Специалисты по электросетям реагируют на слово «клевок» не с энтузиазмом рыболовов. Наоборот, на их сленге этот термин означает проблему – неустойчивые кратковременные однофазные замыкания на землю. Большинству случаев появления устойчивых однофазных замыканий предшествуют именно такие кратковременные замыкания, в течение нескольких десятков миллисекунд «клевки на землю».
Одиночные «клевки» не несут серьезной опасности, речь идет о токах небольшой величины. Потребитель может не реагировать и продолжать работу, но нежелательные случаи учащаются, и это приводит к возникновению устойчивых однофазных замыканий, дуговых замыканий на землю, а также их переходу в междуфазное замыкание. Изоляция стирается, трескается. Ее сопротивление уменьшается, и могут возникнуть более серьезные замыкания, чреватые опасными последствиями. Вплоть до возгорания дуги. Сегодня около 80% всех аварий на электросетях связано именно с однофазным замыканием на землю. Поэтому энергетические службы предприятий как правило перестраховываются и немедленно реагируют на «клевки»: отключают участок от электроснабжения. Оборудование простаивает.
Подобные явления могут происходить в сетях с изолированной нейтралью (общая точка соединения фаз трансформаторов, генераторов, электродвигателей не присоединена к заземляющему устройству). Такие сети широко используются в России. Возможность продолжать работу, несмотря на появление кратковременных замыканий, на таких объектах допускается для обеспечения непрерывности технологического процесса. Тем не менее, предприятиям необходимо понимать в какой момент начать принимать меры при «клевках», чтобы не допустить серьезных аварий.
Им поможет разработка ученых Санкт-Петербургского горного университета императрицы Екатерины II – устройство селективной защиты от однофазных замыканий на землю электрических сетей среднего класса напряжения, 6-10 киловольт. С таким напряжением работают распределительные сети промышленных предприятий и населенных пунктов.
«Экспериментальные сведения об эксплуатации электрических сетей АО «Шахта «Полосухинская», полученные аспирантом Кириллом Бабырем, позволили установить, что в условиях кратковременных однофазных замыканий на землю защита оказывается неработоспособной из-за прерывистого характера сигнала тока нулевой последовательности. То есть действующее значение тока, то превышает уставку на срабатывание, то находится ниже зоны срабатывания. Существующие алгоритмы действия защиты не позволяют селективно выявить и отключить данное повреждение.
По данным службы главного энергетика шахты средняя интенсивность ложных срабатываний по вине релейной защиты и сетевой автоматики составляет 29 случаев в течение года. Порядка 40% от общего количества ложных срабатываний составляет неправильная работа устройств релейной защиты от однофазных замыканий на землю.
Модернизация комплекса релейной защиты позволяет снизить интенсивность ложных отключений в 5 раз от общего числа» – рассказал декан энергетического факультета Горного, доцент кафедры «Электроэнергетики и электромеханики» Денис Устинов.
Устройство, которое разработали энергетики Санкт-Петербургского горного университета, регистрирует количество замыканий на землю и промежутки времени между ними. При сокращении интервала между замыканиями ниже установленной величины (уставки) начинается фиксация количества замыканий. Предприятие может самостоятельно определить момент, когда защита даст сигнал на срабатывание. Появляется возможность контролировать рост вероятности возникновения серьезных проблем в сети и принимать осознанное решение об отключении и ремонте.
На угледобывающем предприятии «Шахта «Полосухинская» разработка уже успешно используется, получен акт внедрения. Устройство можно использовать на всех отечественных блоках релейной защиты в составе электротехнических комплексов с изолированной или резистивно-заземлённой системой (нейтраль заземлена через активное сопротивление). Подобное оборудование используется на предприятиях минерально-сырьевого комплекса.
Внедрение разработки не потребует дополнительных экономических затрат на оборудование и позволит снизить затраты, связанные с преждевременным выходом из строя электрооборудования.