Some Technical Aspects of the Operation of a Resistance Grounded 20 kV Electrical Network
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2023-6-60-66Keywords:
20 kV cable electric network, low-resistance neutral grounding, fault voltage, electrical safetyAbstract
High growth rates of electricity consumption in large cities and a growing density of loads lead to the need to increase the distribution network capacity. The changeover to the 20 kV medium voltage level makes it possible to solve this problem and provide consumers with the necessary amounts of electricity. The 20 kV cable electric network is built as a low-resistance grounded one, whereas historically, in the former Soviet Union and then in Russia, the 6-10 kV urban networks operated with the insulated neutral. In the case considered, resistive grounding is used to limit arc overvoltages and quickly clear a single-phase ground fault. Such solution complies with the requirement to secure reliable power supply for consumers due to a branched network configuration and a sufficient level of its redundancy.
One of the most important requirements posed to the operation of any electrical network is assurance of its electrical safety. The article analyzes the requirements of regulatory documentation for the electrical safety of a 20 kV cable electrical network with a resistively grounded neutral, namely, the regulatory requirements for the grounding device resistance and for assurance of the permissible touch and fault voltage levels. A procedure for calculating the fault voltage and analyzing whether the 20 kV cable network electrical safety conditions are complied with is proposed. The proposed procedure is based on the methodological approach set out in GOST R 50571.4.44-2019, using which it is possible to assess the situation in the existing network with a resistively grounded neutral.
References
1. Львов М.Ю., Каменев Д.Ю. Применение класса напряжения 20 кВ в системах электроснабжения современных мегаполисов // Вестник МЭИ. 2020. № 5. С. 83—88.
2. Лабузова А.В., Жагрова Ю.С. Развитие электрических сетей 20 кВ в городе Москве // Электрические станции. 2017. № 5. С. 14—18.
3. Майоров А.В. Совершенствование технических решений по развитию структуры и повышению надежности эксплуатации электрической сети 20 кВ мегаполиса // Электроэнергия. Передача и распределение. 2018. № 4(49). С. 30—35.
4. РД 34.20.185094. Инструкция по проектированию городских электрических сетей.
5. Постановление Правительства Москвы № 1075 ПП от 02 декабря 2008 г. «Об энергетической стратегии города Москвы на период до 2025 года».
6. Схема электроснабжения города Москвы (распределительные сети напряжением 6–10–20 кВ на период до 2030 года с учетом присоединенных территорий [Электрон. ресурс] https://www.mos.ru/dgkh/documents/skhemy/view/41902220/ (дата обращения 17.11.2022).
7. Майоров А.В. Схемные решения заземления нейтрали сети 20 кВ мегаполиса // Электрические станции. 2019. № 3. С. 30—37.
8. Майоров А.В. Применение защит с абсолютной селективностью и развитие автоматики в электрических сетях напряжением 20 кВ мегаполиса // Электроэнергия. Передача и распределение. 2018. № 6(51). С. 32—37.
9. Правила устройств электроустановок. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2007.
10. ГОСТ 12.1.038—82. Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжения прикосновения и токов.
11. Майоров А.В. Нормативно-техническая документация для электрических сетей 20 кВ с резистивным заземлением нейтрали: проблемы и решения // Энергия единой сети. 2018. № 4(40). С. 72—77.
12. РД 34.45-51.300—97. Объем и нормы испытаний электрооборудования.
13. СТО 56947007-29.130.15.114—2012. Руководящие указания по проектированию заземляющих устройств подстанций напряжением 6–750 кВ.
14. ГОСТ 12.1.030—81. Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление.
15. Майоров А.В., Львов М.Ю., Челазнов А.А., Никитина С.Д. Обеспечение электробезопасности в электрических сетях 20 кВ с низкоомным заземлением нейтрали // Электрические станции. 2022. № 5. С. 20—26.
16. ГОСТ Р 50571.4.44—2019 (МЭК 60364-4-44:2007). Электроустановки низковольтные. Часть 4.44. Защита для обеспечения безопасности. Защита от резких отклонений напряжения и электромагнитных возмущений.
17. Львов М.Ю., Майоров А.В., Челазнов А.А. Электрическая сеть 20 кВ мегаполиса. Правила проектирования. М.: Изд-во МЭИ, 2022.
18. ГОСТ 32144—2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.
19. Майоров А.В., Львов М.Ю., Челазнов А.А. Анализ надежности схемных решений электрической сети 20 кВ // Электрические станции. 2022. № 8. С. 33—41.
20. Майоров А.В., Челазнов А.А., Шунтов А.В. Об однофазных замыканиях на землю в электрической сети 20 кВ // Электротехника. 2018. № 6. С. 62—66.
