1 (2020-08-19 14:13:00 отредактировано hitakiry)

Тема: Защита от замыканий на землю электрокотлов

Добрый день, форумчане! Столкнулся с такой проблемой: на станции установлено 6 электрокотлов, подключаемых к двум секциям шинам 6 кВ (по 3 котла на каждую секцию) другой нагрузки нет. Кабельные линии к котлам очень короткие - 3-5 метров. Все котлы заземлены. При включении  нескольких котлов (двух и более) появляется активный ток 3Io (при работе трех котлов активный ток 3Io достигает 30 А первичных). При включении одного котла тока 3Io нет, т.е. ток утечки явно связан с несимметрией нагрузки. Величина 3Uo по видимому тоже колеблется и зависит от нагрузки, что подтверждается моделированием несимметричного УР (станция 3Uo не измеряла, при моделировании у меня получилось, что 3Uo может быть более 10-15 В). Но смысла моделирования по видимому нет, поскольку несимметрия нагрузки неизвестна.

Вопросов сразу несколько:
1. Как выполнить защиту от ОЗЗ электрокотлов (терминалы ТЭМП, есть защита по 3Io и по 3Uo. Можно выполнить 3Io с пуском по 3Uo). Варианты с наложением тока или с заземлением через низкоомное сопротивление не рассматриваются ибо дорого.

2. Какие уставки при этом задавать (станция предлагает две ступени обе с пуском по 3Uo). Кстати ток 3Io здесь не ёмкостный, а активный - и проверить чувствительность (после того как отстроились от небаланса 20 - 30 А) расчетным путем тоже не понятно как (стандартная методика определения тока ОЗЗ здесь не подойдёт, опыты замыкания станция не делала).

3. Есть ли какие нибудь НТД на котлы:
Есть НТД ПОСТАНОВЛЕНИЕ Госгортехнадзора РФ от 11 июня 2003 г. № 89 "Об утверждении Правил устройства и безопасной эксплуатации электрических котлов и электрокотельных", где говорится, что должна быть защита от ОЗЗ действующая на отключение, но они не регламентируют её реализацию (может есть какая нибудь литература по этому поводу?). Кроме того эти НТД не распространяются на рассматриваемые котлы, поскольку котлы работают с температурой воды 95°С (менее 115°С), хотя рабочее давление воды гораздо больше 0,07 МПА - 10 МПА (соответственно вопрос - нужна ли вообще эта защита от ОЗЗ, должна ли она быть селективной или это требование не обязательно (но есть вероятность заморозить деревню в -40°С) может есть какие нибудь другие действующие НТД?).

4. Есть ли какая нибудь литература по расчету токов ОЗЗ (нагрузки) в сети с котлами. Смотрел интернет, но он не помог?

Может кто нибудь сталкивался с подобным - все таки электрокотлы у нас распространены достаточно широко.

2 (2020-08-19 15:08:11 отредактировано seazon)

Re: Защита от замыканий на землю электрокотлов

hitakiry писал(а):
2020-08-19 14:10:16

Добрый день, форумчане! Столкнулся с такой проблемой: на станции установлено 6 электрокотлов, подключаемых к двум секциям шинам 6 кВ (по 3 котла на каждую секцию) другой нагрузки нет. Кабельные линии к котлам очень короткие - 3-5 метров. Все котлы заземлены. При включении  нескольких котлов (двух и более) появляется активный ток 3Io (при работе трех котлов активный ток 3Io достигает 30 А первичных). При включении одного котла тока 3Io нет, т.е. ток утечки явно связан с несимметрией нагрузки. Величина 3Uo по видимому тоже колеблется и зависит от нагрузки, что подтверждается моделированием несимметричного УР (станция 3Uo не измеряла, при моделировании у меня получилось, что 3Uo может быть более 10-15 В). Но смысла моделирования по видимому нет, поскольку несимметрия нагрузки неизвестна.

