Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Термическая стойкость экранов одножильных силовых кабелей в электрической сети 20 кВ с низкоомным заземлением нейтрали

А. И. Ширковец, М. В. Ильиных

Аннотация


Особенностью кабельных сетей напряжением 20 кВ, получивших распространение в энергосистеме Москвы, является обязательное использование силового низкоомного резистора, включённого в нейтраль обмотки 20 кВ питающего трансформатора 110–220 кВ и предназначенного для обеспечения работы релейной защиты от замыканий на землю. Это позволяет обеспечить селективное отключение на участках сети и сохранить ресурс её кабельных линий с изоляцией из сшитого полиэтилена, выполненных преимущественно кабелями одножильной конструкции. Выбор сечения медного экрана таких кабелей определяется допустимым нагревом при протекании аварийного тока, который выбирается для двухфазного короткого замыкания или однофазного замыкания на землю. В прикладных исследованиях данной темы, инструкциях заводов – изготовителей кабельной техники, а также действующих стандартах предлагаются разные подходы. Поэтому вопрос обоснования в проектной практике того или другого вида повреждения для подбора оптимального сечения экрана силовых кабелей 20 кВ до настоящего времени остаётся открытым. В статье приведены результаты расчёта токов КЗ в металлических экранах одножильных кабелей 20 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена в зависимости от времени отключения повреждения и варьируемого сопротивления резистора в нейтрали. Расчёты выполнены для экранов сечением 16, 25 и 35 мм2, которые являются минимально допустимыми по термической стойкости кабелей согласно ГОСТ 34834–2022. Показано, что для выбора незаниженного сечения экрана кабелей 20 кВ и сохранения их ресурса, ввиду ненулевой вероятности повреждения разноимённых фаз линии (в том числе из-за механических порывов), следует использовать значения тока двухфазного КЗ на землю. Для определения значений аварийного тока и его растекания по экранам КЛ выполнена серия расчётов для участка кабельной сети 20 кВ на компьютерной модели в программе MATLAB Simulink. Приведены результаты определения тока двухфазного КЗ на землю и соответствующих токов в экранах линии при различных условиях повреждения и способах заземления экранов КЛ.

Ключевые слова


электрическая сеть 20 кВ, одножильный кабель, изоляция из сшитого полиэтилена, термическая стойкость, сечение экрана, двухфазное короткое замыкание на землю, однофазное замыкание на землю, сопротивление резистора, релейная защита, время отключения, аварий

Полный текст:

PDF

Литература


Огиенко И. И. Анализ топологии электрических сетей 20 кВ по критериям оптимизации, наблюдаемости, энергоэффективности // Электроэнергия. Передача и распределение. 2018. № 1(46). С. 66 – 70.

Львов М. Ю., Камнев Д. Ю. Применение класса напряжения 20 кВ в системах электроснабжения современных мегаполисов // Вестник Московского энергетического института. 2020. № 5. С. 83 – 88.

Мещанов Г. И. Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 10 и 20 кВ с токопроводящими жилами секторной формы // Энергия единой сети. 2016. № 4(27). С. 58 – 66.

Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. Утв. Приказом Минэнерго России от 04.10.2022 № 1070, введ. в действие с 06.03.2023 г. URL: http://publication.pravo.gov.ru/document/00012022 12060056.

СТО 56947007-29.060.20.020–2009. Методические указания по применению силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 10 – 35 кВ. Введ. с изм. от 10.05.2018 (повторно). URL: https://www.fsk-ees.ru/upload/docs/STO_ 56947007-29.060.20.020-2009_izm_10052018. pdf.

СТО 34.01-21.1-001–2017. ПАО «Россети». Распределительные электрические сети напряжением 0,4 – 110 кВ. Требования к технологическому проектированию. Введ. 02.08.2017 (с изменениями от 28.09.2021, 28.12.2022). URL: https:// old.rosseti.ru/investment/standart/corp_ standart/doc/%D0%A1%D0%A2%D0%9 E_34.01-21.1-001-2017v2022.pdf.

Дмитриев М. В. Заземление экранов кабелей 20 кВ // Электроэнергия. Передача и распределение. 2017. № 2(41). С. 34 – 37.

Дмитриев М. В. CABLE. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019619699, зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 23.07.2019.

Косяков А. А., Неугодников И. П., Чернов А. Н. Программа для расчета кабелей из сшитого полиэтилена (Calc-C). Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013613320, зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 02.04.2013 г.

Майоров А. В., Челазнов А. А., Шунтов А. В. Об однофазных замыканиях на землю в электрической сети 20 кВ // Электротехника. 2018. № 6. С. 62 – 66.

Ширковец А. И., Губаев Д. Ф. Математическая модель горения однофазной дуги в изоляции силовых кабелей с графической интерпретацией развития пробоя на основе нелинейного сопротивления дугового канала // Изв. вузов. Сер. «Проблемы энергетики». 2012. № 9 – 10. С. 121 – 134.

Григорьев Д. А. Анализ причин ложной работы логических защит шин в сетях 20 кВ при росте емкостных токов / Д. А. Григорьев, Ю. П. Гусев, К. В. Колесникова и др. // Релейная защита и автоматизация. 2021. № 3(44). С. 8 – 15.

ГОСТ 34834–2022. Кабели силовые с экструдированной изоляцией на номинальное напряжение от 6 до 35 кВ включительно. Введ. в действие 30.06.2023. URL: https://www.elec.ru/files/2022/09/19/ GOST-34834-2022.pdf.

ГОСТ Р МЭК 60949–2009. Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева. Введ. в действие 01.01.2010. URL: https://www.elec.ru/files/2017/08/11/ GOST-R-MEK-60949- 2009.pdf.




DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2023.29.12.003

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© 1998 – 2023 НТФ «Энергопрогресс»


Адрес редакции:
129090, г. Москва, ул. Щепкина, д. 8
Телефон: +7 495 234-74-21
E-mail: energetick@mail.ru, energetik@energy-journals.ru

 

Наши партнеры

                

Выставки: