Experience Gained from Implementing Low-Impedance Resistive Neutral Grounding in a 6 kV Megalopolis Grid
Keywords:
power distribution grid, substation, single-phase earth fault, reliability, neutral grounding, resistor, relay protection
Abstract
The experience gained from implementing low-impedance resistive neutral grounding in the 6 kV grid of a megalopolis is considered. The results obtained from experimentally verifying the performance of resistive neutral grounding by carrying out a single-phase earth fault test on a 6 kV substation bus section are given. It is shown that the existing guidelines for resistive neutral grounding in general meet the modern requirements and need only minor modification. It is confirmed that the resistive neutral grounding device made with the metal active part provides the final current value sufficient for the relay protection to come in action It has been proven experimentally that the time taken to clear a single-phase earth fault even by the backup protection is so short that any significant heating of the resistor metal active part is impossible. The article analyzes the emergency waveforms recorded during the actual clearing of ground fault current at the 110 kV Biryulevo substation operated by Rosseti Moscow Region PJSC. It is noted that all technical solutions adopted by the electric grid company specialists are correct.
References
1. Черногубовский З.П. Заземление нейтрали электрических систем высокого напряжения. Л.: КУБУЧ, 1934, 205 с.
2. Руководящие указания по релейной защите. М.: ГОНТИ, 1939, 260 с.
3. Костров М.Ф., Соловьев И.И., Федосеев А.М. Основы техники релейной защиты. М.: ГЭИ, 1944, 436 с.
4. Беляков Н.Н. Перенапряжения от заземляющих дуг в сетях с активным сопротивлением в нейтрали. – Труды ВНИИЭ, 1961, вып. 11, с. 84–101.
5. Фингер Л.М. Заземление нейтрали в сетях напряжением до 110 кВ. М.: БТИ ОРГРЭС, 1964, 87 с.
6. Серов В.И., Шуцкий В.И., Ягудаев Б.М. Методы и средства борьбы с замыканиями на землю в высоковольтных системах горных предприятий. М.: Наука, 1985, 135 с.
7. Сирота И.М., Кисленко С.Н., Михайлов А.М. Режимы нейтрали электрических сетей. Киев: Наукова думка, 1985, 264 с.
8. Евдокунин Г.А., Титенков С.С. Резистивное заземление нейтрали сетей 6-10 кВ. СПб.: Русич, 2009, 264 с.
9. Кучумов Л.А. и др. Опыт эксплуатации резистивного заземления нейтрали сети 10 кВ на ПС «Петродворец» и экспериментальное исследование токов однофазного замыкания на землю. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2017, № 6 (45), с. 78–84.
10. Назарычев А.Н., Титенков С.С., Пугачев А.А. О формировании технических требований к конструкции и параметрам резисторов заземления нейтрали 6–35 кВ. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2022, № 6 (75), с. 102–106.
11. Кондрашов С. «Россети Московский регион» внедрили метод резистивного заземления нейтрали в сети 6-10 кВ в Москве. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2024, № S1 (32), с. 25–27.
12. Распоряжение ПАО «Россети Московский регион» от 18.05.2021 № 475р «Методические указания по выбору режима заземления нейтрали в сетях 6–35 кВ».
13. СТО 18-2013. Руководящие указания по выбору режима заземления нейтрали в электрических сетях напряжением 6–35 кВ. ПАО «Ленэнерго», 2013, 76 с.
14. IEEE Std. C37.2-2022. Electrical Power System Device Function Numbers, Acronyms, and Contact Designations. 2022, 63 p.
15. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения / под ред. И.А. Баумштейна, С.А. Бажанова, 3-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1989, 767 с.
16. Майоров А.В., Ширковец А.И. Режим нейтрали и организация релейной защиты от замыканий на землю в сети 20 кВ. – Релейная защита и автоматизация, 2016, № 3, с. 21–28.
17. Майоров А.В., Ширковец А.И. Мировой опыт применения, схемы подключения и конструкция резисторов в электрических сетях 20 кВ. – Энергетик, 2016, № 9, с. 20–26.
18. Ширковец А.И. и др. Эффективная защита от однофазных замыканий и их локализация в распределительной сети с помощью низкоомных резисторов. – Энергобезопасность и энергосбережение, 2018, № 4 (82), с. 5–15.
19. Львов М.Ю. и др. Технологическое проектирование электрических сетей напряжением 20 кВ мегаполиса. – Энергия единой сети, 2024, № 3-4 (74), с. 18–29.
