МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ ИЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР
ГЛАВНОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ
ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ

ТИПОВАЯ ИНСТРУКЦИЯ ПОКОМПЕНСАЦИИ ЕМКОСТНОГО
ТОКАЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 6-35 кВ

РД 34.20.179
(ТИ34-70-070-87)

Срок действия установлен
с 06.04.88 г. до 06.04.93 г.

РАЗРАБОТАНО Производственнымобъединением по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатацииэлектростанций и сетей "Союзтехэнерго"

ИСПОЛНИТЕЛЬ А.И. Левковский(цех электрических сетей)

УТВЕРЖДЕНО Главным научно-техническимуправлением энергетики и электрификации 06.06.87 г.

Заместитель начальника К.М.АНТИПОВ

Содержание

НастоящаяТиповая инструкция (далее Инструкция) содержит основные указания по выполнениюкомпенсации емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях, а такжепо производству специальных измерений с целью настройки компенсации емкостноготока.

При разработкеданной Инструкции учтен опыт эксплуатации электрических сетей с компенсациейемкостного тока в энергосистемах Белглавэнерго, Куйбышевэнерго, Саратовэнерго,Свердловэнерго и др.

В Инструкциювнесены изменения и дополнения, учитывающие особенности эксплуатациидугогасящих реакторов, требования новых стандартов и технических условий наконкретные типы реакторов.

Приэксплуатации сетей с компенсацией емкостного тока необходимо руководствоватьсятакже инструкциями заводов-изготовителей электрооборудования и требованиями ПТЭи ПУЭ.

НастоящаяИнструкция предназначена для персонала служб РЭУ (ПЭО), занимающегосяэксплуатацией электрических сетей 6-35 кВ.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

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

Основныеопределения, используемые при характеристике сетей с компенсацией емкостноготока, приведены в приложении1.

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

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

в воздушныхсетях, не имеющих 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 А.

Компенсациюдопускается применять также в воздушных сетях 6-10 кВ при емкостном токе менее10 А.

1.3. Длякомпенсации емкостного тока замыкания на землю должны применяться дугогасящиезаземляющие реакторы с плавным или ступенчатым регулированием индуктивности.

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

1.4. Вэлектрических сетях, где в процессе эксплуатации емкостный ток замыкания наземлю изменяется не более чем на ±10 %, рекомендуется применять дугогасящиереакторы со ступенчатым регулированием индуктивности.

В электрическихсетях, где в процессе эксплуатации емкостный ток замыкания на землю изменяетсяболее чем на ±10 %, рекомендуется применять реакторы с плавным регулированиеминдуктивности, настраиваемые вручную или автоматически.

Автоматическаянастройка компенсации рекомендуется в сетях 35 кВ при емкостном токе замыканияна землю более 10 А и в сетях 6-10 кВ при емкостном токе более 50 А.

1.5.Дугогасящиереакторы должны быть настроены на ток компенсации, как правило, равныйемкостному току замыкания на землю (резонансная настройка). Допускаетсянастройка с перекомпенсацией, при которой индуктивная составляющая токазамыкания на землю не превышает 5 А, а степень расстройки – 5 %.

Еслиустановленные в сетях 6-20 кВ дугогасящие реакторы со ступенчатымрегулированием индуктивности имеют большую разность токов смежных ответвлений,допускается настройка с индуктивной составляющей тока замыкания на землю неболее 10 А.

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

В воздушныхсетях 6-10 кВ с емкостным током замыкания на землю менее 10 А степеньрасстройки не нормируется.

Настройка снедокомпенсацией допускается только при недостаточной мощности дугогасящегореактора и при условии, что любые аварийно возникающие несимметрии емкостей фазсети (обрыв проводов, растяжка жил кабеля) не могут привести к появлениюнапряжения смещения нейтрали, превышающего 70 % фазного напряжения. Принедокомпенсации расстройка не должна превышать 5 %.

1.6. В сетях с компенсациейемкостного 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 втечение времени поиска места замыкания на землю – 100 % фазного напряжения.

1.7. Измеренияемкостных токов, напряжений несимметрии и смещения нейтрали с целью настройкикомпенсации емкостного тока должны проводиться при вводе дугогасящих реакторовв работу и при значительных изменениях схемы сети, но не реже одного раза в 6лет.

