Вышел в свет очередной номер научно-технического журнала «Энергия единой сети».
Номер открывают актуальные новости отрасли, РНК СИГРЭ, ПАО «Россети» и обзор итогов деятельности Научно-технического совета АО «Россети Научно-технический центр» за IV квартал 2024 года.
В этом выпуске журнала будут публикованы материалы, касающиеся электроэнергетики и связанной с ней электротехники, обеспечивающей надежную работу электрической сети.
Статьи, вошедшие во второй выпуск 2025 года:
УДК 621.311.1
Шифр специальности ВАК 2.4.3.
Учет сопротивления дуги в расчетах значений напряжения повреждения для электрической сети 20 кВ с низкоомным заземлением нейтрали
Авторы: А.А. Челазнов, д. т. н., chelaznovaa@uneco.ru, М.Ю. Львов, д. т. н., АО «Объединенная энергетическая компания»
Ключевые слова: электрическая сеть 20 кВ; низкоомное заземление нейтрали; напряжение повреждения; условия электробезопасности
Проанализированы вопросы проведения расчетов напряжения повреждения при возникновении однофазного замыкания на землю в электрической сети с низкоомным заземлением нейтрали.
Показано, что неучет возможности контакта экрана с землей в сети с пофазно экранированными кабелями приводит к необоснованному занижению расчетных значений напряжения повреждения и возможности неверной оценки соблюдения условий электробезопасности.
Расчет токов, протекающих по экранам кабелей и контуру заземления подстанций, необходимо проводить с учетом сопротивления дуги, возникающей в месте однофазного замыкания, и возможности прогорания экрана и возникновения электрической связи с землей. При проведении расчетов в сети с током однофазного замыкания 1000 А сопротивление дуги необходимо принимать в интервале 0,5…1,0 Ом, контакт земли с дугой учитывать сопротивлением 0,25 Ом.
Consideration of arc resistance in the calculation of damage voltage values for a 20kV electrical network with lowresistance neutral grounding
Authors: A.A. Chelaznov, Dr. Sci. (Technical), M.Y. Lvov, Dr. Sci. (Technical), JSC «UEC», Moscow, Russia
Keywords: 20 kV electrical network; low resistance neutral grounding; damage voltage; electrical safety conditions
The issues of calculating the damage voltage in the event of a single-phase earth fault in an electrical network with a low resistance neutral grounding are analyzed. It is shown that ignoring the possibility of contact of the screen with the ground in a network with phase-shielded cables leads to an unjustified underestimation of the calculated values of the damage voltage and the possibility of an incorrect assessment of compliance with electrical safety conditions.
The calculation of currents flowing through the cable screens and the grounding circuit of substations must be carried out taking into account the arc resistance occurring at the site of a single-phase short circuit, with the possibility of burning out the screen and the emergence of an electrical connection with the ground.
When performing calculations in a network with a single-phase shortcircuit current of 1000 A the arc resistance must be taken in the range RD = 0.5 … 1.0 ohms, the contact of the earth with the arc should be considered with a resistance RZ = 0.25 ohms.
pages 8–14
УДК 621.314.58
Шифр специальности ВАК 2.4.3.
Разработка способа ограничения тока короткого замыкания в микроэнергосистеме, объединенной с распределительной сетью посредством энергетического роутера
Авторы: Д.С. Бондарь, https://orcid.org/0009-0006-1674-5324, bondarbd@inbox.ru, А.А. Волошин к. т. н., доцент, https://orcid.org/0009-0005-7554-0524, НИУ МЭИ
Ключевые слова: микроэнергосистема; энергетический роутер; ограничение тока короткого замыкания; адаптивное управление; виртуальное сопротивление
В современных распределенных системах электроснабжения возникает необходимость в эффективных способах ограничения тока короткого замыкания. Статья посвящена разработке такого способа для микроэнергосистем, интегрированных с распределительными сетями через энергетические роутеры.
Рассматриваются метод адаптивного управления выходными характеристиками энергетического роутера и внедрение активных средств регулирования для снижения амплитуды тока короткого замыкания путем изменения виртуального сопротивления. Предложенный способ направлен на повышение надежности и устойчивости микроэнергосистем, минимизацию времени восстановления послеаварийных ситуаций. Исследование включает анализ существующих методов, математическое моделирование и экспериментальное подтверждение эффективности разработанного подхода.
