Обеспечение работоспособности электрических сетей 0,4 кВ при обрыве нулевого совмещенного проводника

Дмитрий [Dmitriy] Николаевич [N.] Удинцев [Udintsev]; Александр [Aleksandr] Игоревич [I.] Зуев [Zuev]; Сергей [Sergey] Сергеевич [S.] Кочнев [Kochnev]; Александр [Aleksandr] Дмитриевич [D.] Абакумов [Abakumov]

doi:10.24160/1993-6982-2023-2-77-85

Дмитрий [Dmitriy] Николаевич [N.] Удинцев [Udintsev]
Александр [Aleksandr] Игоревич [I.] Зуев [Zuev]
Сергей [Sergey] Сергеевич [S.] Кочнев [Kochnev]
Александр [Aleksandr] Дмитриевич [D.] Абакумов [Abakumov]

DOI: https://doi.org/10.24160/1993-6982-2023-2-77-85

Keywords: voltage unbalance, neutral conductor break, natural grounding device, 0.4 kV electrical network, electric power quality

Abstract

Breaks of the neutral conductor are among the most common failures in 0.4 kV networks. At present, to ensure the electrical safety of personnel, grounding loops with standard values of grounding resistance in compliance with Electrical Installation Code (PUE) are set up. Such grounding loops do not have any significant impact on the power quality indicators. Moreover, their construction is quite expensive and requires significant material costs. To maintain power quality parameters within the permissible limits, grounding loops with much lower resistance values are needed, which, however, are much more expensive. One of the ways for solving the problem under consideration is the use of natural grounding conductors for temporarily maintaining the standard electric power quality.

The article addresses the problem of ensuring the electric power quality in case of breaks of the neutral conductor and a decrease of its conductance with reference to voltage unbalance. The ways of solving this problem are briefly outlined, in particular, by laying an additional conductor or using the TN-C-S grounding system. One of the alternative solutions to the problem considered is the use of natural grounding conductors, for example, a reinforced concrete foundation or a metal fence. The grounding resistances of such grounding conductors were calculated, the estimated values of which have confirmed the possibility of using them to comply with the PUE requirements. Practical recommendations for implementing the suggested proposals are given. One of them is to develop a device for monitoring the state of the neutral protective and main conductors. The key related issue of the problem considered is to ensure the electrical safety of both personnel and all people staying in the territory in which the grounding is temporarily used as the main neutral conductor. This issue will be addressed in the subsequent publications.

Information about authors

Дмитрий [Dmitriy] Николаевич [N.] Удинцев [Udintsev]

Dr.Sci. (Techn.), Professor of Electric Power Systems Dept., NRU MPEI, e-mail: udintsevdn@mpei.ru

Александр [Aleksandr] Игоревич [I.] Зуев [Zuev]

Ph.D.-student of Electric Power Systems Dept., NRU MPEI, Engineer of the 1^st Category of LLC «Projectbaltenergo», e-mail: zuyevali@mpei.ru

Сергей [Sergey] Сергеевич [S.] Кочнев [Kochnev]

Ph.D. (Techn.), Deputy Head of the Research Department, Military Training and Research Center of the Ground Forces «Combined Arms Order of Zhukov Academy of the Armed Forces of the Russian Federation», e-mail: kochnevss@mail.ru

Александр [Aleksandr] Дмитриевич [D.] Абакумов [Abakumov]

Adjunct of Military Training and Research Center of the Ground Forces «Combined Arms Order of Zhukov Academy of the Armed Forces of the Russian Federation», e-mail: aldmab@yandex.ru