2. ВЫБОР ПОДСТАНЦИЙ ДЛЯ УСТАНОВКИ ДУГОГАСЯЩИХ РЕАКТОРОВ

2.1.Дугогасящие реакторы должны устанавливаться на питающих подстанциях, связанныхс электрической сетью не менее чем двумя линиями электропередачи. Установкареакторов на тупиковых подстанциях не допускается.

2.2. Выборподстанций для установки дугогасящих реакторов должен производиться с учетомвозможного разделения сети на отдельно работающие участки. Реакторы должныразмещаться таким образом, чтобы в каждой части сети после ее разделениясохранялась возможность настройки компенсации емкостного тока, близкой крезонансной.

3. ВЫБОР МОЩНОСТИ ДУГОГАСЯЩИХ РЕАКТОРОВ ИТРАНСФОРМАТОРОВ ДЛЯ ИХ ПОДКЛЮЧЕНИЯ

3.1. Мощностьреакторов должна выбираться по значению емкостного тока сети с учетом ееразвития в ближайшие 10 лет.

При отсутствииданных о развитии сети мощность реакторов следует определять по значениюемкостного тока сети, увеличенному на 25 %.

Определениеемкостного тока сети для выбора мощности дугогасящих реакторов можнопроизводить путем расчетов (приложение3).

Расчетнаямощность реакторов Q_к (кВ×А) определяется по формуле

                                                                                                  (1)

где U_ном - номинальное напряжениесети, кВ;

I_с - емкостный ток замыкания на землю, А.

3.2. Приприменении в сети дугогасящих реакторов со ступенчатым регулированием токаколичество и мощность реакторов следует выбирать с учетом возможных измененийемкостного тока сети с тем, чтобы ступени регулирования тока позволялиустанавливать настройку, близкую к резонансной при всех возможных схемах сети.

При емкостномтоке замыкания на землю более 50 А рекомендуется применять не менее двухреакторов.

3.3. Дляподключения реакторов должны использоваться силовые трансформаторы со схемойсоединения обмоток "звезда с выведенной нейтралью - треугольник".

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

В сетях 6-10 кВмогут использоваться ненагруженные трансформаторы или трансформаторысобственных нужд (ТСН) с обмоткой 0,4 (0,23) кВ, соединенной в треугольник. Вэтом случае ТСН должны быть проверены по длительно допустимой нагрузке.Допустимая нагрузка  (А) трансформатораопределяется по формуле (2).

                                                                               (2)

где I_ном.т - номинальный ток трансформатора, А;

I_к - ток компенсации реактора, А.

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

3.4. Приотсутствии трансформаторов со схемой соединения обмоток "звезда -треугольник" для подключения реакторов допускается использоватьненагруженные трехфазные трансформаторы со схемой соединения обмоток"звезда - звезда". Мощность трансформаторов при этом должна не менеечем в четыре раза быть больше мощности реакторов.

Трансформаторыброневого типа или группы однофазных трансформаторов со схемой соединенияобмоток "звезда - звезда" использовать для подключения реакторовнедопустимо.

4. СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ДУГОГАСЯЩИХ РЕАКТОРОВ

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

Дугогасящиереакторы должны подключаться к нейтралям трансформаторов, генераторов илисинхронных компенсаторов через разъединители. В цепи заземления реакторовдолжен быть установлен трансформатор тока.

Трансформаторы6 (10) кВ с дугогасящими реакторами в нейтрали должны подключаться к шинамподстанций выключателями. При использовании трансформаторов только дляподключения реакторов допускается замена выключателей на трехполюсныеразъединители.

4.2. Надвухтрансформаторных подстанциях схемы включения дугогасящих реакторов должныпредусматривать возможность подключения реакторов как к одному, так и к другомутрансформатору (рис. 1, а; 1, б).Нейтрали трансформаторов должны быть разделены разъединителями.

4.3. Применениепредохранителей в схемах питания трансформаторов с дугогасящими реакторами внейтрали недопустимо.

4.4. Установкадугогасящих реакторов в распределительных устройствах должна выполнялся всоответствии с действующими Правилами устройства электроустановок иинструкциями заводов-изготовителей.

