A strategy for saving the lifetime of electrical equipment based on the localization of earth faults in medium-voltage cable networks
УДК 621.316, 621.316.8
Шифр специальности ВАК 2.4.3.
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.
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