2.6.2 Защита установок продольной емкостной компенсации

Для защиты установки продольной емкостной компенсации применяются следующие защиты:

1. Защита конденсаторов от сквозных токов к.з. в тяговой сети, являющейся сверхбыстродействующей.

2. Дифференциальная небалансная защита конденсаторов, ограничивающая объем повреждений.

3. Защита от перегрузки конденсаторов.

Все защиты действуют на включение высоковольтного выключателя с целью шунтирования УПК.

2.6.2.1 Защита конденсаторов от сквозных к.з. в тяговой сети (рис. 2.8, а) осуществляется с помощью управляемого трехэлектродного дугового разрядника (тригатрона) F, управляющий электрод которого подключен через импульсный трансформатор TV1, тиристорно-варисторный ключ (ТК) и ограничительный резистор R₀ к одному ряду конденсаторов УПК. Пороговым элементом ТК является нелинейный резистор-варистор R₀ (рис. 2.8, б), сопротивление которого резко снижается с повышением напряжения. В таком исполнении время срабатывания защиты не превышает 1 мс. За это время напряжение на конденсаторах не успевает возрасти до опасной величины, и конденсаторы не повреждаются.

Расчет тиристорно-варисторного ключа для заданной уставки срабатывания защиты производится в следующей последовательности.

1. Уставка срабатывания защиты

, (2.50)

где U_Н – номинальное напряжение УПК.

Для М последовательно соединенных конденсаторов с номинальным напряжением U_НК

U_Н = М U_НК.

Отсюда следует, что при срабатывании защиты напряжение на конденсаторе (а, следовательно, и на ТК)

U_С(ТК) = (2,53,0) U_НК. (2.51)

2. Количество тиристорно-варисторных элементов определяется по амплитудному значению напряжения

, (2.52)

где U_ВКЛ – классификационное напряжение варисторов.

Значение U_ВКЛ определяется точкой на колене характеристики варистора, где напряжение практически не изменяется с увеличением тока. С запасом принимается, что напряжение варистора резко возрастает при напряжении лавинообразования 1,1U_BКЛ.

Рекомендуется выбирать варистор СН2-2-560 В, у которого U_BКЛ=560 В. Тип тиристора VS выбирается по напряжению варистора и амплитуде тока, протекающего через ТК. Рекомендуется в проекте с запасом принять тиристор ТЛ-200 на ток 200 А. Для защиты управляющих электродов тиристоров включены стабилитроны VD. Для быстрого шунтирования управляемого разрядника (для снижения эрозии контактов разрядника от действия электрической дуги) в проекте применить вакуумный выключатель ВВ/TEL-10/630 |3|, а для ограничения бросков тока при шунтировании УПК в цепь выключателя включить дроссель РЗ-1000-25 (LR на рис. 2.8, а).

Рисунок 2.8 – Схема подключения измерительных органов защит

установки продольной емкостной компенсации

2.6.2.2 Дифференциальная (небалансная) защита конденсаторов по току выполняется на дифференциальном реле РНТ-566 и контролирует значительное снижение емкости конденсаторов за счет сгорания предохранителей секций или повреждения отдельных конденсаторов. Указанное реле с большим числом витков рабочих обмоток позволяет выполнить достаточно чувствительную защиту. Для повышения чувствительности защиты следует выбрать число витков 11 рабочей обмотки реле (W₁₁) так, чтобы скомпенсировать начальный ток небаланса I_НБ(0), обусловленный неидентичностью параметров конденсаторов.

, (2.53)

где I_УПК – номинальный ток УПК, который определяется номинальным током конденсатора и числом параллельно соединенных конденсаторов в УПК (см. таблицу 5);

к_ТА1, к_ТА2 – коэффициенты трансформации трансформаторов тока ТА1 и ТА2 типа ТФЗМ-35 |4|;

W₁ – число витков 1 рабочей обмотки, через которую протекает ток.

С увеличением тока небаланса растет разность намагничивающих сил от обмоток W₁₁ и W₁, и когда она достигнет намагничивающей силы срабатывания реле F_CP, произойдет срабатывание защиты. В этом случае

. (2.54)

Подставляя W₁₁ из (2.53), получим

. (2.55)

Обычно принимают I_НБ(0)=(0,010,02)I_УПК. Для реле РНТ-566 намагничивающая сила срабатывания F_CP=100 AB.

Задачей студента является выбор и расчет таких значений W₁, W₁₁, к_ТА1 и к_ТА2, при которых I_СЗ(1,52) I_НБ(0). Поэтому, предварительно подставив I_СЗ в (2.55) и правильно задавшись к_ТА1, можно определить W₁, а затем из (2.53) – число витков W₁₁. При выборе к_ТА1 и к_ТА2 следует учесть. Что их номинальные токи должны быть соответственно не меньше номинального тока УПК и I_НБ(0). Для оценки чувствительности защиты следует определить, во сколько раз должно изменяться сопротивление Х₀ (или емкость) группы конденсаторов, чтобы сработала защита с током срабатывания I_СЗ. Если Х₀ уменьшится до Х₁, то можно определить их отношение

. (2.56)

Полученное значение к должно быть не менее 0,9. Если к<0,9, то следует увеличить W₁ и повторить расчет.

2.6.2.3 Защита от перегрузки выполняется на индуктивном реле РТ84/2. Используется трансформатор тока ТА2.

Учитывая характер изменения тяговой нагрузки и перегрузочные характеристики конденсаторов, при выборе тока срабатывания индукционного элемента принимается, что при перегрузке

I_ПЕР = 2 I_УПК. (2.57)

Используя технические данные РТ84 |20|, следует определить характеристики времени действия индукционных элементов и соответствующие им уставки реле

. (2.54)

где (I_P/I_CP)₆₀ – величина (I_P/I_CP) при t=60 с для принятой характеристики времени (характеристику принять для уставки срабатывания 16 с).

Если полученный ток I_CP(ИНД)>5 А, то следует изменить к_ТА2. Принятую характеристику представить в текстовой части проекта. Уставку электромагнитного элемента РТ-84-2, являющегося резервной защитой от к.з., выбирают

I_СР(ЭЛ) = (23) I_СР(ИНД). (2.55)