ТИ 34-70-070-87 Типовая инструкция по компенсации емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ

1.1. Компенсация емкостного тока замыкания на землю в сетях 6-35 кВ применяется для уменьшения тока замыкания на землю, снижения скорости восстановления напряжения на поврежденной фазе после гашения заземляющей дуги, уменьшения перенапряжений при повторных зажиганиях дуги и создания условий для ее самопогасания.

Основные определения, используемые при характеристике сетей с компенсацией емкостного тока, приведены в приложении 1.

1.2. Компенсация должна применяться при следующих значениях емкостного тока замыкания на землю сети в нормальных режимах ее работы:

• в воздушных сетях 6-20 кВ на железобетонных или металлических опорах и во всех сетях 35 кВ - при токе более 10 А;

• в воздушных сетях, не имевших железобетонных или металлических опор: при напряжении 6 кВ - при токе более 30 А, при напряжении 10 кВ - более 20 А, при напряжении 15-20 кВ - более 15 A.

Компенсацию допускается применять также в воздушных сетях 6-10 кВ при емкостном токе менее 10 А.

1.3. Для компенсации емкостного тока замыкания на землю должны применяться дугогасящие заземляющие реакторы с плавным или ступенчатым регулированием индуктивности.

Основные технические характеристики дугогасящих реакторов приведены в приложении 2 (табл.1-7).

1.4. В электрических сетях, где в процессе эксплуатации емкостный ток замыкания на землю изменяется не более чем на ±10%, рекомендуется применять дугогасящие реакторы со ступенчатым регулированием индуктивности.

В электрических сетях, где в процессе эксплуатации емкостный ток замыкания на землю изменяется более чем на ±10%, рекомендуется применять реакторы с плавным регулированием индуктивности, настраиваемые вручную или автоматически.

Автоматическая настройка компенсации рекомендуется в сетях 35 кВ при емкостном токе замыкания на землю более 10 А и в сетях 6-10 кВ при емкостном токе более 50 А.

1.5. Дугогасящие реакторы должны быть настроены на ток компенсации, как правило, равный емкостному току замыкания на землю (резонансная настройка). Допускается настройка с перекомпенсацией, при которой индуктивная составляющая тока замыкания на землю не превышает 5 А, а степень расстройки - 5%.

Если установленные в сетях 6-20 кВ дугогасящие реакторы со ступенчатым регулированием индуктивности имеют большую разность токов смежных ответвлений, допускается настройка с индуктивной составляющей тока замыкания на землю не более 10 А.

В сетях 35 кВ при емкостном токе менее 15 А допускается степень расстройки не более 10%.

В воздушных сетях 6-10 кВ с емкостным током замыкания на землю менее 10 А степень расстройки не нормируется.

Настройка с недокомпенсацией допускается только при недостаточной мощности дугогасящего реактора и при условии, что любые аварийно возникающие несимметрии емкостей фаз сети (обрыв проводов, растяжка жил кабеля) не могут привести к появлению напряжения смещения нейтрали, превышающего 70% фазного напряжения. При недокомпенсации расстройка не должна превышать 5%.

1.6. В сетях с компенсацией емкостного тока степень несимметрии фазных напряжений не должна превышать 0,75% фазного напряжения, а напряжение смещения нейтрали 15% фазного напряжения.

Допускается напряжение смещения нейтрали в течение 1 ч до 30% и в течение времени поиска места замыкания на землю - 100% фазного напряжения.

1.7. Измерения емкостных токов, напряжений несимметрии и смещения нейтрали с целью настройки компенсации емкостного тока должны проводиться при вводе дугогасящих реакторов в работу и при значительных изменениях схемы сети, но не реже одного раза в 6 лет.

2.1. Дугогасящие реакторы должны устанавливаться на питающих подстанциях, связанных с электрической сетью не менее чем двумя линиями электропередачи. Установка реакторов на тупиковых подстанциях не допускается.

2.2. Выбор подстанций для установки дугогасящих реакторов должен производиться с учетом возможного разделения сети на отдельно работающие участки. Реакторы должны размещаться таким образом, чтобы в каждой части сети после ее разделения сохранялась возможность настройки компенсации емкостного тока, близкой к резонансной.