References

1. Положение ПАО «Россети» «О единой технической политике в электросетевом комплексе» [Электрон. ресурс] https://www.mrsksevzap.ru/upload/iblock/documents/about/politics/Polozhenie_PAO_Rosseti_O_edinoi_tekhnicheskoi_politike_v_elektrosetevom_komplekse.pdf (дата обращения 30.09.2022).
2. Млоток А.В. Обеспечение электробезопасности при обрывах фазных и нулевого проводов воздушных линий напряжением 380 В: дисс. … канд. техн. наук. Челябинск: Изд-во Южно-Уральского гос. ун-та, 2014.
3. ГОСТ 32144—2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.
4. Дулепов Д.Е., Тюндина Т.Е. Расчет несимметрии напряжений СЭС // Вестник НГИЭИ. 2015. № 4(47). С. 35—42.
5. Карташев И.И., Тульский В.Н., Шамонов Р.Г. Управление качеством электроэнергии. М.: Издат. дом МЭИ, 2008.
6. Сталтманис И.О. Исследование и усовершенствование способов защиты сельских низковольтных электрических сетей: автореф. дисс. … канд. техн. наук. Елгава: Изд-во Латвийской сельскохоз. академии, 1970.
7. Пат. № 127538 РФ. Устройство контроля целостности PEN-проводника в трехфазных электрических сетях с глухозаземленной нейтралью / Л.В. Савицкий // Бюл. изобрет. 2013. № 12.
8. Пат. № 2551657 РФ. Способ контроля обрыва нулевого провода и обрыва соединения контура заземления подстанции с нейтральной точкой трансформатора / Л.Д. Суров // Бюл. изобрет. 2015. № 15.
9. Пат. № 2295186 РФ. Способ автоматического контроля параметров нулевого провода воздушных и кабельных линий 0,4 кВ и устройство для его осуществления / И.Ф. Суворов, К.С. Сережин, В.В. Гальцев, А.И. Сидоров // Бюл. изобрет. 2007. № 7.
10. Пат. № 2356151 РФ. Способ автоматического контроля параметров нулевого провода воздушных линий 0,4 кВ / К.С. Сережин, И.Ф. Суворов, А.И. Сидоров // Бюл. изобрет. 2009. № 14.
11. Пат. № 2348094 РФ. Устройство контроля непрерывности нулевых проводников в линиях 0,38 кВ / Д.М. Олин, Н.М. Попов // Бюл. изобрет. 2009 № 6.
12. Бутырин П.А. и др. Сборник задач по теоретическим основам электротехники. Т. 1. Электрические и магнитные цепи с сосредоточенными параметрами. М.: Издат. дом МЭИ, 2012.
13. Правила устройства электроустановок [Электрон ресурс] https://en-res.ru/wp-content/uploads/2020/02/pue.pdf (дата обращения 30.09.2022).
14. Карякин Р.Н. Справочник по молниезащите. М.: ЗАО «Энергосервис», 2005.
---
Для цитирования: Удинцев Д.Н., Зуев А.И., Кочнев С.С., Абакумов А.Д. Обеспечение работоспособности электрических сетей 0,4 кВ при обрыве нулевого совмещенного проводника // Вестник МЭИ. 2023. № 2. С. 77—85. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-2-77-85.
#
1. Polozhenie PAO «Rosseti» «O Edinoy Tekhnicheskoy Politike v Elektrosetevom Komplekse» [Elektron. Resurs] https://www.mrsksevzap.ru/upload/iblock/documents/about/politics/Polozhenie_PAO_Rosseti_O_edinoi_tekhnicheskoi_politike_v_elektrosetevom_komplekse.pdf (Data Obrashcheniya 30.09.2022). (in Russian).
2. Mlotok A.V. Obespechenie Elektrobezopasnosti pri Obryvakh Faznykh i Nulevogo Provodov Vozdushnykh Liniy Napryazheniem 380 V: Diss. … Kand. Tekhn. Nauk. Chelyabinsk: Izd-vo Yuzhno-Ural'skogo Gos. Un-ta, 2014. (in Russian).
3. GOST 32144—2013. Elektricheskaya Energiya. Sovmestimost' Tekhnicheskikh Sredstv Elektromagnitnaya. Normy Kachestva Elektricheskoy Energii v Sistemakh Elektrosnabzheniya Obshchego Naznacheniya. (in Russian).
4. Dulepov D.E., Tyundina T.E. Raschet Nesimmetrii Napryazheniy SES. Vestnik NGIEI. 2015;4(47):35—42. (in Russian).
5. Kartashev I.I., Tul'skiy V.N., Shamonov R.G. Upravlenie Kachestvom Elektroenergii. M.: Izdat. Dom MEI, 2008. (in Russian).
6. Staltmanis I.O. Issledovanie i Usovershenstvovanie Sposobov Zashchity Sel'skikh Nizkovol'tnykh Elektricheskikh Setey: Avtoref. Diss. … Kand. Tekhn. Nauk. Elgava: Izd-vo Latviyskoy Sel'skokhoz. Akademii, 1970. (in Russian).
7. Pat. № 127538 RF. Ustroystvo Kontrolya Tselostnosti PEN-Provodnika v Trekhfaznykh Elektricheskikh Setyakh s Glukhozazemlennoy Neytral'yu. L.V. Savitskiy. Byul. Izobret. 2013;12. (in Russian).
8. Pat. № 2551657 RF. Sposob Kontrolya Obryva Nulevogo Provoda i Obryva Soedineniya Kontura Zazemleniya Podstantsii s Neytral'noy Tochkoy Transformatora. L.D. Surov. Byul. Izobret. 2015;15. (in Russian).
9. Pat. № 2295186 RF. Sposob Avtomaticheskogo Kontrolya Parametrov Nulevogo Provoda Vozdushnykh i Kabel'nykh Liniy 0,4 kV i Ustroystvo dlya Ego Osushchestvleniya. I.F. Suvorov, K.S. Serezhin, V.V. Gal'tsev, A.I. Sidorov. Byul. Izobret. 2007;7. (in Russian).
10. Pat. № 2356151 RF. Sposob Avtomaticheskogo Kontrolya Parametrov Nulevogo Provoda Vozdushnykh Liniy 0,4 kV. K.S. Serezhin, I.F. Suvorov, A.I. Sidorov. Byul. Izobret. 2009;14. (in Russian).
11. Pat. № 2348094 RF. Ustroystvo Kontrolya Nepreryvnosti Nulevykh Provodnikov v Liniyakh 0,38 kV. D.M. Olin, N.M. Popov. Byul. Izobret. 2009;6. (in Russian).
12. Butyrin P.A. i dr. Sbornik Zadach po Teoreticheskim Osnovam Elektrotekhniki. T. 1. Elektricheskie i Magnitnye Tsepi s Sosredotochennymi Parametrami. M.: Izdat. Dom MEI, 2012. (in Russian).
13. Pravila Ustroystva Elektroustanovok [Elektron Resurs] https://en-res.ru/wp-content/uploads/2020/02/pue.pdf (Data Obrashcheniya 30.09.2022). (in Russian).
14. Karyakin R.N. Spravochnik po Molniezashchite. M.: ZAO «Energoservis», 2005. (in Russian).
---
For citation: Udintsev D.N., Zuev A.I., Kochnev S.S., Abakumov A.D. Ensuring the Serviceability of 0.4 kV Electric Networks in Case of Breaks of the Combined Neutral and Earth Conductor. Bulletin of MPEI. 2023;2:77—85. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2023-2-77-85.