6.7. Защита фидеров контактной сети

6.7.7. Тяговые подстанции постоянного тока

Защита фидеров контактной сети осуществляется автоматически­ми быстродействующими выключателями. Здесь необходимо выбрать ток срабатывания выключателя, исходя из чувствительности к мини­мальным токам короткого замыкания в конце защищаемой линии.

Ток срабатывания должен быть выше наибольшего рабочего тока, чтобы не было ложных отключений в момент трогания поездов.

Ток срабатывания быстродействующего выключателя выбирается из соотношения наибольшего рабочего тока фидера I_{р max} и минимального тока короткого замыкания в конце защищаемого фидера I_{к min}

Если I_{к min} > I_{р max}, то ток срабатывания быстродействующего выключателя выбирают по соотношению

I_{р max} + 100 ≤ I_cp ≤ I_{к min} – 200. (6.26)

В случае, если I_{к min} < I_{р max}

I_{р max} + 100 ≤ I_cp ≤ 1,15I_{к min}. (6.27)

Если с помощью быстродействующих выключателей на подстан­ции невозможно их настроить на защиту всей линии, то необходима установка постов секционирования.

6.7.2. Тяговые подстанции переменного тока

Для защиты фидеров контактной сети применяется двухступенчатая электронная защита, срабатывание которой зависит не только от величи­ны тока короткого замыкания, но и от напряжения в месте установки защиты и угла сдвига между векторами тока и напряжения, дополненная токовой отсечкой и телеблокировкой.

Первая ступень защиты состоит из измерительного органа пол­ного сопротивления, а вторая ступень — из измерительного орга­на полного сопротивления и фазового блокирующего органа.

Первая ступень защиты — ненаправленная дистанционная защита без выдержки времени, защищающая (80 85) % зоны подстанция—пост секционирования и посылающая сигнал на запуск телеблокировки.

Для двухпутных участков сопротивление срабатывания 1-й сту­пени защиты

(6.28)

для однопутных участков

где l₁ — расстояние между подстанцией и постом секционирова­ния, км; z₂₁ — сопротивление 1км петли «контактная подвеска— рельс» при работе одного пути двухпутного участка, Ом/км; z₁₁— то же при однопутном участке.

Полученное значение z проверяют по формуле

(6.29)

где К_в = 0,9; К_н = 1,2 1,3; U _{р min} — минимальное напряжение на шинах подстанции в нормальном режиме, 25 кВ; I_{р max} — макси­мальный ток питающей линии в нормальном режиме, А.

На двухпутных участках защита не должна действовать при про­текании по защищаемой линии (фидеру) тока со стороны соседней подстанции при близком коротком замыкании на соседнем фиде­ре. Указанное условие проверяют по выражению

(6.30)

где К_н = 1,2 1,3; U_{c 3} — согласно выражению (6.35); I_{к тах} — мак­симальный ток, протекающий через защищаемый фидер от соседней подстанции при близком коротком замыкании на соседнем фидере

(6.31)

где U_н —номинальное напряжение на шинах 27,5 кВ; z₂₂ — сопро­тивление 1км петли «контактная сеть—рельс» при параллельном соединении подвесок обоих путей, Ом/км;

l - расстояние между смеж­ными подстанциями, км; п — количество трансформаторов на сосед­ней подстанции (см.схему внешнего электроснабжения); z_c2 — сопро­тивление фазы энергосистемы, приведенное к напряжению 27,5 кВ

(6.32)

z_тр2 — сопротивление трансформатора соседней подстанции, приведенное к напряжению 27,5 кВ

(6.33)

В формулах (6.32) и (6.33):

S_K - мощность короткого замыкания на шинах первичного напря­жения тяговой подстанции в максимальном режиме, кВА; S_н.тр — но­минальная мощность главного понижающего трансформатора, кВА.

Если условие (6.30) не выполняется, сопротивление срабатыва­ния первой ступени защиты определяют по условию

(6.34)

Напряжение перевода защиты в режим отсечки

U_с.з = U_{к min} / К_н (6.35)

где К_н = 1,2 1,3; U_{к min} — минимальное напряжение на шинах под­станции при коротком замыкании на шинах поста секционирования:

при двухпутных участках

(6.36)

при однопутных участках

(6.37)

где z_тр и z_c берутся для режима минимального тока короткого замыкания.

Ускоренная токовая отсечка срабатывает при близких КЗ. Ток срабатывания ее должен быть большим из двух значений:

I_с.з1 = U_н1 I_{к max}; (6.38)

I_с.з2 = U_н2 I_{к max} / К_в; (6.39)

где К_н1 = 1,2 1,3; К_н2 = 1,1 1,2; К_в =1; I_{р max} – максимальный рабочий ток питающей линии (фидера).

В выражении (6.38) I_{к max} — максимальный ток при КЗ на шинах поста секционирования. При КЗ на шинах поста двухпутных участков

(6.40)

При однопутных участках

(6.41)

Вторая ступень — направленная дистанционная защита с выдержкой времени 0,5 с. На двухпутных участках сопротивле­ние срабатывания защиты принимают большее из полученных значений по выражениям (6.42) и (6.43):

- при узловой схеме питания

z_с.з2 = К_ч · 2(0,5 z₂₂ l₁ + z₂₂ l₂); (6.42)

- при раздельном питании двух путей

z_с.з2 = К_ч · z₂₂ l (6.43)

- на однопутном участке

z_с.з2 = К_ч · z₁₁ l

где К_ч — коэффициент чувствительности, равный 1,5; l₁ — рас­стояние до поста секционирования, км; l₂ — расстояние между по­стом секционирования и соседней подстанцией, км; l — расстоя­ние между соседними подстанциями, равное l₁+ l₂, км.

Уставки реле дистанционных защит определяют с учетом коэффи­циентов трансформации трансформатора тока K_I и напряжения К_U

z_у.ср = z_с.з2 K_I / К_U (6.44)