Evelopment of short-circuit current limitation method in a microgrid integrated with the distribution network by using an energy router
Authors: D.S. Bondar, postgraduate at the Department of Relay Protection and Automation of Power Systems, https://orcid.org/0009-0006-1674-5324, denis_bondar_97@mail.ru, A.A. Voloshin, Cand. Sci. (Technical), https://orcid.org/0009-0005-7554-0524, National Research University «Moscow Power Engineering Institute», Moscow, Russia
Keywords: microgrid; energy router; short-circuit current limitation; adaptive control; virtual resistance
In modern distributed power supply system’s there is a necessity in effective methods of short-circuit current limitation. The article is devoted to the development of such a method for micro-power systems integrated with distribution networks through power routers. It considers the method of adaptive control of the output characteristics of the power router and the introduction of active means of regulation to reduce the amplitude of the short-circuit current by changing the virtual resistance. The proposed method is aimed at improving the reliability and stability of micro-power systems, minimizing the time of disaster recovery. The study includes analysis of existing methods, mathematical modeling and experimental confirmation of the effectiveness of the developed approach.
pages 16–23
УДК 621.316, 621.316.8
Шифр специальности ВАК 2.4.3.
Стратегия сбережения ресурса электрооборудования на основе локализации однофазных замыканий в кабельных сетях среднего напряжения
Авторы: А.И. Ширковец, к. т. н., https://orcid.org/0009-0003-5145-9700, shirkovets@pnpbolid.com, ООО «Болид», В.Е. Герасимов, «Россети Новосибирск» (АО «Региональные электрические сети»)
Ключевые слова: кабельная линия; ресурс электрооборудования; бумажно-пропитанная изоляция (БПИ); изоляция из сшитого полиэтилена (СПЭ); дефект изоляции; электрическая прочность; защита от перенапряжений; однофазное замыкание; низкоомное резистивное заземление; нейтралеобразующий трансформатор; селективное отключение; опыт эксплуатации
Проанализированы способы сбережения ресурса электрооборудования в распределительных сетях 6–20 кВ на основе кабельных линий с разными видами изоляции. Показано, что традиционные режимы нейтрали с удержанием замыкания на землю неэффективны в задаче обеспечения эксплуатационной надежности трансформаторов и кабелей. Длительно воздействующие дуговые перенапряжения провоцируют развитие заводских и монтажных дефектов и снижают электрическую прочность изоляции от двух до четырех раз для изоляции из сшитого полиэтилена и бумажно-пропитанной изоляции соответственно. В качестве эффективного инструмента защиты от перенапряжений, исключения риска развития однофазного замыкания в междуфазные КЗ предложен переход к низкоомному резистивному заземлении нейтрали, обоснованы условия и описана этапность его реализации. Приведены расчетные условия выбора параметров резисторов и заземляющих трансформаторов, даны рекомендации по организации релейной защиты. Положительный эффект технического решения проиллюстрирован на примере пилотного проекта в Новосибирске: уже на второй год эксплуатации резисторов число отключений линий от шин 10 кВ питающей ПС 110 кВ снизилось вдвое, а количество зафиксированных коротких замыканий — практически на порядок.
A strategy for saving the lifetime of electrical equipment based on the localization of earth faults in medium-voltage cable networks
Authors: A.I. Shirkovets, https://orcid.org/0009-0003-5145-9700, shirkovets@pnpbolid.com, «Bolid», LLC, Novosibsrsk, Russia, V.E. Gerasimov, Rosseti Novosibirsk, Novosibirsk, Russia
Keywords: cable line; electrical equipment lifetime; mass-impregnated paper insulation (MIP); cross-linked polyethylene insulation (XLPE); insulation defect; electrical strength; overvoltage protection; single-phase earth fault; low-ohmic resistance grounding; neutral transformer; selective shutdown; operational experience
The methods for saving the resource of power equipment distribution networks based on cable lines with different types of insulation were analyzed. It is shown that conventional neutral grounding methods with continuous operation under ground fault conditions are not effective in ensuring the operational reliability of transformers and cables. Long term arc overvoltages result in the development of factory and assembly defects and reduce the electrical strength of the insulation by two to four times for cross-linked polyethylene insulation and paper-impregnated insulation, respectively. As an effective method for overvoltage protection and elimination of the risk of single phase-toground fault developing into phase-to-phase short circuits, the low-ohmic resistive neutral grounding is proposed. The conditions for its implementation are substantiated with the main stages described. Calculation conditions for selecting parameters of resistors and grounding transformers are given, recommendations on organization of relay protection are presented. The positive effect of the technical solution is illustrated by the example of a pilot project in Novosibirsk: the number of line disconnections from 10 kV busbars of the 110 kV supply substation had decreased by a half already in the second year of resistors operation, while the number of recorded short circuits had decreased almost 10 times.