Вопросов сразу несколько:
1. Как выполнить защиту от ОЗЗ электрокотлов (терминалы ТЭМП, есть защита по 3Io и по 3Uo. Можно выполнить 3Io с пуском по 3Uo). Варианты с наложением тока или с заземлением через низкоомное сопротивление не рассматриваются ибо дорого.

2. Какие уставки при этом задавать (станция предлагает две ступени обе с пуском по 3Uo). Кстати ток 3Io здесь не ёмкостный, а активный - и проверить чувствительность (после того как отстроились от небаланса 20 - 30 А) расчетным путем тоже не понятно как (стандартная методика определения тока ОЗЗ здесь не подойдёт, опыты замыкания станция не делала).

3. Есть ли какие нибудь НТД на котлы:
Есть НТД ПОСТАНОВЛЕНИЕ Госгортехнадзора РФ от 11 июня 2003 г. № 89 "Об утверждении Правил устройства и безопасной эксплуатации электрических котлов и электрокотельных", где говорится, что должна быть защита от ОЗЗ действующая на отключение, но они не регламентируют её реализацию (может есть какая нибудь литература по этому поводу?). Кроме того эти НТД не распространяются на рассматриваемые котлы, поскольку котлы работают с температурой воды 95°С (менее 115°С), хотя рабочее давление воды гораздо больше 0,07 МПА - 10 МПА (соответственно вопрос - нужна ли вообще эта защита от ОЗЗ, должна ли она быть селективной или это требование не обязательно (но есть вероятность заморозить деревню в -40°С) может есть какие нибудь другие действующие НТД?).

4. Есть ли какая нибудь литература по расчету токов ОЗЗ (нагрузки) в сети с котлами. Смотрел интернет, но он не помог?

Может кто нибудь сталкивался с подобным - все таки электрокотлы у нас распространены достаточно широко.

Сделать опыт ОЗЗ. Записать осциллограммы. Это несложный практический опыт.

Вариант 2 - обратиться к выше стоящей пст если нет трансформаторной развязки. Наверняка они делали. На конце их линии будет как у вас на шинах. Да и по сути на котлах, раз короткая очень

А рассчитать ток ОЗЗ в сети с изолированной почти невозможно. Или насчитаете и оно не совпадет с реальностью.

3

Re: Защита от замыканий на землю электрокотлов

hitakiry писал(а):
2020-08-19 14:10:16

При включении  нескольких котлов (двух и более) появляется активный ток 3Io (при работе трех котлов активный ток 3Io достигает 30 А первичных).

Скорее всего неправильно выполнено заземление кабелей или котлов
какие типы кабеля и котлов используются?

4

Re: Защита от замыканий на землю электрокотлов

roulle писал(а):
2020-08-19 15:23:25

Скорее всего неправильно выполнено заземление кабелей или котлов

почему тогда при включении одного котла 3Iо нет?

roulle писал(а):
2020-08-19 15:23:25

какие типы кабеля и котлов используются?

котлы КЭВ-2500/6, насчет КЛ не знаю

Добавлено: 2020-08-19 19:42:25

seazon писал(а):
2020-08-19 14:59:14

Сделать опыт ОЗЗ. Записать осциллограммы. Это несложный практический опыт.

Тоже склоняюсь к этому (но станция не хочет - видимо лень)

5

Re: Защита от замыканий на землю электрокотлов

Ещё уточнения

3Io - расчетное или с бублика ?

Померять сопротивления нагрузки ? Чтоб убедиться - а симметрична ли она? Mmr от sonel и вперёд. Ну и изоляцию конечно же.

Присоединяйтесь!!! Мы в социальных сетях и на Ютуб.

6 (2020-08-20 07:17:06 отредактировано Novik)

Re: Защита от замыканий на землю электрокотлов

1. Нагрузка на котлах всегда несимметричная из-за разного состояния электродов. Поэтому уставка по 3Iо достаточно большая, ампер 50.
2. При однофазном замыкании в любой точке сети мощность на неповрежденных фазах всех котлов увеличивается в 3 раза, т.к. напряжение на электродах увеличивается до линейного, а сопротивление остается тем же.
3. Заведите технологические защиты: повышение температуры, повышение давления, понижение расхода. Чаще всего будет срабатывать защита от повышения температуры (персонал ночью спит).
4. Правила на Вас не распространяются, но применимы. Кстати, поаккуратнее с единицами: 10МПа это 100 кгс/см2. Там 1МПа.

