Logo

"АЭСАТ ЭЛЕКТРИК" ООО


Заземляющее устройство подстанций — основа обеспечения электромагнитной совместимости технических средств.
Опыт Белорусской энергосистемы

П. В. Криксин, начальник ЭТЛ СЗАО "Таврида Электрик БП"

Н. В. Бохан, заведующий группой ТВН РУП "Белэнергосетьпроект"

Заземляющее устройство (ЗУ) является важной и ответственной частью любой электроустановки. ЗУ можно сравнить с фундаментом, ведь без него невозможна нормальная работа оборудования как в рабочих, так и в аварийных режимах. Кроме этого, важнейшая и обязательная функция ЗУ — обеспечение безопасности персонала. Чтобы эффективно выполнять эти задачи, ЗУ должно:

Подавляющее большинство высоковольтных подстанций в Белорусской энергосистеме были сооружены несколько десятилетий назад. За время эксплуатации их оборудование и сооружения устарели как физически, так и морально. Это касается также и заземляющих устройств.

Физический износ заземляющего устройства связан с:

Моральный износ связан с:

Вместе с тем за прошедшее время ужесточились требования нормативных документов к сооружению ЗУ. В частности, в обязательном порядке необходимо обеспечивать электромагнитную совместимость технических средств (ЭМС ТС). А так как параметры ЗУ непосредственным образом влияют на распределение токов и потенциалов по объекту, то от его состояния зависит уровень электромагнитных помех, то есть состояние ЗУ во многом определяет общую электромагнитную обстановку (ЭМО) на подстанции.

Плохая электромагнитная обстановка — источник проблем

В Белорусской энергосистеме известны случаи, когда применение чувствительных электронных устройств на сооружённых по старым нормам и давно эксплуатирующихся подстанциях приводило к ряду проблем. В частности, в Гомельских электрических сетях за последние 4 года произошли следующие повреждения и неправильные срабатывания микропроцессорных устройств:

Относительно недавний пример — авария в гродненском энергоузле, произошедшая 1 марта 2010 г. Результаты расследования инцидента описаны в информационном письме ГПО "Белэнерго" ИП-02-2010. Причиной аварии явилось замыкание грозотроса ВЛ 110 кВ на фазу "А". Возникший при этом в контуре однофазный ток короткого замыкания стал причиной наводок во вторичных цепях терминалов защит, что привело к дальнейшему развитию аварии: отключению линий 6; 10 и 110 кВ, как следствие, массовому нарушению электроснабжения различных потребителей. По результатам расследования одной из причин аварии указано полное отсутствие либо несвоевременное выполнение работ по обследованию заземляющего устройства, электромагнитной обстановки, согласованию уровней помех и помехоустойчивости применяемых микропроцессорных устройств. Для предотвращения подобных аварий в будущем письмом предписывалась необходимость выполнения следующих мероприятий:

Всё сказанное подтверждает, что современные электронные устройства весьма требовательны к окружающей ЭМО, которую во многом формирует ЗУ подстанции.

Улучшение ЗУ на эксплуатирующихся объектах

Вместе с тем затраты, связанные с приведением ЭМО к благоприятной (заданной), будут существенно разниться в зависимости от этапа, на котором реализуется задача. К примеру, на стадии проектирования как при новом строительстве, так и полной реконструкции разработка и последующее сооружение ЗУ необходимой конфигурации не требует никаких дополнительных затрат. Если эту же задачу решать в процессе эксплуатации, то добиться цели будет значительно сложнее и дороже. Поскольку большинство подстанций Белорусской энергосистемы эксплуатируются уже давно, то доработка и улучшение существующего ЗУ на них должны, как правило, выполняться при реконструкции с внедрением современного оборудования. Для определения состава и объёмов работ необходимо иметь как можно более полную и достоверную информацию о его текущем состоянии, в частности:

Помимо этого необходима также информация о параметрах ЗУ по условиям обеспечения электромагнитной совместимости [2]:

Первая часть информации должна храниться у эксплуатационного персонала в паспорте на ЗУ. Вторая часть может быть получена в результате измерений на объекте и расчётов. Как показывает опыт, у эксплуатации, как правило, по заземляющему устройству нет вообще никакой информации, в лучшем случае — начальная проектная схема. В связи с этим при проведении реконструкции подстанции всю информацию приходится собирать своими силами непосредственно на объекте.