---
Для цитирования: Никитина С.Д., Зажигин В.В. Некоторые технические аспекты функционирования электрической сети 20 кВ с резистивным заземлением нейтрали // Вестник МЭИ. 2023. № 6. С. 60—66. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-6-60-66.
#
1. L'vov M.Yu., Kamenev D.Yu. Primenenie Klassa Napryazheniya 20 kV v Sistemakh Elektrosnabzheniya Sovremennykh Megapolisov. Vestnik MEI. 2020;5:83—88. (in Russian).
2. Labuzova A.V., Zhagrova Yu.S. Razvitie Elektricheskikh Setey 20 kV v Gorode Moskve. Elektricheskie Stantsii. 2017;5:14—18. (in Russian).
3. Mayorov A.V. Sovershenstvovanie Tekhnicheskikh Resheniy po Razvitiyu Struktury i Povysheniyu Nadezhnosti Ekspluatatsii Elektricheskoy Seti 20 kV Megapolisa. Elektroenergiya. Peredacha i Raspredelenie. 2018;4(49):30—35. (in Russian).
4. RD 34.20.185094. Instruktsiya po Proektirovaniyu Gorodskikh Elektricheskikh Setey. (in Russian).
5. Postanovlenie Pravitel'stva Moskvy № 1075 PP ot 02 Dekabrya 2008 g. «Ob Energeticheskoy Strategii Goroda Moskvy na Period do 2025 Goda».(in Russian).
6. Skhema Elektrosnabzheniya Goroda Moskvy (Raspredelitel'nye Seti Napryazheniem 6–10–20 kV na Period do 2030 Goda s Uchetom Prisoedinennykh Territoriy [Elektron. Resurs] https://www.mos.ru/dgkh/documents/skhemy/view/41902220/ (Data Obrashcheniya 17.11.2022). (in Russian).
7. Mayorov A.V. Skhemnye Resheniya Zazemleniya Neytrali Seti 20 kV Megapolisa. Elektricheskie Stantsii. 2019;3:30—37. (in Russian).
8. Mayorov A.V. Primenenie Zashchit s Absolyutnoy Selektivnost'yu i Razvitie Avtomatiki v Elektricheskikh Setyakh Napryazheniem 20 kV Megapolisa. Elektroenergiya. Peredacha i Raspredelenie. 2018;6(51):32—37. (in Russian).
9. Pravila Ustroystv Elektroustanovok. M.: Izd-vo NTS ENAS, 2007. (in Russian).
10. GOST 12.1.038—82. Sistema Standartov Bezopasnosti Truda. Elektrobezopasnost'. Predel'no Dopustimye Znacheniya Napryazheniya Prikosnoveniya i Tokov. (in Russian).
11. Mayorov A.V. Normativno-tekhnicheskaya Dokumentatsiya dlya Elektricheskikh Setey 20 kV s Rezistivnym Zazemleniem Neytrali: Problemy i Resheniya. Energiya Edinoy Seti. 2018;4(40):72—77. (in Russian).
12. RD 34.45-51.300—97. Ob'em i Normy Ispytaniy Elektrooborudovaniya. (in Russian).
13. STO 56947007-29.130.15.114—2012. Rukovodyashchie Ukazaniya po Proektirovaniyu Zazemlyayushchikh Ustroystv Podstantsiy Napryazheniem 6–750 kV. (in Russian).
14. GOST 12.1.030—81. Sistema Standartov Bezopasnosti Truda. Elektrobezopasnost'. Zashchitnoe Zazemlenie. Zanulenie. (in Russian).
15. Mayorov A.V., L'vov M.Yu., Chelaznov A.A., Nikitina S.D. Obespechenie Elektrobezopasnosti v Elektricheskikh Setyakh 20 kV s Nizkoomnym Zazemleniem Neytrali. Elektricheskie Stantsii. 2022;5:20—26. (in Russian).
16. GOST R 50571.4.44—2019 (MEK 60364-4-44:2007). Elektroustanovki Nizkovol'tnye. Chast' 4.44. Zashchita dlya Obespecheniya Bezopasnosti. Zashchita ot Rezkikh Otkloneniy Napryazheniya i Elektromagnitnykh Vozmushcheniy. (in Russian).
17. L'vov M.Yu., Mayorov A.V., Chelaznov A.A. Elektricheskaya Set' 20 kV Megapolisa. Pravila Proektirovaniya. M.: Izd-vo MEI, 2022. (in Russian).
18. GOST 32144—2013. Elektricheskaya Energiya. Sovmestimost' Tekhnicheskikh Sredstv Elektromagnitnaya. Normy Kachestva Elektricheskoy Energii v Sistemakh Elektrosnabzheniya Obshchego Naznacheniya. (in Russian).