7

Re: Защита от замыканий на землю электрокотлов

hitakiry писал(а):
2020-08-19 14:10:16

Кстати ток 3Io здесь не ёмкостный, а активный - и проверить чувствительность (после того как отстроились от небаланса 20 - 30 А)

Так может с этого и начать, поставить реле мощности, так что бы ОЗЗ работала только при емкостном токе.
А какой марки котлы? Параметры? И какова мощность станции, так как если возникает такая несимметрия, то она очевидно малой мощности или сравнимой с котлами.

8 (2020-08-21 12:40:40 отредактировано hitakiry)

Re: Защита от замыканий на землю электрокотлов

Novik писал(а):
2020-08-20 04:47:38

. Нагрузка на котлах всегда несимметричная из-за разного состояния электродов. Поэтому уставка по 3Iо достаточно большая, ампер 50.

Немного помоделировал, получилось, что если в работе один котел и замыкание внутри котла, то ток 3Io через ТТ не протекает, если в работе несколько котлов, то ток 3Io через ТТ протекает (значительно больше небаланса), но соизмерим с током 3Io в "неповрежденных" котлах. Поэтому защиту от ОЗЗ видимо нужно делать так: если в работе один котел - использовать только 3Uo, если в работе несколько котлов - то направленную ОЗЗ с контролем исправности цепей ТН (в обоих случаях).

Добавлено: 2020-08-21 14:39:57

Novik писал(а):
2020-08-20 04:47:38

Кстати, поаккуратнее с единицами: 10МПа это 100 кгс/см2. Там 1МПа

http://rzia.ru/uploads/images/8952/98344d809e74a8178478e048a0a45063.png http://rzia.ru/uploads/images/8952/98344d809e74a8178478e048a0a45063.png

Но видимо Вы правы, там скорее всего 1 МПА

Добавлено: 2020-08-21 15:34:28

ПАУтина писал(а):
2020-08-20 12:59:43

Так может с этого и начать, поставить реле мощности, так что бы ОЗЗ работала только при емкостном токе.

При ОЗЗ ток также активный

9

Re: Защита от замыканий на землю электрокотлов

hitakiry писал(а):
2020-08-21 13:34:28

Поэтому защиту от ОЗЗ видимо нужно делать так: если в работе один котел - использовать только 3Uo, если в работе несколько котлов - то направленную ОЗЗ с контролем исправности цепей ТН (в обоих случаях).

Ну так об этом и речь, только сразу направленную.

Для котлов наверняка существует неравномерность сопротивлений по фазам (какая-та тефлоновая регулирующая заслонка), понятно, что она как Бог на душу положит, т.е. может оказаться, включил №1 - нормально, включил + №2 и всё перекосило, а ещё добавил №4, а он взял и выровнял! а вот если №3, то опять всё косо... 
суть в чём, котёл 2,5 МВт, ток номинальный 230 А, что бы ток Io = 30 A, например для одного котла разница сопротивлений в фазе А и В -4...5%, а в фазе с +3..5%, включаем ещё такой же и привет!

10

Re: Защита от замыканий на землю электрокотлов

Для котлов 6МВт 6 кВ у нас было:

Перегруз 720А 4,0 сек;
ТО 900А 0,0 сек
ОЗЗ 107А 0,0 сек

11 (2020-08-26 12:32:31 отредактировано hitakiry)

Re: Защита от замыканий на землю электрокотлов

hitakiry писал(а):
2020-08-19 17:42:25

seazon писал(а): ↑2020-08-19 16:59:14
Сделать опыт ОЗЗ. Записать осциллограммы. Это несложный практический опыт.

