4.7 Расчет уставки второй ступени дистанционной защиты для фидера контактной сети тяговой подстанции

Выбрать уставку второй ступени ДЗ2 трехступенчатой дистанционной защиты для выключателя QА1 тяговой подстанции А. Схема питания узловая (рисунок 2) _АП =25 км, _ПВ =26 км, _АВ =51 км, участок трехпутный (n=3). Максимальный ток нагрузки I_н,max =800 А. Тяговая сеть вида ТП: z₃₃= =0,210 Ом/км.

Сопротивление подстанции Z_пА =6,8 Ом.

По таблице 7 устанавливаем, что уставка выбирается для расчетной схемы № 6 (таблица 6) в режиме минимума энергосистемы.

По таблице 6 для расчетной схемы № 6 определяем:

Z_тсА + Z′_тс,i = z_{mn АП} =z_{33 1} =0,210·25=5,25 Ом, Z′′′_тс,i =0.

По формулам (3) находим:

Z_A =Z_пA + Z_тсA + Z′_тс,i =6,8+5,25=12,05 Ом,

Z_AB = Z′′′_тс,i +Z_тгз +R_д =0+0+0=0.

Ток I_A подстанции А находим по формуле (4):

А.

Для определения тока I_QA1 используем данные второго столбца таблицы 6 для схемы № 6:

I_QA1 = I_A /n = 2257/3 = 752 А.

Напряжение на шинах подстанции А находим по формуле (8):

U_A =U_A,pac − I_A Z_пA =27200–2257·6,8=11852 В.

По формуле (11) находим:

Ом.

Выбираем уставку ступени ДЗ2 по первой формуле, приведенной в таблице 7:

к_ч Z_к =1,25·15,76=19,70 Ом.

Принимаем =20 Ом. Выбираем угловую характеристику ступени ДЗ2 в виде сектора, показанного на рисунке 9, б. Чувствительность такой характеристики при фазовых углах измеряемого сопротивления, соответствующих режимам КЗ (55−80 ) и нормальному режиму (20−40 ) одинакова, поэтому = . По второй формуле для ступени ДЗ2, указанной в таблице 7, проверяем выбранную уставку на отстроенность от нормального режима. Для этого предварительно находим по формуле (15) сопротивление, измеряемое защитой в нормальном режиме при сгущении поездов:

Ом.

Осуществляем проверку на отстроенность:

, Ом.

Поскольку неравенство выполняется, то защита отстроена от нормального режима. В тех случаях, когда неравенство не выполняется, следует принять другую угловую характеристику, например, такую же как у ступени ДЗ3 (рисунок 9, б, в) или применить блок торможения защиты, реагирующий на содержание высших гармоник в кривой тока фидера. В этих случаях проверка на отстроенность от нормального режима не производится.

4.8 Расчет уставки третьей ступени дистанционной защиты для фидера контактной сети тяговой подстанции

Выбрать уставку срабатывания третьей ступени ДЗ3 трехступенчатой дистанционной защиты для выключателя QА1 тяговой подстанции А. Схема питания узловая (рисунок 2) _АП =25 км, _ПВ =26 км, _АВ =51 км, участок трехпутный (n=3). Сопротивление подстанций в режиме минимума энергосистемы Z_пA=Z_пB=6,87 Ом. Тяговая сеть вида ТП: z₃₃ =0,210 Ом/км, z′_p,3 =0,104 Ом/км, z_−1,3 =0,346 Ом/км [2].

По таблице 7 устанавливаем, что уставка выбирается для расчетной схемы № 9 в режиме минимума энергосистемы.

По формулам, приведенным в таблице 6 для схемы № 9, находим:

Z_тсА + Z′_тс,i = z_{mn АП} + z′_{p,3 ПB} = 0,210·25+0,104·26=7,95 Ом;

Z_тсB + Z′′_тс,i = = =4,5 Ом;

Z′′′_тс,i = z_{−1,3 ПВ} =0346·26=9,0 Ом.

По формулам (3) находим значения результирующих сопротивлений схемы замещения тяговой сети с учетом сопротивления дуги:

Z_A =Z_пA + Z_тсA + Z′_тс,i =6,87+7,95=14,82 Ом;

Z_B =Z_пB+ Z_тсB + Z′′_тс,i =6,87+4,5=11,37 Ом;

Z_AB = Z′′′_тс,i +Z_тгз +R_д =9,0+0+8=17,0 Ом.

По формулам (4) находим ток подстанции А, полагая в режиме минимума U_A =27200 В,

А;

По формуле (8) находим напряжение на шинах подстанции А:

U_A =U_A,pac − I_A Z_пA =27200–504·6,87=23738 В.

В соответствии с таблицей 6 в схеме № 9 ток выключателя QА1 равен I_QA1=I_A /n = 504/3=168 А. Сопротивление, измеряемое защитой выключателя QА1, определяем по формуле (11):

Ом.

Определяем уставку ступени защиты по первой формуле, приведенной в таблице 7 для ДЗ3:

к_ч Z_к =1,2·141,0=169,3 Ом.

Принимаем =170 Ом и выбираем для этой ступени угловую характеристику, приведенную на рисунке 9, в с углом . Такая характеристика отстроена от нагрузки нормального режима, при которой фазовый угол находится в пределах . Поэтому проверку на отстроенность производить не надо.

Третья ступень должна обеспечить коэффициент чувствительности к_ч не менее 1,5 при КЗ на шинах поста секционирования ПС. Проверка этого режима осуществляется по второй формуле, указанной в таблице 7 для ступени ДЗ3. Расчетной для него является схема № 6 (таблица 6) в режиме минимума энергосистемы. Сопротивление Z_QA1 =Z_к =15,76 Ом вычислено для этой схемы в примере 12. Поэтому имеем:

к_ч Z_к,max, 170>1,5·15,76=23,6 Ом.

Поскольку неравенство выполняется, то условия чувствительности выполняются.