19. Mayorov A.V., L'vov M.Yu., Chelaznov A.A. Analiz Nadezhnosti Skhemnykh Resheniy Elektricheskoy Seti 20 kV. Elektricheskie Stantsii. 2022;8:33—41. (in Russian).
20. Mayorov A.V., Chelaznov A.A., Shuntov A.V. Ob Odnofaznykh Zamykaniyakh na Zemlyu v Elektricheskoy Seti 20 kV. Elektrotekhnika. 2018;6:62—66. (in Russian)
---
For citation: Nikitina S.D., Zazhigin V.V. Some Technical Aspects of the Operation of a Resistance Grounded 20 kV Electrical Network. Bulletin of MPEI. 2023;6:60—66. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-6-60-66
2. Лабузова А.В., Жагрова Ю.С. Развитие электрических сетей 20 кВ в городе Москве // Электрические станции. 2017. № 5. С. 14—18.
3. Майоров А.В. Совершенствование технических решений по развитию структуры и повышению надежности эксплуатации электрической сети 20 кВ мегаполиса // Электроэнергия. Передача и распределение. 2018. № 4(49). С. 30—35.
4. РД 34.20.185094. Инструкция по проектированию городских электрических сетей.
5. Постановление Правительства Москвы № 1075 ПП от 02 декабря 2008 г. «Об энергетической стратегии города Москвы на период до 2025 года».
6. Схема электроснабжения города Москвы (распределительные сети напряжением 6–10–20 кВ на период до 2030 года с учетом присоединенных территорий [Электрон. ресурс] https://www.mos.ru/dgkh/documents/skhemy/view/41902220/ (дата обращения 17.11.2022).
7. Майоров А.В. Схемные решения заземления нейтрали сети 20 кВ мегаполиса // Электрические станции. 2019. № 3. С. 30—37.
8. Майоров А.В. Применение защит с абсолютной селективностью и развитие автоматики в электрических сетях напряжением 20 кВ мегаполиса // Электроэнергия. Передача и распределение. 2018. № 6(51). С. 32—37.
9. Правила устройств электроустановок. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2007.
10. ГОСТ 12.1.038—82. Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжения прикосновения и токов.
11. Майоров А.В. Нормативно-техническая документация для электрических сетей 20 кВ с резистивным заземлением нейтрали: проблемы и решения // Энергия единой сети. 2018. № 4(40). С. 72—77.
12. РД 34.45-51.300—97. Объем и нормы испытаний электрооборудования.
13. СТО 56947007-29.130.15.114—2012. Руководящие указания по проектированию заземляющих устройств подстанций напряжением 6–750 кВ.
14. ГОСТ 12.1.030—81. Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление.
15. Майоров А.В., Львов М.Ю., Челазнов А.А., Никитина С.Д. Обеспечение электробезопасности в электрических сетях 20 кВ с низкоомным заземлением нейтрали // Электрические станции. 2022. № 5. С. 20—26.
16. ГОСТ Р 50571.4.44—2019 (МЭК 60364-4-44:2007). Электроустановки низковольтные. Часть 4.44. Защита для обеспечения безопасности. Защита от резких отклонений напряжения и электромагнитных возмущений.
17. Львов М.Ю., Майоров А.В., Челазнов А.А. Электрическая сеть 20 кВ мегаполиса. Правила проектирования. М.: Изд-во МЭИ, 2022.
18. ГОСТ 32144—2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.
19. Майоров А.В., Львов М.Ю., Челазнов А.А. Анализ надежности схемных решений электрической сети 20 кВ // Электрические станции. 2022. № 8. С. 33—41.
20. Майоров А.В., Челазнов А.А., Шунтов А.В. Об однофазных замыканиях на землю в электрической сети 20 кВ // Электротехника. 2018. № 6. С. 62—66.
---
Для цитирования: Никитина С.Д., Зажигин В.В. Некоторые технические аспекты функционирования электрической сети 20 кВ с резистивным заземлением нейтрали // Вестник МЭИ. 2023. № 6. С. 60—66. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-6-60-66.
#
1. L'vov M.Yu., Kamenev D.Yu. Primenenie Klassa Napryazheniya 20 kV v Sistemakh Elektrosnabzheniya Sovremennykh Megapolisov. Vestnik MEI. 2020;5:83—88. (in Russian).
2. Labuzova A.V., Zhagrova Yu.S. Razvitie Elektricheskikh Setey 20 kV v Gorode Moskve. Elektricheskie Stantsii. 2017;5:14—18. (in Russian).