pages 24–36
Использование технологии управления спросом на этапе выбора состава включенного генерирующего оборудования
Авторы: И.В. Воронов, к .т. н., https://orcid.org/0009-0000-6784-8418, М.И. Блаженкова, https://orcid.org/0009-0000-9937-1909, Филиал АО «СО ЕЭС» ОДУ Сибири, А.А. Панеш, аспирант МГИМО, https://orcid.org/0009-0008-4095-8869, АО «Россети Научно-технический центр»
Ключевые слова: рынок электроэнергии; рынок мощности; управление спросом; планирование; режимы работы; режимы энергосистем; работа энергосистем
В работе исследована возможность реализации механизма управления спросом в рамках оказания услуг по управлению изменением режима потребления электрической энергии на этапе выбора состава генерирующего оборудования. Проведена количественная и качественная оценка эффективности внедрения технологии управления спросом посредством проведения ряда модельных расчётов на примере нескольких энергорайонов объединённой энергосистемы Сибири. Определены направления дальнейших исследований, направленных на повышение эффективности механизма управления спросом.
The study explores the possibility of implementing a demand management mechanism as part of services for managing changes in electricity consumption patterns at the stage of selecting generating equipment
Authors: I.V. Voronov, Cand. Sci. (Technical), https://orcid.org/0009-0000-6784-8418, viv@osib.so-ups.ru, M.I. Blazhenkova, https://orcid.org/0009-0000-9937-1909, BlazhenkovaMI@osib.so-ups.ru «System Operator of the United Power System», Joint-stock Company, branch, Kemerovo, Russia , A.A. Panesh, https://orcid.org/0009-0008-4095-8869, Aslanbii.panesh@mail.ru, Rosseti R&D Center, Moscow, Russia
Keywords: electricity and capacity market; demand management; power system operation planning
The study explores the possibility of implementing a demand management mechanism as part of services for managing changes in electricity consumption patterns at the stage of selecting generating equipment. A quantitative and qualitative assessment of the effectiveness of demand management technology has been conducted through a series of model calculations using the example of several energy districts within the unified energy system of Siberia. Directions for further research aimed at improving the efficiency of the demand management mechanism have been identified.
pages 37–43
УДК 621.311
Шифр специальности ВАК 2.4.3.
Разработка алгоритма деления электрической сети для создания централизованной автоматики ликвидации асинхронного режима
Авторы: А.А. Жиленков, аспирант, https://orcid.org/0009-0003-4828-4233, zhilenkovartem@mail.ru, АО «СО ЕЭС», Томский политехнический университет, А.В. Прохоров, к. т. н., https://orcid.org/0000-0002-7516-6027, Томский политехнический университет
Ключевые слова: асинхронный режим; противоаварийная автоматика; сечение деления энергосистемы; теория графов; динамическая устойчивость; устойчивость энергосистемы
Предложен алгоритм выбора сечения деления электрической сети, представляющий собой основудля реализации централизованной автоматики ликвидации асинхронного режима. Работа алгоритма построена на обработке данных о доаварийном режиме и аварийном процессе, собираемых на уровнедиспетчерского центра, с использованием теории графов, кластерного анализа и оценки взаимного движения роторов генераторов. Результаты тестирования алгоритма на схеме реальной энергосистемы подтверждают его эффективность и демонстрируют возможность сокращения времени ликвидации асинхронного режима и снижения небалансов в отделившихся частях энергосистемы по сравнению с действиями локальных устройств автоматики ликвидации асинхронного режима.