Подключениереакторов к трансформаторам рекомендуется выполнять сталеалюминиевыми проводамиили шинами сечением 50-70 мм². Допускается выполнять подключениекабелем без стальной бронеленты.

Неиспользуемыеобмотки ненагруженных трансформаторов, в нейтрали которых включены дугогасящиереакторы, должны быть, как правило, заземлены путем соединения одного извыводов обмотки с заземляющим устройством подстанции.

4.5.Рекомендуемые схемы сигнализации и контроля работы дугогасящих реакторовприведены в приложении5.

На сооружаемыхи реконструируемых подстанциях приводы разъединителей, которыми дугогасящиереакторы подключаются к нейтралям трансформаторов, должны выполняться сэлектромагнитной блокировкой, запрещающей отключение под нагрузкой.

На действующихподстанциях, на которых разъединители дугогасящих реакторов выполнены безэлектромагнитной блокировки, допускается эксплуатация реакторов без блокировки.При этом возле разъединителей должны быть установлены две параллельновключенные сигнальные лампы, подключенные к сигнальной обмотке реакторов (двелампы на случай повреждения одной из них).

Рис.1. Схемы включениядугогасящих реакторов:

а - включение одного реактора; б -включение двух реакторов; в - включение реакторов в нейтралитрансформаторов СН; г - включение реактора в нейтраль генератора(синхронного компенсатора)

5. НАСТРОЙКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ДУГОГАСЯЩИХ РЕАКТОРОВ

5.1. В сети скомпенсацией емкостного тока замыкания на землю напряжение несимметрии исмещения нейтрали не должно превышать указанных в п. 1.6 значений.

В сетях 35 кВвыравнивание емкостей фаз относительно земли должно выполняться транспозициейпроводов (рис. 2), а такжераспределением конденсаторов высокочастотной связи.

Предварительнуюоценку напряжения несимметрии сети, а также емкостного тока замыкания на землюследует производить на основании расчетов по удельным емкостям проводов икабелей относительно земли. Значения удельных емкостей проводов и кабелей истепени несимметрии некоторых линий приведены в приложении3.

Пример расчетанапряжения несимметрии сети и выравнивания емкостей фаз приведен в приложении6.

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

5.3. В случаевыбора настройки с недокомпенсацией допустимость такого режима должна бытьпроверена расчетом значения напряжения смещения нейтрали при появлениинесимметрии емкостей фаз сети.

Пример расчетазависимости степени смещения нейтрали от степени однофазной несимметрии в сетис недокомпенсацией емкостного тока замыкания на землю при появлении несимметрииемкостей фаз, приведен в приложении7.

5.4. Методыизмерений напряжений несимметрии, смещения нейтрали и определения емкостноготока замыкания на землю с целью настройки компенсации емкостного тока приведеныв приложении8.

5.5. При выборе ответвленийдугогасящих реакторов со ступенчатым регулированием тока необходимо учитыватьснижение тока реакторов вследствие влияния сопротивления трансформаторов, внейтрали которых включены реакторы.

Рис. 2. Транспозиция фазных проводов на воздушныхлиниях

Действительныйток компенсации I_рд (А) определяется по формуле (1).

                                                                             (3)

где  - сопротивлениетрансформатора, Ом;

 - сопротивление реактора, Ом;

U_ном - номинальное напряжение трансформатора, кВ;

S_т - номинальная мощность трансформатора, кВ×А;

U_к - напряжение КЗ трансформатора, %;

 - номинальное напряжение реактора, В.

В случаеиспользования для подключения реактора трансформатора со схемой соединенияобмоток "звезда - звезда" действительный ток компенсации определяетсяпо формуле

                                                                                                                                (4)

5.6. Выбор настроекдугогасящих реакторов со ступенчатым регулированием тока для разных схем сетидолжен производиться на основании результатов измерений емкостных токов сети иотдельных участков. Результаты выбора настроек реакторов должны быть оформленыв виде карты настроек и храниться у оперативного персонала для контроля режимакомпенсации емкостного тока.