20. Григорьев Д.А. и др. Анализ причин ложной работы логических защит шин в сетях 20 кВ при росте емкостных токов. – Релейная защита и автоматизация, 2021, №3 (44), с. 8–15.
21. IEEE Std. C57.32-2015. IEEE Standard for Requirements, Terminology, and Test Procedures for Neutral Grounding Devices. 2016, 83 p.
22. IEEE Std. C57.32a-2020. IEEE Standard for Requirements, Terminology, and Test Procedure for Neutral Grounding Devices – Amendment 1: Neutral Grounding Resistors Clause (AM). 2020, 19 p.
#
1. Chernogubovskiy Z.P. Zazemlenie neytrali elektricheskih sistem vysokogo napryazheniya (Earthing of the Neutral Ground of High Voltage Electrical Systems). L.: KUBUCh, 1934, 205 p.
2. Rukovodyashchie ukazaniya po releynoy zashchite (Guidelines for Relay Protection). M.: GONTI, 1939, 260 p.
3. Kostrov M.F., Solov’ev I.I., Fedoseev A.M. Osnovy tehniki releynoy zashchity (Fundamentals of Relay Protection Techniques). M.: GEI, 1944, 436 p.
4. Belyakov N.N. Trudy VNIIE – in Russ. (Proceedings of the All-Union Research Institute of Electric Power Engineering), 1961, iss. 11, pp. 84–101.
5. Finger L.M. Zazemlenie neytrali v setyah napryazheniem do 110 kV (Neutral Earthing in Networks with Voltage up to 110 kV). M.: BTI ORGRES, 1964, 87 p.
6. Serov V.I., Shutskiy V.I., Yagudaev B.M. Metody i sredstva bor’by s zamykaniyami na zemlyu v vysokovol’tnyh sistemah gornyh predpriyatiy (Methods and Means of Controlling Earth Faults in High Voltage Systems of Mining Enterprises). M.: Nauka, 1985, 135 p.
7. Sirota I.M., Kislenko S.N., Mihaylov A.M. Rezhimy neytrali elektricheskih setey (Neutral Modes of Electric Networks). Kiev: Naukova dumka, 1985, 264 p.
8. Evdokunin G.A., Titenkov S.S. Rezistivnoe zazemlenie neytrali setey 6-10 kV (Resistive Earthing of the Neutral Ground of 6-10 kV Networks). SPb.: Rusich, 2009, 264 p.
9. Kuchumov L.A. et al. Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electricity. Transmission and Distribution), 2017, No. 6 (45), pp. 78–84.
10. Nazarychev A.N., Titenkov S.S., Pugachev A.A. Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electricity. Transmission and Distribution), 2022, No. 6 (75), pp. 102–106.
11. Kondrashov S. Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electricity. Transmission and Distribution), 2024, No. S1 (32), pp. 25–27.
12. Order of PJSC ROSSETI Moscow Region dated 18.05.2021 No. 475r “Methodological Guidelines for Selecting the Neutral Grounding Mode in 6-35 kV Grids”.
13. STO 18-2013. Rukovodyashchie ukazaniya po vyboru rezhima zazemleniya neytrali v elektricheskih setyah napryazheniem 6–35 kV (Guidelines for Selection of Neutral Grounding Mode in 6-35 kV Electric Networks). PAO «Lenenergo», 2013, 76 p.
14. IEEE Std. C37.2-2022. Electrical Power System Device Function Numbers, Acronyms, and Contact Designations. 2022, 63 p.
15. Spravochnik po elektricheskim ustanovkam vysokogo napryazheniya (Reference Book for High Voltage Electrical Installations) / Ed. by I.A. Baumshteyn, S.A. Bazhanov, 3rd ed. M.: Energoatomizdat, 1989, 767 p.
16. Mayorov A.V., Shirkovets A.I. Releynaya zashchita i avtomatizatsiya – in Russ. (Relay Protection and Automation), 2016, No. 3, pp. 21–28.
17. Mayorov A.V., Shirkovets A.I. Energetik – in Russ. (Power Engineer), 2016, No. 9, pp. 20–26.
18. Shirkovets A.I. et al. Energobezopasnost’ i energosberezhenie – in Russ. (Energy Safety and Energy Saving), 2018, No. 4 (82), pp. 5–15.
