8.2. Визначення сталих значень струмів к.З.

Значення сталого струму к.з. може бути визначене на підставі схеми заміщення дійсної ділянки ТМ (рис. 8.2),[3].

Рис.8.2 - Схема заміщення ділянки тягової мережі

У цій схемі U_о - напруга живлення, що приведена до напруги тягової мережі; R₁ і R₂ — відповідно опори зовнішньої живильної мережі і випрямних агрегатів, також приведені до вторинної сторони, тобто напруги тягової мережі; в сумі ці опори складають опір тягової підстанції R_ТП; R_н - визначає навантаження ТП інших ділянок в момент к.з., R_В, R_ТП, R_о, r_тc l -- відповідно опори вентилів випрямляча, позитивних і негативних живильних ліній і опір тягової мережі до місця к.з.;

У цьому випадку струм к.з. в лінії, кА [3,9]:

, (8.1)

де U_d0 - напруга холостого ходу на шинах тягової підстанції,В;

p-допустиме відхилення живильної напруги ±0,05%,В;

∆U_в - втрата напруги у вентилях випрямляча (5-8) В;

е_д - втрата напруги в електричній дузі (20-100) В;

I_dн- струм тягової підстанції у момент к.з., А;

R_ТП- приведений опір тягової підстанції, Ом;

R_П - опір ПЖЛ, Ом;

R_О - опір НЖЛ, Ом.

r_ТС – опір тягової мережі у короткозамкнутому ланцюзі;

l - довжина тягової мережі у короткозамкнутому ланцюзі.

Як випливає з виразу (8.1), значення струму к.з. буде залежати не тільки від відстані до місця к.з., але і від того, скільки буде одночасно включено агрегатів (яке значення буде мати приведений опір тягової підстанції R_тп) ; яке навантаження буде в даний момент на шинах ТП; яке значення матиме первинна напруга (тобто значення величини р); чи матиме місце електрична дуга або к.з. буде металеве і т.д. Тому слід визначити два значення сталих струмів к.з. — мінімальне значення, тобто при такому поєднанні параметрів, коли струм к.з. мінімальний, і максимальне значення, тобто при такому поєднанні параметрів, коли струм к.з. – максимальний. Перше значення необхідно знати для правильного вибору уставок захисту, друге — для правильного розрахунку динамічних дій струмів к.з.

Для визначення мінімального струму к.з. використовують вираз (8.1), який з урахуванням коефіцієнтів к₁, к₂ і к₃ набуває вигляду:

(8.2)

У цій формулі

Відповідно максимальне значення струму к.з.

(8.3)

де

У цих виразах:

U_dн – номінальна випрямлена напруга на шинах ТП, В;

Iн - номінальний випрямлений струм агрегату, А;

N'_а - число агрегатів, що встановлені на ТП;

К₁ і К₂ – коефіцієнти, що враховують нахил характеристики [3];

К₃ - коефіцієнт, що враховує число одночасно працюючих вводів на ТП у

момент к.з.[3].

	На рис.8.3 зображені результати розрахунків установлених струмів к.з. Iкз.max і Iкз.min для двоколійної трамвайної ділянки, звідки видно досить відчутну різницю в значеннях струмів. Розраховане за виразом (8.3) значення сталого струму к. з. не завжди відповідає істинному значенню, яке одержане в результаті проведення
Рис. 8.3 - Залежність сталого струму к.з. від довжини ділянки

експерименту.

Відмінність викликана тим, що можливе відхилення параметрів тягової мережі внаслідок ряду причин. Так, опір контактної мережі може бути вищим розрахункового через великий знос контактного проводу або його високої температури; втрата напруги в дузі може бути вищою за 100 В; значення р може перевищити 5% і т.д. З другого боку, вираз (8.3) не враховує, що рейки шунтуються провідністю ґрунту, що на ділянці, де відбувається к.з., є додаткове навантаження від потягів і т.д. Загалом, як правило, ці чинники собою взаємокомпенсуються і значення струмів к.з., що одержані експериментально, близькі до розрахункових значень. Але оскільки захист повинен працювати надійно, при його розрахунку доводиться мати певний запас.

Тому приймають, що для чіткого відключення струму|току| к.з.| і для певної гарантії неспрацьовування| лінійного вимикача від струму|току| перевантаження необхідно виконання умови.

I_кз.мин.>1,5 I_л.max, (8.4)

де I_л.max - максимальне розрахункове значення струму|току| навантаження в лінії, що

захищає автомат вимикачем. Струм|тік| установки лінійного автомата

приймають як таким, що дорівнює (1,5-1,2)I_л.max.

Якщо для ділянки живлення|харчування| тягової мережі|сіті| визначити залежність I_кз.мин(L), на неї накласти значення 1,5I_л._max, то можна визначити працездатність максимального захисту. Якщо значення 1,5I_л._max. лежить нижче кривої I_кз.мин(L) (рис.8.4, а), то в якій би точці ділянки не відбулося к. з. — захист надійно спрацьовує.

Рис. 8.4 – Визначення надійності максимального струмового захисту:

а —| відсутня «мертва зона»; б — присутня «мертва зона»

Можливий інший випадок, коли тільки|лише| в певній зоні I_кз.мін вище за значення 1,5I_л._max — це значить|означає|, що при к.з. далі точки перетину (точка|точка| а на рис.8.4, б) лінійний| вимикач може не спрацювати при к. з., тобто ця зона (далі точки|точки| а) виявляється|опиняється| незахищеною — «мертвою зоною», а струми|токи| к.з., відповідні цій зоні, називають «малими струмами|токами| к.з.». Звичайно для захисту від малих струмів|токів| к. з. доводиться застосовувати додаткові захисту, що впливають на лінійний вимикач. Але|та| застосування|вживання| додаткового захисту|, як правило, зменшує надійність роботи тягової мережі|сіті| і збільшує вартість СЕП.|спорудження|

У багатьох випадках доцільно збільшувати значення мінімального струму|току| к.з. і зменшувати максимальний струм|тік| живильної|почуваючої| лінії.

Відповідно до виразу|вираження| (8.2), якщо зменшити довжину ділянки живильної|почуваючої| лінії, зростає мінімальний струм|тік| к.з., одночасно може дещо впасти значення I_л._max, оскільки|тому що| на ділянці меншої довжини буде і менше число потягів|поїздів|. Але|та| цей спосіб веде до збільшення числа живильних|почуваючих| ліній, складнішого секціонування контактної мережі|сіті|, збільшення числа автоматичних швидкодіючих вимикачів на ТП|, тобто також потрібне збільшення капітальних витрат|затрат|.

Можливе також зменшення опору ділянки ТМ за допомогою підвіски підсилюючих|посилюючих| проводів|проводів|. У цьому випадку не тільки|не лише| зростає значення мінімального струму|току| к.з., але і зменшуються втрати енергії в КМ |сіті|, тобто виходить наче подвійна вигода. Але|та| підвіска підсилюючих|посилюючих|, як правило, алюмінієвих проводів|проводів| вимагає ускладнення КМ|сіті|, а отже, і збільшення її вартості.

Оскільки|тому що| практично не можна мати дуже маленьких ділянок живлення|харчування| або підвішувати великі перерізи проводів|проводів|, способи, що розглядаються|розглядуються| вище, тільки|лише| в окремих випадках є|з'являються,являються| технічно і економічно доцільними. Тому в поєднанні з|із| цими способами поліпшення|покращання| дії захисту від струмів|токів| к.з. застосовується додавання|добавка| системи захисту |, що також впливає на лінійні вимикачі.