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

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

5.8. Если водном из режимов работы сети дугогасящий реактор окажется подключенным к шинамподстанции, от которой отходит только одна линия, то на время существованиятакого режима реактор должен быть выведен из работы.

5.9.Эксплуатация дугогасящих реакторов, текущие и капитальные ремонты должныпроизводиться в соответствии с инструкцией завода-изготовителя и действующимиНормами испытаний электрооборудования.

6. УКАЗАНИЕ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ

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

6.2. Недопускается включать или отключать дугогасящий реактор при возникновении в сетизамыкания на землю.

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

6.4. Недопускается объединять нейтрали раздельно работающих трансформаторов, к которымподключены дугогасящие реакторы.

6.5. Измеренияемкостных токов замыкания на землю, напряжений несимметрии и смещения нейтралис целью настройки компенсации емкостного тока должны производиться попрограммам, составленным и утвержденным в установленном порядке.

Приложение 1

ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИХАРАКТЕРИСТИКЕ СЕТЕЙ С КОМПЕНСАЦИЕЙ ЕМКОСТНОГО ТОКА

1. При работесети с изолированной нейтралью и отсутствии замыкания на землю на нейтрали сетипоявляется напряжение несимметрии  (В), обусловленноенесимметрией емкостей фаз относительно земли, которое определяется по формуле

                                                                                             (5)

где  - вектор напряженияфазы А, В;

С_A,С_B и С_C - емкости фаз относительноземли, мкФ;

а - фазный множитель.

Степень несимметрии напряжений определяется по формуле

                                                                                                                            (6)

2. Емкостныйток замыкания на землю I_с (А) определяется по формуле

                                                                                            (7)

где w- угловаячастота напряжения, с^-1;

С_ф - емкость фазы сети, мкФ;

u_ф - фазное напряжение, В.

3. Ток i_к (А) компенсации дугогасящего реактора определяетсяпо формуле

                                                                                                         (8)

где L_p - индуктивность реактора, Гн.

4. Степеньрасстройки компенсации J (%) определяется по формуле

                                                                                                (9)

5. В сети сподключенным дугогасящим реактором на нейтрали появляется напряжение смещениянейтрали , определяемое по формуле

                                                                                                     (10)

где  - коэффициентуспокоения сети, равный отношению активной составляющей тока замыкания на землюк полному емкостному току сети.

Для воздушныхсетей с нормальным состоянием изоляции коэффициент d = 2-6 %. При загрязнениях иувлажнениях коэффициент d может увеличиваться до 10%.

Для кабельныхсетей d = 2-4 %.

Модель векторанапряжения смещения нейтрали равен

                                                                                                (11)

степеньнапряжения смещения нейтрали равна

                                                                                                  (12)

6. Призамыкании на землю в месте повреждения протекает остаточный ток замыкания I_з (А), равный

                                                                               (13)

где  - дополнительныйкоэффициент успокоения;

R_з - переходное сопротивление в месте замыкания наземлю, Ом.

Приложение 2

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДУГОГАСЯЩИХ РЕАКТОРОВ

Таблица1

Характеристика реакторовсерии РЗДСОМ

Примечания: 1. Для изменения тока в реактор встроенпереключатель, имеющий пять положений. Привод переключателя выведен на стенкубака. 2. Допустимая продолжительность работы при наибольшем токе компенсации -6 ч, при меньших токах - указана в паспорте реактора. 3. Магнитопроводизготовлен из электротехнической стали, стержни разделены зазорами, ярмапрямоугольной формы. 4. Обмотка - цилиндрическая, слоевая, из медного провода.

Таблица2

Характеристика реакторовсерии РЗДПОМ

Примечания: 1. Плавное регулирование токаосуществляется изменением зазора в магнитной системе с помощью электропривода,установленного на крышке бака реактора. 2. Номинальное напряжение сигнальнойобмотки 100±10 В при среднем значении предельных токов. Номинальный ток сигнальнойобмотки - 10 А. 3. Электрическая схема управления электроприводом реакторовприведена на рис. 3.