19. L’vov M.Yu. et al. Energiya edinoy seti – in Russ. (Energy of Unified Grid), 2024, No. 3-4 (74), pp. 18–29.
20. Grigor’ev D.A. et al. Releynaya zashchita i avtomatizatsiya – in Russ. (Relay Protection and Automation), 2021, No. 3 (44), pp. 8–15.
21. IEEE Std. C57.32-2015. IEEE Standard for Requirements, Terminology, and Test Procedures for Neutral Grounding Devices. 2016, 83 p.
22. IEEE Std. C57.32a-2020. IEEE Standard for Requirements, Terminology, and Test Procedure for Neutral Grounding Devices – Amendment 1: Neutral Grounding Resistors Clause (AM). 2020, 19 p
2. Руководящие указания по релейной защите. М.: ГОНТИ, 1939, 260 с.
3. Костров М.Ф., Соловьев И.И., Федосеев А.М. Основы техники релейной защиты. М.: ГЭИ, 1944, 436 с.
4. Беляков Н.Н. Перенапряжения от заземляющих дуг в сетях с активным сопротивлением в нейтрали. – Труды ВНИИЭ, 1961, вып. 11, с. 84–101.
5. Фингер Л.М. Заземление нейтрали в сетях напряжением до 110 кВ. М.: БТИ ОРГРЭС, 1964, 87 с.
6. Серов В.И., Шуцкий В.И., Ягудаев Б.М. Методы и средства борьбы с замыканиями на землю в высоковольтных системах горных предприятий. М.: Наука, 1985, 135 с.
7. Сирота И.М., Кисленко С.Н., Михайлов А.М. Режимы нейтрали электрических сетей. Киев: Наукова думка, 1985, 264 с.
8. Евдокунин Г.А., Титенков С.С. Резистивное заземление нейтрали сетей 6-10 кВ. СПб.: Русич, 2009, 264 с.
9. Кучумов Л.А. и др. Опыт эксплуатации резистивного заземления нейтрали сети 10 кВ на ПС «Петродворец» и экспериментальное исследование токов однофазного замыкания на землю. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2017, № 6 (45), с. 78–84.
10. Назарычев А.Н., Титенков С.С., Пугачев А.А. О формировании технических требований к конструкции и параметрам резисторов заземления нейтрали 6–35 кВ. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2022, № 6 (75), с. 102–106.
11. Кондрашов С. «Россети Московский регион» внедрили метод резистивного заземления нейтрали в сети 6-10 кВ в Москве. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2024, № S1 (32), с. 25–27.
12. Распоряжение ПАО «Россети Московский регион» от 18.05.2021 № 475р «Методические указания по выбору режима заземления нейтрали в сетях 6–35 кВ».
13. СТО 18-2013. Руководящие указания по выбору режима заземления нейтрали в электрических сетях напряжением 6–35 кВ. ПАО «Ленэнерго», 2013, 76 с.
14. IEEE Std. C37.2-2022. Electrical Power System Device Function Numbers, Acronyms, and Contact Designations. 2022, 63 p.
15. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения / под ред. И.А. Баумштейна, С.А. Бажанова, 3-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1989, 767 с.
16. Майоров А.В., Ширковец А.И. Режим нейтрали и организация релейной защиты от замыканий на землю в сети 20 кВ. – Релейная защита и автоматизация, 2016, № 3, с. 21–28.
17. Майоров А.В., Ширковец А.И. Мировой опыт применения, схемы подключения и конструкция резисторов в электрических сетях 20 кВ. – Энергетик, 2016, № 9, с. 20–26.
18. Ширковец А.И. и др. Эффективная защита от однофазных замыканий и их локализация в распределительной сети с помощью низкоомных резисторов. – Энергобезопасность и энергосбережение, 2018, № 4 (82), с. 5–15.
19. Львов М.Ю. и др. Технологическое проектирование электрических сетей напряжением 20 кВ мегаполиса. – Энергия единой сети, 2024, № 3-4 (74), с. 18–29.
20. Григорьев Д.А. и др. Анализ причин ложной работы логических защит шин в сетях 20 кВ при росте емкостных токов. – Релейная защита и автоматизация, 2021, №3 (44), с. 8–15.
21. IEEE Std. C57.32-2015. IEEE Standard for Requirements, Terminology, and Test Procedures for Neutral Grounding Devices. 2016, 83 p.
22. IEEE Std. C57.32a-2020. IEEE Standard for Requirements, Terminology, and Test Procedure for Neutral Grounding Devices – Amendment 1: Neutral Grounding Resistors Clause (AM). 2020, 19 p.