3.1. Мощность реакторов должна выбираться по значению емкостного тока сети с учетом ее развития в ближайшие 10 лет.

При отсутствии данных о развитии сети мощность реакторов следует определять по значению емкостного тока сети, увеличенному на 25%.

Определение емкостного тока сети для выбора мощности дугогасящих реакторов можно производить путем расчетов (приложение 3).

Расчетная мощность реакторов (кВ·А) определяется по формуле

,                                                         (1)

где - номинальное напряжение сети, кВ;

- емкостный ток замыкания на землю, А.

3.2. При применении в сети дугогасящих реакторов со ступенчатым регулированием тока количество и мощность реакторов следует выбирать с учетом возможных изменений емкостного тока сети с тем, чтобы ступени регулирования тока позволяли устанавливать настройку, близкую к резонансной при всех возможных схемах сети.

При емкостном токе замыкания на землю более 50 А рекомендуется применять не менее двух реакторов.

3.3. Для подключения реакторов должны использоваться силовые трансформаторы со схемой соединения обмоток "звезда с выведенной нейтралью - треугольник".

В сетях 35 кВ для этой цели могут использоваться трехобмоточные трансформаторы 110/35/10 (6) кВ с обмоткой 10 (6) кВ, соединенной в треугольник.

В сетях 6-10 кВ могут использоваться ненагруженные трансформаторы или трансформаторы собственных нужд (ТСН) с обмоткой 0,4 (0,23) кВ, соединенной в треугольник. В этом случае ТСН должны быть проверены по длительно допустимой нагрузке. Допустимая нагрузка трансформатора определяется по формуле (2).

,                                          (2)

где - номинальный ток трансформатора, А;

- ток компенсации реактора, А.

Трансформаторы, используемые для подключения реакторов, приведены в приложении 4 (табл.12).

3.4. При отсутствии трансформаторов со схемой соединения обмоток "звезда-треугольник" для подключения реакторов допускается использовать ненагруженные трехфазные трансформаторы со схемой соединения обмоток "звезда-звезда". Мощность трансформаторов при этом должна не менее чем в четыре раза быть больше мощности реакторов.

Трансформаторы броневого типа или группы однофазных трансформаторов со схемой соединения обмоток "звезда-звезда" использовать для подключения реакторов недопустимо.

4.1. Рекомендуемые схемы включения дугогасящих реакторов приведены на рис.1.

4.2. На двухтрансформаторных подстанциях схемы включения дугогасящих реакторов должны предусматривать возможность подключения реакторов как к одному, так и к другому трансформатору (рис.1, а; 1, б). Нейтрали трансформаторов должны быть разделены разъединителями.

4.3. Применение предохранителей в схемах питания трансформаторов с дугогасящими реакторами в нейтрали недопустимо.

4.4. Установка дугогасящих реакторов в распределительных устройствах должна выполняться в соответствии с действующими Правилами устройства электроустановок и инструкциями заводов-изготовителей.

Подключение реакторов к трансформаторам рекомендуется выполнять сталеалюминиевыми проводами или шинами сечением 50-70 мм. Допускается выполнять подключение кабелем без стальной бронеленты.

Неиспользуемые обмотки ненагруженных трансформаторов, в нейтрали которых включены дугогасящие реакторы, должны быть, как правило, заземлены путем соединения одного из выводов обмотки с заземляющим устройством подстанции.

4.5. Рекомендуемые схемы сигнализации и контроля работы дугогасящих реакторов приведены в приложении 5.

На сооружаемых и реконструируемых подстанциях приводы разъединителей, которыми дугогасящие реакторы подключаются к нейтралям трансформаторов, должны выполняться с электромагнитной блокировкой, запрещающей отключение под нагрузкой.

На действующих подстанциях, на которых разъединители дугогасящих реакторов выполнены без электромагнитной блокировки, допускается эксплуатация реакторов без блокировки. При этом возле разъединителей должны быть установлены две параллельно включенные сигнальные лампы, подключенные к сигнальной обмотке реакторов (две лампы на случай повреждения одной из них).