Таблица3

Характеристика дугогасящихреакторов завода имени К. Либкнехта (ГДР)

Примечания: 1. Обмотки реакторов выполняются сответвлениями для девяти (6 и 10 кВ) и шести (35 кВ) значений тока компенсации.2. Допустимая продолжительность непрерывной работы (ч) на ответвлениях:

Таблица4

Характеристики плунжерныхреакторов ЦРМЗ Мосэнерго

Рис. 3. Электрическая схема управленияэлектроприводом реакторов серии РЗДПОМ:

LL - дугогасящий реактор; М -электродвигатель; КМ - магнитный пускатель; QF - выключатель автоматический; RP - потенциометр; SQ - конечный выключатель;

1- шкаф управления; 2 - местное управление; 3 - крайнее верхнееположение верхней половины стержня; 4 - крайнее нижнее положение верхнейполовины стержня; 5 - смещение нейтрали; 6 - датчик положения стержня

Таблица5

Характеристика плунжерныхдугогасящих реакторов, изготовляемых в ЧССР для двухчасовой продолжительностинепрерывной работы

Таблица6

Характеристика плунжерныхдугогасящих реакторов, изготовленных в ЧССР для 24-часовой продолжительностинепрерывной работы

Таблица7

Техническая характеристикадугогасящего устройства ТАДТМ-30/10

Примечания: 1. Дугогасящее устройство может применятьсяв сети напряжением 6 кВ. 2. Устройство состоит из трехфазного двухобмоточногопятистержневого трансформатора и однофазного реактора, размещенных в одномбаке. Стержни магнитопровода реактора имеют по четыре немагнитных зазора. 3.Обмотки устройства многослойные цилиндрические, из медного провода. 4. Полнаямасса устройства - 1050 кг. 5. Электрическая схема устройства приведена на рис.4.

Рис. 4. Электрическая схема дугогасящего устройстваТАДТМ-30/10:

I - первичная обмотка; II - вторичная обмотка; III - реактор

Приложение 3

ЕМКОСТНЫЕ ТОКИ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ И СТЕПЕНЬНЕСИММЕТРИИ ЕМКОСТЕЙ ФАЗ ОТНОСИТЕЛЬНО ЗЕМЛИ

Степеньнесимметрии и удельные емкостные токи воздушных линий даны в табл. 8.

Удельныеемкостные токи кабелей различных сечений и разных номинальных напряженийуказаны в табл. 9-11.

Емкостипроводов воздушных линий определены по формулам Максвелла. Для линии без тросовемкость провода определяется:

C₁ = C₁₁ + C₁₂+ C₁₃,                                                                                          (14)

где С₁₁- собственная частичная емкость провода относительно земли;

C₁₂ и С₁₃ - взаимные частичныеемкости относительно второго и третьего провода. Для линии с тросами ввыражение (14) добавляются частичные емкости относительно тросов.

Частичныеемкости определяются по формуле

                                                               (15)

Здесь через D обозначен определитель, составленный изсобственных и взаимных потенциальных коэффициентов:

                                                                                         (16)

D₁₁, D₁₂ и т.д. - алгебраическиедополнения элементов определителя D.

Собственные ивзаимные потенциальные коэффициенты рассчитываются:

                                                                                            (17)

                                                                                             (18)

Здесь h_k - средняя высота подвески провода в пролете;

r_k - радиус провода;

в_kn- расстояние между проводом k и зеркальным изображениемпровода (троса) n;

a_kn - расстояние между проводомk и проводом (тросом) n;

e_o = 8,85×10^-12ф/м.

Таблица8

Степень несимметрии иудельные емкостные токи воздушных линий

Примечания: 1. Для двухцепной линии емкости фазотносительно земли, степень несимметрии и удельный емкостный ток приведены дляодной цепи, когда другая цепь отключена, но не заземлена. 2. В знаменателе п.п.6 и 7 указан угол j, определяющий положение вектора напряжениянесимметрии относительно напряжения первой фазы. 3. d - диаметр провода.

Таблица9

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

Таблица10

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

Таблица11

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

Примечания: 1. Три жилы кабелей 6 кВ имеют общийметаллический экран. 2. Каждая жила кабелей 10-35 кВ имеет отдельныйметаллический экран.

Приложение 4

ТРАНСФОРМАТОРЫ ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ РЕАКТОРОВ

Типы и параметры трансформаторов

Таблица12