#
1. Chernogubovskiy Z.P. Zazemlenie neytrali elektricheskih sistem vysokogo napryazheniya (Earthing of the Neutral Ground of High Voltage Electrical Systems). L.: KUBUCh, 1934, 205 p.
2. Rukovodyashchie ukazaniya po releynoy zashchite (Guidelines for Relay Protection). M.: GONTI, 1939, 260 p.
3. Kostrov M.F., Solov’ev I.I., Fedoseev A.M. Osnovy tehniki releynoy zashchity (Fundamentals of Relay Protection Techniques). M.: GEI, 1944, 436 p.
4. Belyakov N.N. Trudy VNIIE – in Russ. (Proceedings of the All-Union Research Institute of Electric Power Engineering), 1961, iss. 11, pp. 84–101.
5. Finger L.M. Zazemlenie neytrali v setyah napryazheniem do 110 kV (Neutral Earthing in Networks with Voltage up to 110 kV). M.: BTI ORGRES, 1964, 87 p.
6. Serov V.I., Shutskiy V.I., Yagudaev B.M. Metody i sredstva bor’by s zamykaniyami na zemlyu v vysokovol’tnyh sistemah gornyh predpriyatiy (Methods and Means of Controlling Earth Faults in High Voltage Systems of Mining Enterprises). M.: Nauka, 1985, 135 p.
7. Sirota I.M., Kislenko S.N., Mihaylov A.M. Rezhimy neytrali elektricheskih setey (Neutral Modes of Electric Networks). Kiev: Naukova dumka, 1985, 264 p.
8. Evdokunin G.A., Titenkov S.S. Rezistivnoe zazemlenie neytrali setey 6-10 kV (Resistive Earthing of the Neutral Ground of 6-10 kV Networks). SPb.: Rusich, 2009, 264 p.
9. Kuchumov L.A. et al. Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electricity. Transmission and Distribution), 2017, No. 6 (45), pp. 78–84.
10. Nazarychev A.N., Titenkov S.S., Pugachev A.A. Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electricity. Transmission and Distribution), 2022, No. 6 (75), pp. 102–106.
11. Kondrashov S. Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electricity. Transmission and Distribution), 2024, No. S1 (32), pp. 25–27.
12. Order of PJSC ROSSETI Moscow Region dated 18.05.2021 No. 475r “Methodological Guidelines for Selecting the Neutral Grounding Mode in 6-35 kV Grids”.
13. STO 18-2013. Rukovodyashchie ukazaniya po vyboru rezhima zazemleniya neytrali v elektricheskih setyah napryazheniem 6–35 kV (Guidelines for Selection of Neutral Grounding Mode in 6-35 kV Electric Networks). PAO «Lenenergo», 2013, 76 p.
14. IEEE Std. C37.2-2022. Electrical Power System Device Function Numbers, Acronyms, and Contact Designations. 2022, 63 p.
15. Spravochnik po elektricheskim ustanovkam vysokogo napryazheniya (Reference Book for High Voltage Electrical Installations) / Ed. by I.A. Baumshteyn, S.A. Bazhanov, 3rd ed. M.: Energoatomizdat, 1989, 767 p.
16. Mayorov A.V., Shirkovets A.I. Releynaya zashchita i avtomatizatsiya – in Russ. (Relay Protection and Automation), 2016, No. 3, pp. 21–28.
17. Mayorov A.V., Shirkovets A.I. Energetik – in Russ. (Power Engineer), 2016, No. 9, pp. 20–26.
18. Shirkovets A.I. et al. Energobezopasnost’ i energosberezhenie – in Russ. (Energy Safety and Energy Saving), 2018, No. 4 (82), pp. 5–15.
19. L’vov M.Yu. et al. Energiya edinoy seti – in Russ. (Energy of Unified Grid), 2024, No. 3-4 (74), pp. 18–29.
20. Grigor’ev D.A. et al. Releynaya zashchita i avtomatizatsiya – in Russ. (Relay Protection and Automation), 2021, No. 3 (44), pp. 8–15.
21. IEEE Std. C57.32-2015. IEEE Standard for Requirements, Terminology, and Test Procedures for Neutral Grounding Devices. 2016, 83 p.
22. IEEE Std. C57.32a-2020. IEEE Standard for Requirements, Terminology, and Test Procedure for Neutral Grounding Devices – Amendment 1: Neutral Grounding Resistors Clause (AM). 2020, 19 p
Published
2025-05-29
Issue
Section
Article