5.1. В сети с компенсацией емкостного тока замыкания на землю напряжение несимметрии и смещения нейтрали не должно превышать указанных в п.1.6 значений.

В сетях 35 кВ выравнивание емкостей фаз относительно земли должно выполняться транспозицией проводов (рис.2), а также распределением конденсаторов высокочастотной связи.

5.2. Настройка дугогасящих реакторов должна быть выполнена в соответствии с требованиями п.1.5.

5.3. В случае выбора настройки с недокомпенсацией допустимость такого режима должна быть проверена расчетом значения напряжения смещения нейтрали при появлении несимметрии емкостей фаз сети.

Пример расчета зависимости степени смещения нейтрали от степени однофазной несимметрии в сети с недокомпенсацией емкостного тока замыкания на землю при появлении несимметрии емкостей фаз, приведен в приложении 7.

5.4. Методы измерений напряжений несимметрии, смещения нейтрали и определения емкостного тока замыкания на землю с целью настройки компенсации емкостного тока приведены в приложении 8.

5.5. При выборе ответвлений дугогасящих реакторов со ступенчатым регулированием тока необходимо учитывать снижение тока реакторов вследствие влияния сопротивления трансформаторов, в нейтрали которых включены реакторы.

Действительный ток компенсации определяется по формуле (1).

,                                       (3)

где - сопротивление трансформатора, Ом;

- сопротивление реактора, Ом;

- номинальное напряжение трансформатора, кВ;

- номинальная мощность трансформатора, кВ·А;

- напряжение КЗ трансформатора, %;

- номинальное напряжение реактора, В.

В случае использования для подключения реактора трансформатора со схемой соединения обмоток "звезда-звезда" действительный ток компенсации определяется по формуле

.                                                      (4)

5.6. Выбор настроек дугогасящих реакторов со ступенчатым регулированием тока для разных схем сети должен производиться на основании результатов измерений емкостных токов сети и отдельных участков. Результаты выбора настроек реакторов должны быть оформлены в виде карты настроек и храниться у оперативного персонала для контроля режима компенсации емкостного тока.

5.7. Настройка плавнорегулируемых реакторов, не имеющих автоматических регуляторов настройки, должна производиться вручную с помощью измерителей (указателей) настройки или с помощью вольтметра, подключенного к сигнальной обмотке реакторов. Реакторы должны быть настроены на значение тока, при котором напряжение на сигнальной обмотке имеет наибольшее значение.

Для настройки плавнорегулируемых реакторов вручную могут применяться также другие методы, обеспечивающие настройку реакторов, близкую к резонансной.

5.8. Если в одном из режимов работы сети дугогасящий реактор окажется подключенным к шинам подстанции, от которой отходит только одна линия, то на время существования такого режима реактор должен быть выведен из работы.

5.9. Эксплуатация дугогасящих реакторов, текущие и капитальные ремонты должны производиться в соответствии с инструкцией завода-изготовителя и действующими Нормами испытаний электрооборудования.

6.1. Включение или отключение трансформаторов, предназначенных для подключения дугогасящих реакторов, допускается производить только при отключенном дугогасящем реакторе (разъединитель в цепи реактора должен быть отключен).

6.2. Не допускается включать или отключать дугогасящий реактор при возникновении в сети замыкания на землю.

6.3. Переключение ответвлений реактора со ступенчатым регулированием тока может производиться только после отключения реактора.

6.4. Не допускается объединять нейтрали раздельно работающих трансформаторов, к которым подключены дугогасящие реакторы.

6.5. Измерения емкостных токов замыкания на землю, напряжений несимметрии и смещения нейтрали с целью настройки компенсации емкостного тока должны производиться по программам, составленным и утвержденным в установленном порядке.

Приложение 1

ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ХАРАКТЕРИСТИКЕ
СЕТЕЙ С КОМПЕНСАЦИЕЙ ЕМКОСТНОГО ТОКА

Приложение 2

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДУГОГАСЯЩИХ РЕАКТОРОВ

Таблица 1

Характеристика реакторов серии РЗДСОМ

Примечания.