Development of a controlled islanding algorithm for centralized out-of-step protection scheme
Authors: A.A. Zhilenkov, https://orcid.org/0009-0003-4828-4233, zhilenkovartem@mail.ru, Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia «SO UPS», JSC., Moscow, Russia, A.V. Prokhorov, Cand. Sci. (Technical), Associate Professor, https://orcid.org/0000-0002-7516-6027, Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia
Keywords: out-of-step condition; emergency automation; controlled islanding; graph theory; transient stability; power system stability
A new algorithm for controlled islanding to implement centralized out-of-step protection is proposed. The algorithm is based on processing of data measured for pre-fault state and transient conditions and collected at dispatch center. It employs graph theory, clustering and analysis of the relative motion of generator rotors. The automated algorithm is tested with the use of real power grid configuration. The obtained results demonstrate its efficacy in terms of reduced performance time and decreased imbalances in post fault scheme in comparison with local out-of-step protection.
pages 44–55
УДК 621.311
Шифр специальности ВАК 2.4.3.
Основные характеристики преобразовательной подстанции ППТ ±1100 кВ Changji–Guquan (Китай)
Автор: Р.Н. Шульга, к. т. н., ВЭИ-филиал ФГУП «РФЯЦ–ВНИИТФ им. акад. Е.И. Забабахина»
Ключевые слова: электрооборудование; объект ПТ; #изоляция; энергоснабжение; энергосистема
Рассмотрена динамика развития объектов передачи постоянного тока в мире, включая наиболее
сверхвысоковольтные электропередачи в Китае. На примере ППТ ±1100 кВ Changji–Guquan (Китай) мощностью 12 ГВт и длиной 3304 км приведены характеристики воздушной линии и электрооборудования преобразовательных подстанций ультравысокого напряжения. Особый интерес представляет опыт разработки, испытаний и эксплуатации электрооборудования в условиях высокогорья, загрязнения изоляции и коронирования.
Main Characteristics of the +/- 1100 kV Changji-Guquan converter substation (China)
Author: R.N. Shulga, Cand. Sci. (Technical), VEI branch of FSUE RFNC-VNIITF named after Academician E.I. Zababakhina, Moscow, Russia
Keywords: electrical equipment; DC facility; insulation; energy system
The dynamics of the development of DC facilities in the world, including the most ultra-high-voltage power transmission in China, is considered. Using the example of the +/- 1100 kV Changji-Guquan substation (China) with a capacity of 12 GW and a length of 3304 km, the characteristics of the overhead line and electrical equipment of ultra-high voltage converter substations are given. Of particular interest is the experience of developing, testing and operating electrical equipment in conditions of high altitude, insulation pollution and corona. One of the key issues is ensuring the reliability of power supply to adjacent power systems in the event of an emergency shutdown of a heavy-duty substation, which is largely compensated by the creation of transport corridors of 5 parallel-operating substations and the presence of a rotating reserve of power generation on the side of the abutment.
pages 56–63
УДК 621.315.1
Шифр специальности ВАК 2.4.3.
К вопросу усиления электрической связи 500 кВ между ОЭС Сибири и ОЭС Урала по российской территории
Авторы: Т.Г. Красильникова, д. т. н., доцент, https://orcid.org/0000-0002-5868-0921, Новосибирский государственный технический университет, К.А. Махмудов, к. т. н., https://orcid.org/0000-0003-2127-3772, mahmudovkaromat@gmail.com, Донской государственный технический университет
Ключевые слова: трехпроводная трехфазная линия; четырехпроводная трехфазная линия; единая энергетическая система России; пропускная способность; объединенная энергетическая система Сибири и Урала
Рассматривается насущный и требующий разрешения вопрос усиления связи 500 кВ между ОЭС Сибири и ОЭС Урала по российской территории. В настоящее время согласно схеме и программе развития ЕЭС России на 2024–2028 гг., утвержденным приказом Минэнерго России, предлагается строительство традиционных линий 500 кВ Алтай — Таврическая длиной 770 км и Таврическая — Курган длиной 500 км. Предложено несколько вариантов усиления сети 500 кВ между ОЭС Сибири и ОЭС Урала: с применением четырехпроводных трехфазных линий 500 кВ на участке Алтай — Таврическая и традиционных линий на участке Таврическая — Курган; на основе традиционных линий с установками продольной компенсации (УПК) на участке Алтай — Таврическая и традиционных линий на участке Таврическая — Курган; на базе двухцепных традиционных линий на участке Алтай — Таврическая и традиционных линий на участке Таврическая — Курган. Проведено технико-экономическое сравнение альтернативных вариантов, характеризующихся пропускной способностью, сопоставимой с пропускной способности сети 500 кВ при параллельной работе ЕЭС Казахстана и ЕЭС России.