Тоже склоняюсь к этому (но станция не хочет - видимо лень)

Опыт ОЗЗ делать нельзя, ибо опасно - токи ОЗЗ могут достигать нескольких кА.
Пораскинул мозгами ещё раз - сопротивление котлов получается очень маленьким (0,02 - 1 Ом), т.е. получается практически сеть, заземленная резистивно через низкоомное сопротивление. Здесь и МТЗ обычная справится. Кроме того в в ПБ и не требуется отдельная защита от ОЗЗ - требуется чтобы защита отключала котел в случае многофазного КЗ, ОЗЗ и т.д. Собственно вопрос нужна ли отдельная защита от ОЗЗ или достаточно МТЗ?

12

Re: Защита от замыканий на землю электрокотлов

(6,3*10^3)^2/1,73*10*10^6=40/17,3=2,29 Ом!
ОЗЗ, а почему собственно нет, разве нейтраль у электродов ЭК заземлена ?!(корпус ЭК котла наверняка имеет вывод для заземления). Ведь сеть с изолированной нейтралью и потребитель тоже.
Тут даже 2 ОЗЗ сделать одно на ЭК, а другое в сети.

13

Re: Защита от замыканий на землю электрокотлов

Сопротивление котла очень сильно зависит от температуры воды в нем - чем ниже температура, тем больше сопротивление. Так что при низкой температуре токовые защиты могут и не сработать. Лучше по 3U0.
Если котел с заземленным корпусом (как у Вас), то при ОЗЗ будет вынос потенциала по трубопроводам котла.

14

Re: Защита от замыканий на землю электрокотлов

ПБ 10-575-03 Правила устройства и безопасной эксплуатации электрических котлов и электрокотельных, на которые ссылались коллеги не действуют 22 декабря 2014.
Действуют:
Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением" (с изменениями на 12 декабря 2017 года). Приказ Ростехнадзора от 25.03.2014 N 116

446. В котельных с электродными котлами напряжением выше 1 кВ с заземленным корпусом должна выполняться защита от однофазного замыкания на землю на секциях, питающих котлы, или в обмотке трансформатора, действующая с выдержкой времени на отключение секционного выключателя либо на отключение всех котлов, питающихся от данного трансформатора с соблюдением ступеней селективности по времени. Котлы напряжением до 1 кВ должны иметь устройства защитного отключения, предотвращающие поражение людей электрическим током.
447. В котельных с электродными котлами напряжением выше 1 кВ с изолированным корпусом должна выполняться защита:
а) от однофазных замыканий на землю на секциях, питающих котлы, или в обмотке трансформатора (защита должна действовать на сигнал). Если такая защита выполняется направленной, то должна предусматриваться и токовая защита нулевой последовательности с действием на отключение котла без выдержки времени. Эта защита предназначена для случаев замыкания на землю вне данного котла в условиях нарушения изоляции его корпуса. Установка защиты должна обеспечивать ее селективность при замыкании на землю вне данного котла и исправности изоляции его корпуса;
б) превышения тока утечки - защита должна действовать с выдержкой времени не более 0,5 секунды на отключение всех электродных котлов данной установки в случае, если общий ток, протекающий через изолирующие вставки электродных котлов, превысит 20 А.
Если от одного электрически связанного участка сети питается несколько электрокотельных, то для каждой электрокотельной ток срабатывания защиты рассчитывают с учетом суммарного допустимого тока, протекающего через изолирующие вставки электродных котлов данной электрокотельной при однофазном замыкании на землю в сети.
            Iдоп = Uф / sum(Rвст) ,     (8)
где  Uф - фазное напряжение питающей сети;
    Iдоп. - суммарный допустимый ток через изолирующие вставки при однофазном замыкании на землю;
   sum(Rвст)- сопротивление всех изолирующих вставок электродных котлов данной электрокотельной.
Суммарный ток срабатывания защит отдельных электрокотельных должен составлять 20 А.
Допускается выполнение только одной защиты от замыкания на землю, действующей без выдержки времени на отключение всех электродных котлов данной установки при однофазном замыкании на землю в питающей их сети. В этом случае на каждом электродном котле защита от замыкания на землю не выполняется.