1. 1. Для изменения тока в реактор встроен переключатель, имеющий пять положений. Привод переключателя выведен на стенку бака. 2. Допустимая продолжительность работы при наибольшем токе компенсации - 6 ч, при меньших токах - указана в паспорте реактора. 3. Магнитопровод изготовлен из электротехнической стали, стержни разделены зазорами, ярма прямоугольной формы. 4. Обмотка - цилиндрическая, слоевая, из медного провода.

Таблица 2

Характеристика реакторов серии РЗДПОМ

Примечания.

1. 1. Плавное регулирование тока осуществляется изменением зазора в магнитной системе с помощью электропривода, установленного на крышке бака реактора. 2. Номинальное напряжение сигнальной обмотки 10010 В при среднем значении предельных токов. Номинальный ток сигнальной обмотки - 10 A. 3. Электрическая схема управления электроприводом реакторов приведена на рис.3.

Приложение 3

ЕМКОСТНЫЕ ТОКИ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ И СТЕПЕНЬ
НЕСИММЕТРИИ ЕМКОСТЕЙ ФАЗ ОТНОСИТЕЛЬНО ЗЕМЛИ

Степень несимметрии и удельные емкостные токи воздушных линий даны в табл.8.

Таблица 8

Степень несимметрии и удельные емкостные токи воздушных линий

Примечания.

1. 1. Для двухцепной линии емкости фаз относительно земли, степень  несимметрии и удельный емкостный ток приведены для одной цепи, когда другая цепь отключена, но не заземлена. 2. В знаменателе пп.6 и 7 указан угол, определяющий положение вектора напряжения несимметрии относительно напряжения первой фазы. 3. - диаметр провода.

   Удельные емкостные токи кабелей различных сечений и разных номинальных напряжений указаны в табл.9-11.

   Таблица 9

   Зарядные и емкостные токи замыкания на землю кабелей с секторными жилами и поясной изоляцией, А/км

   Сечение, мм	Кабели 6 кВ		Кабели 10 кВ
   	Зарядный ток	Ток замыкания на землю	Зарядный ток	Ток замыкания на землю
   16	0,24	0,37	0,33	0,52
   25	0,32	0,46	0,42	0,62
   35	0,36	0,52	0,47	0,69
   50	0,41	0,59	0,54	0,77
   70	0,49	0,71	0,6	0,9
   95	0,51	0,82	0,69	1,0
   120	0,62	0,89	0,74	1,1
   150	0,7	1,1	0,84	1,3
   185	0,79	1,2	0,95	1,4
   240	0,89	1,3	1,06	1,6
   300	1,00	1,5	1,16	1,8

   Таблица 10

   Зарядные и емкостные токи замыкания на землю кабелей ОСБ, А/км

   Сечение, мм	Кабели 20 кВ		Кабели 35 кВ
   	Зарядный ток	Ток замыкания на землю	Зарядный ток	Ток замыкания на землю
   25	0,66	2,00	-	-
   35	0,74	2,2	-	-
   50	0,84	2,5	-	-
   70	0,95	2,8	1,2	3,7
   95	1,0	3,1	1,4	4,1
   120	1,1	3,4	1,5	4,4
   150	1,3	3,7	1,6	4,8
   185	1,4	4,0	1,7	5,2

   Таблица 11

   Зарядные и емкостные токи замыкания на землю кабелей с пластмассовой изоляцией, А/км

