоджень в мережі; відсутність необхідності відключення першого однофазного замикання на землю; зменшення ймовірності ураження персоналу і сторонніх осіб у разі однофазного замикання; практично повне виключення можливості переходу однофазного замикання на землю в багатофазне; просте виконання чутливого і селективного релейного захисту від одно-фазного замикання на землю.

The article is devoted to the study of the optimal value of the resistance of the neutral grounding resistor in 20 kV net-works. Distribution electric networks of Ukraine with a voltage of 6 (10) kV are included in the final link systems of providing consumers with electric energy. They are in direct interaction both with the consumer, and regional and main electric networks. Therefore, the state and the operation of 6 (10) kV electrical distribution networks has a significant impact on performance reliability, quality and efficiency of the integrated power system of Ukraine. Transition from voltage level 6 (10) kV on 20 kV is an actual and priority step to increase the efficiency of operation distribution network and a significant reduction in electricity losses. The paper presents the types of resistors and options for their installation in the neutral voltage network 20 kV. The rela-tionship between the resistance of the neutral grounding resistor and the single-phase current is established short circuit, which directly affects the types of relay protections, as well as their number. Simulation of the 20 kV network operation mode was performed, based on the results of which the optimal one was chosen the value of the resistance of the neutral ground-ing resistor in the presented network, which is achieved sufficient sensitivity of relay protection devices at the lowest short-circuit current. This one was chosen for the study neutral grounding method, because resistive grounding has the following advantages: no arcs high-frequency overvoltages and multiple damages in the network; no need to disconnect the first single-phase earth fault; reducing the likelihood of impressions of staff and outsiders at single-phase short circuit; almost complete exclusion of the possibility of transition of single-phase circuit to ground in multiphase; simple implementation of sensitive and selective relay protection single-phase ground fault.