3. Mayorov A.V. Sovershenstvovanie Tekhnicheskikh Resheniy po Razvitiyu Struktury i Povysheniyu Nadezhnosti Ekspluatatsii Elektricheskoy Seti 20 kV Megapolisa. Elektroenergiya. Peredacha i Raspredelenie. 2018;4(49):30—35. (in Russian).
4. RD 34.20.185094. Instruktsiya po Proektirovaniyu Gorodskikh Elektricheskikh Setey. (in Russian).
5. Postanovlenie Pravitel'stva Moskvy № 1075 PP ot 02 Dekabrya 2008 g. «Ob Energeticheskoy Strategii Goroda Moskvy na Period do 2025 Goda».(in Russian).
6. Skhema Elektrosnabzheniya Goroda Moskvy (Raspredelitel'nye Seti Napryazheniem 6–10–20 kV na Period do 2030 Goda s Uchetom Prisoedinennykh Territoriy [Elektron. Resurs] https://www.mos.ru/dgkh/documents/skhemy/view/41902220/ (Data Obrashcheniya 17.11.2022). (in Russian).
7. Mayorov A.V. Skhemnye Resheniya Zazemleniya Neytrali Seti 20 kV Megapolisa. Elektricheskie Stantsii. 2019;3:30—37. (in Russian).
8. Mayorov A.V. Primenenie Zashchit s Absolyutnoy Selektivnost'yu i Razvitie Avtomatiki v Elektricheskikh Setyakh Napryazheniem 20 kV Megapolisa. Elektroenergiya. Peredacha i Raspredelenie. 2018;6(51):32—37. (in Russian).
9. Pravila Ustroystv Elektroustanovok. M.: Izd-vo NTS ENAS, 2007. (in Russian).
10. GOST 12.1.038—82. Sistema Standartov Bezopasnosti Truda. Elektrobezopasnost'. Predel'no Dopustimye Znacheniya Napryazheniya Prikosnoveniya i Tokov. (in Russian).
11. Mayorov A.V. Normativno-tekhnicheskaya Dokumentatsiya dlya Elektricheskikh Setey 20 kV s Rezistivnym Zazemleniem Neytrali: Problemy i Resheniya. Energiya Edinoy Seti. 2018;4(40):72—77. (in Russian).
12. RD 34.45-51.300—97. Ob'em i Normy Ispytaniy Elektrooborudovaniya. (in Russian).
13. STO 56947007-29.130.15.114—2012. Rukovodyashchie Ukazaniya po Proektirovaniyu Zazemlyayushchikh Ustroystv Podstantsiy Napryazheniem 6–750 kV. (in Russian).
14. GOST 12.1.030—81. Sistema Standartov Bezopasnosti Truda. Elektrobezopasnost'. Zashchitnoe Zazemlenie. Zanulenie. (in Russian).
15. Mayorov A.V., L'vov M.Yu., Chelaznov A.A., Nikitina S.D. Obespechenie Elektrobezopasnosti v Elektricheskikh Setyakh 20 kV s Nizkoomnym Zazemleniem Neytrali. Elektricheskie Stantsii. 2022;5:20—26. (in Russian).
16. GOST R 50571.4.44—2019 (MEK 60364-4-44:2007). Elektroustanovki Nizkovol'tnye. Chast' 4.44. Zashchita dlya Obespecheniya Bezopasnosti. Zashchita ot Rezkikh Otkloneniy Napryazheniya i Elektromagnitnykh Vozmushcheniy. (in Russian).
17. L'vov M.Yu., Mayorov A.V., Chelaznov A.A. Elektricheskaya Set' 20 kV Megapolisa. Pravila Proektirovaniya. M.: Izd-vo MEI, 2022. (in Russian).
18. GOST 32144—2013. Elektricheskaya Energiya. Sovmestimost' Tekhnicheskikh Sredstv Elektromagnitnaya. Normy Kachestva Elektricheskoy Energii v Sistemakh Elektrosnabzheniya Obshchego Naznacheniya. (in Russian).
19. Mayorov A.V., L'vov M.Yu., Chelaznov A.A. Analiz Nadezhnosti Skhemnykh Resheniy Elektricheskoy Seti 20 kV. Elektricheskie Stantsii. 2022;8:33—41. (in Russian).
20. Mayorov A.V., Chelaznov A.A., Shuntov A.V. Ob Odnofaznykh Zamykaniyakh na Zemlyu v Elektricheskoy Seti 20 kV. Elektrotekhnika. 2018;6:62—66. (in Russian)
---
For citation: Nikitina S.D., Zazhigin V.V. Some Technical Aspects of the Operation of a Resistance Grounded 20 kV Electrical Network. Bulletin of MPEI. 2023;6:60—66. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-6-60-66
Downloads
Published
2023-09-05
Issue
Section
Electric Power Industry (Technical Sciences) (2.4.3)