Пример из практики

Характерным примером описанной ситуации является одна из подстанций Белорусской энергосистемы с открытыми распределительными устройствами 220 и 110 кВ. В эксплуатацию объект был введён в 1958 г. В последнее время на нём проводится реконструкция с внедрением микропроцессорных защит и прочих электронных устройств. В связи с имевшими место случаями повреждений и неверной работы такой аппаратуры в энергосистеме на объекте в 2010 г. было проведено обследование ЭМО, в процессе чего:

По результатам измерений и анализа полученных результатов ЗУ объекта было признано не соответствующим требованиям электробезопасности и электромагнитной совместимости. В частности, было выявлено:

Результаты исследований стали основанием для реконструкции ЗУ подстанции, а также составили необходимый массив исходных данных для проектирования. В настоящее время разрабатывается проект ЗУ.

Опыт проектирования и нормативно-техническая база

В Республике Беларусь научные работы по обеспечению ЭМС были начаты еще в 80-е годы прошлого века одновременно с внедрением первых устройств релейной защиты и автоматики на микроэлектронной элементной базе. С начала 90-х годов на высоковольтных подстанциях повсеместно стали внедряться микропроцессорные устройства различного назначения, и проблеме ЭМС стали уделять больше внимания. Был накоплен определённый опыт проектирования, и в 1994 г. РУП "Белэнергосетьпроект" были выпущены "Указания по выполнению средств защиты от импульсных помех вторичных цепей электрических станций и подстанций".

В 2007 г. ГПО "Белэнерго" было принято решение о разработке нового нормативно-технического документа, который бы подробно охватывал более широкий круг вопросов, касающихся ЭМС. Результатом этих исследований стал выход в 2010 г. СТП 09110.47.104-08 "Методические указания по защите вторичных цепей электрических станций и подстанций напряжением 35-750 кВ от электромагнитных влияний и грозовых воздействий". В настоящее время необходимые технические мероприятия по обеспечению ЭМС закладываются в проекты всех строящихся и реконструируемых подстанций.

Трудности по обеспечению ЭМС возникают при выполнении проектов реконструкции старых подстанций. Приведение таких подстанций в соответствие современным нормам требует больших материальных затрат, что заставляет искать нетрадиционные новаторские решения. В связи с актуальностью проблемы и нетривиальностью её решения исследования белорусских специалистов продолжаются и сейчас.

Заключение

Благоприятная электромагнитная обстановка на подстанции является залогом обеспечения надёжной ра-боты технических средств, особенно таких как микропроцессорные защиты. ЗУ в этом процессе является важнейшим фактором, пренебрежение которым может привести к серьёзным проблемам. Казалось бы, значение и роль ЗУ в обеспечении безопасности персонала и нормальной работы оборудования должны формировать соответствующее отношение к нему. Однако на практике ситуация выглядит иначе: объекты проектируются без достоверной исходной информации, качество работ при сооружении ЗУ оставляет желать лучшего, приёмосдаточные испытания проводятся не в комплексе и не в полной мере. В итоге сомнительная экономия средств и времени при сооружении ЗУ оборачивается гораздо большими затратами в процессе эксплуатации. Чтобы оценить масштабы проблемы, достаточно ответить на вопросы:

Высказывание врачей "лучше предупредить, чем лечить" как нельзя лучше подходит к ЗУ подстанций. В Белорусской энергосистеме пока только приходят к пониманию этого постулата и учатся считать деньги. Возможно, процесс идёт не так быстро и не в таких масштабах, как хотелось бы, но совершенствование нормативных документов и расширение объёмов работ по обследованию электромагнитной обстановки на подстанциях, включая оценку состояния заземляющих устройств с учётом современных требований, дают надежду на решение проблемы.

Литература

  1. РД 153-34.0-20.525-00 "Методические указания по контролю состояния заземляющих устройств электроустановок".
  2. СТО 56947007-29.240.044-2010 "Методические указания по обеспечению электромагнитной совместимости на объектах электросетевого хозяйства".


Справки и консультации:

ООО "АЭСАТ ЭЛЕКТРИК"

ул. Логойская, 19, комн. 9, д. Валерьяново, Минский район, 223053, Беларусь

Адрес для писем: 220013, Минск, а/я 118

Тел. +375 (29) 606 22 21, +375 (29) 509 66 24,

+375 (29) 690 66 24

E-mail: AesatElectric@gmail.com
www.Aesat.web-energo.by