In the issue of strengthening the connection of 500 kV between the UES Siberia and the UES Urals in Russian territory
Authors: T.G. Krasilnikova, Dr. Sci. (Technical), professor, https://orcid.org/0000-0002-5868-0921, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russia, K.A. Makhmudov, Cand. Sci. (Technical), https://orcid.org/0000-0003-2127-3772, mahmudovkaromat@gmail.com, Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russia
Keywords: three-wire three-phase line; four-wire threephase line; Unified Energy Systems of Russia; throughput capacity; United Energy Systems of Siberia and of the Urals
The paper considers the issue of strengthening the 500 kV connection between the United Energy Systems (UES) of Siberia and the UES of the Urals on the Russian territory, which is urgent and needs to be resolved. Currently, according to the scheme and program for the development of the Unified Energy Systems of Russia for 2024-2028, approved by the order of the Ministry of Energy of Russia, it is proposed to build traditional 500 kV Altai-Tavricheskaya 770 km long and Tavricheskaya-Kurgan 500 km long lines. The paper considers several options for strengthening the 500 kV network between the UES of Siberia and the UES of the Urals: using four-wire three-phase 500 kV lines on the Altai–Tavricheskaya section and traditional lines on the Tavricheskaya-Kurgan section; based on traditional lines with longitudinal compensation plant on the Altai–Tavricheskaya section and traditional lines on the Tavricheskaya-Kurgan section; based on double circuit transmission traditional lines on the Altai-Tavricheskaya section and traditional lines on the Tavricheskaya-Kurgan section.
A technical and economic comparison of alternative options has been carried out, characterized by a capacity comparable to that of a 500 kV network with parallel operation of the Unified Energy Systems of Kazakhstan and the Unified Energy Systems of Russia.
pages 64–70
Шифр специальности ВАК 2.4.3.
Повышение надежности магистральных энергетических объектов на Дальнем Востоке в условиях Крайнего Севера
Авторы: А.В. Куштапин, kushtapin-av@fskees.ru, А.П. Львов, lvov-ap@fskees.ru, филиал ПАО «Россети» — МЭС Востока, П.С. Пинчуков, к. т. н., доцент, pinchukov_pavel@mail.ru, Дальневосточный государственный университет путей сообщения А.Ю. Киселев, rs_art@mail.ru, филиал ПАО «Россети» — Якутское ПМЭС
Ключевые слова: кабельная линия; концевые муфты; повреждение; морозное пучение; волновое устройство определения места повреждения; послеаварийный обход; программа повышения надежности
Эксплуатация энергетических объектов в условиях Крайнего Севера представляет собой особую сложность, так как требует учета ряда специфических факторов, таких как низкие температуры, высокая влажность, сейсмическая активность, геологические особенности грунта.
Рассмотрен опыт эксплуатации филиалом ПАО «Россети» МЭС Востока кабельных муфт, расположенных на подстанциях 220 кВ Республики Саха (Якутия). Повреждения концевых кабельных муфт с жидким диэлектриком номинальным напряжением 110, 220 кВ в регионах Крайнего Севера доказывают их недостаточную надежность. Вследствие таких повреждений в ряде случаев попадают под отключение потребители электрической энергии, что в зимний период создает повышенные риски для жизнедеятельности населения регионов. С учетом важности данной проблемы в статье приведены реализованные решения по исключению аварийных ситуаций в Республике Саха (Якутия).
Скачать № 2 (77) 2025 г.
