Расчёт параметров нормального режима
К параметрам нормального режима относятся:
– наибольшее значение тока Iнmax, протекающего через заданный выключатель Q;
– наименьшее напряжение Uнmin, на шинах тяговой подстанции, Uнmin=25000 В;
– наименьшее значение сопротивленияZн,min, измеряемое защитой заданного выключателя Q.
При правильном выборе установок срабатывания защита не должна реагировать на параметры Iнmax, Uнmin, Zн,min.
Расчётную величину тока, протекающего через заданный выключатель Iнmax при нормальном режиме работы для фидера тяговой подстанции определим по формуле:
,
(1.2)
где Iтр – ток трогания грузового поезда, А;
Iср – средний ток грузового поезда, А;
nэ – общее число поездов, находящихся на одном пути в расчётной зоне в интенсивный час, для однопутного участка nэ=4;
А.
Минимальное значение сопротивления Zн,min, измеряемое защитой выключателя подстанции в нормальном режиме работы, вычисляют по формуле:
.
(1.3)
Ом.
В данном разделе проведены расчёты токов, напряжений в узловых точках и сопротивлений, измеряемых защитой выключателя тяговой подстанции, в аварийном режиме.
Расчёты сведены в таблицы, построены графики зависимостей обозначенных величин от расстояния до места короткого замыкания.
Защиту выключателей необходимо настраивать по всем трём параметрам (ток, напряжение на шинах, сопротивление сети), характеризующим аварийный режим. Также необходимо предусмотреть резервирование защиты и сделать её многоступенчатой для повышения надёжности.
2 Выбор комплекта релейной защиты присоединения контактной сети
2.1 Основные требования к свойствам релейной защиты контактной сети
Релейная защита относится к особо ответственным элементам электроустановок и должна отвечать целому ряду специальных требований. При этом необходимо, чтобы она обеспечила отключение всех возможных токов КЗ при повреждениях в любой точке защищаемого объекта.
При выборе комплекта защит необходимо учитывать возможный отказ как минимум одной ступени защиты, либо одного из выключателей фидерной зоны на участке между питающей подстанцией и местом КЗ, при этом отключение повреждённого участка должно быть обеспечено резервными защитами или другими выключателями. Это правило будет соблюдаться, если КЗ в любой точке межподстанционной зоны окажется в зоне действия не менее чем двух защит, включая резервные ступени.
Защита должна быть селективной. Это свойство обеспечивается с помощью выдержки времени, применением направленных защит.
Защита должна удовлетворять требованию устойчивости функционирования, т.е. обеспечивать чувствительность ко всем КЗ в защищаемой зоне, нечувствительность к внешним КЗ, нечувствительность к параметрам нормального режима.
Первые два требования в одной ступени защиты, как правило, реализовать невозможно. Поэтому для их выполнения используются две ступени: первая из них обеспечивает отключение без выдержки времени только внутренних КЗ и не реагирует на внешние КЗ, вторая обеспечивает с выдержкой времени необходимый коэффициент чувствительности при КЗ в конце зоны защиты.
Защита должна иметь резервные ступени, как для ближнего, так и для дальнего резервирования.
На тяговых подстанциях выключатели контактной сети переменного тока должны быть оборудованы, как правило, трёхступенчатой дистанционной (ДЗ) направленной защитой, дополнительной токовой отсечкой.
Первая ступень ДЗ1 имеет зону, не доходящую до шин поста секционирования во избежание излишних срабатываний при внешних КЗ. Эта ступень не имеет выдержки времени. Свойство этой ступени обеспечивается либо блокировкой по току (БТ) при ненаправленном реле сопротивления, либо применением направленного реле сопротивления.
Вторая ступень ДЗ2 выполняется с выдержкой времени и должна обеспечить нормальное значение коэффициента чувствительности при КЗ на шинах поста секционирования.
Третья ступень ДЗ3 является резервной. Она должна срабатывать с требуемым коэффициентом чувствительности и в том случае, если отказывают защиты или выключатель поста секционирования. Эта ступень имеет ещё большую выдержку времени.
ДЗ4 служит для защиты от КЗ через большое переходное сопротивление.
Близкие к шинам подстанции КЗ отключаются без выдержки времени токовой отсечкой (ТО).
Рисунок 2.1 – Угловые характеристики срабатывания релейной защиты