   Сечение, мм	Кабель 6 кВ		Кабель 10 кВ		Кабель 20 кВ		Кабель 35 кВ
   	Зарядный ток	Ток замыкания на землю	Зарядный ток	Ток замыкания на землю	Зарядный ток	Ток замыкания на землю	Зарядный ток	Ток замыкания на землю
   25	0,33	0,55	0,62	1,9	1,0	3,0	1,1	3,3
   35	0,35	0,60	0,69	2,1	1,1	3,3	1,2	3,6
   50	0,35	0,65	0,78	2,3	1,2	3,6	1,3	3,9
   70	0,38	0,70	0,87	2,6	1,3	3,9	1,5	4,5
   95	0,41	0,75	0,96	2,9	1,9	4,2	1,6	4,8
   120	0,47	0,85	1,05	3,2	1,6	4,8	1,8	5,4
   150	0,49	0,9	1,14	3,4	1,7	5,1	1,9	5,7
   185	0,55	1,0	1,25	3,8	1,9	5,7	2,1	6,3
   240	0,6	1,0	1,51	4,5	2,1	6,3	2,3	6,9
   300	-	-	1,65	5,0	2,3	6,9	2,5	7,5
   400	-	-	1,85	5,6	2,5	7,5	2,7	8,1
   500	-	-	-	-	4,8	8,4	3,0	9,0

   
           Примечания: 1. Три жилы кабелей 6 кВ имеют общий металлический экран.

2. 2. Каждая жила кабелей 10-35 кВ имеет отдельный металлический экран.

Емкости проводов воздушных линий определены по формулам Максвелла. Для линии без тросов емкость провода определяется:

,                                                 (14)

где - собственная частичная емкость провода относительно земли;

- взаимные частичные емкости относительно второго и третьего провода. Для линии с тросами в выражение (14) добавляются частичные емкости относительно тросов.

Частичные емкости определяются по формуле

*; ; .                                 (15)

________________

* Соответствует оригиналу.

Здесь через обозначен определитель, составленный из собственных и взаимных потенциальных коэффициентов:

                                                         (16)

и т.д. - алгебраические дополнения элементов определителя .

Собственные и взаимные потенциальные коэффициенты рассчитываются:

;                                                (17)

     
.                                                (18)

Здесь - средняя высота подвески провода в пролете;

- радиус провода;

- расстояние между проводом и зеркальным изображением провода (троса) ;

- расстояние между проводом и проводом (тросом) ;

=8,85·10 Ф/м.

Приложение 4

ТРАНСФОРМАТОРЫ ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ РЕАКТОРОВ

Таблица 12

Типы и параметры трансформаторов

Примечания.

* - схема соединения обмоток Y; ** - по п.1 не применен ТМ-100, а по п.2 и 5 - ТМ-160 из-за отсутствия у них нулевого вывода обмотки ВН; *** - см.п.3.3.

     
Приложение 5

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ СХЕМЫ СИГНАЛИЗАЦИИ И КОНТРОЛЯ РАБОТЫ
ДУГОГАСЯЩИХ РЕАКТОРОВ И ТРЕХФАЗНЫХ ДУГОГАСЯЩИХ УСТРОЙСТВ

Схема сигнализации и контроля работы дугогасящих реакторов приведена на рис.5.

Приложение 6

ПРИМЕР РАСЧЕТА НАПРЯЖЕНИЯ НЕСИММЕТРИИ
СЕТИ И ВЫРАВНИВАНИЯ ЕМКОСТЕЙ ФАЗ

Приложение 7

РАСЧЕТ ЗАВИСИМОСТИ СТЕПЕНИ СМЕЩЕНИЯ НЕЙТРАЛИ ОТ СТЕПЕНИ
ОДНОФАЗНОЙ НЕСИММЕТРИИ В СЕТИ С НЕДОКОМПЕНСАЦИЕЙ
ЕМКОСТНОГО ТОКА

Приложение 8

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЙ НЕСИММЕТРИИ, СМЕЩЕНИЯ НЕЙТРАЛИ
И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЕМКОСТНОГО ТОКА ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ

1. Лихачев Ф.А. Инструкция по выбору, установке и эксплуатации дугогасящих катушек. - М.: Энергия, 1971.

2. Черников А.А. Компенсация емкостных токов в сетях с незаземленной нейтралью. - М.: Энергия, 1974.

3. Маврицын A.M., Петров О.А. Электроснабжение угольных разрезов. - М.: Недра, 1977.

4. Чадов Г.Е. Определение емкостного тока в компенсированных сетях 6-35 кВ. - Энергетик, 1984, N 7.

Текст документа сверен по:
/ Министерство энергетики и электрификации СССР. -
М.: СПО Союзтехэнерго, 1988