книги из ГПНТБ / Маринов, И. А. Устройство и эксплуатация преобразовательных подстанций городского электротранспорта учеб. пособие

парате. Блок БП-10 предназначен для питания нагрузки мощ­ ностью не более 40 вт, а БГ1-1-57 — не более 550 вт\

3)БПТ-1001 и БПН-1001 на мощность 500—1200 вт в кратко­ временном режиме;

4)БПТ-1002 и БПН-1002 на мощность 800—1500 вт в кратко­ временном режиме.

Рис. 87. Принципиальная схема блока питания БПН-1002:

Блоки питания могут быть использованы для питания оператив­ ных цепей одного присоединения, так называемые индивидуальные блоки питания, и групповые блоки питания, используемые для пи­ тания оперативных цепей нескольких присоединений и даже всей

подстанции.

Блоки питания БПТ-1002 и БПН-1002 имеют одинаковые габа­ ритные размеры и закрываются съемными кожухами.

Блок питания БПТ-1002 (рис. 86) состоит из насыщающегося трансформатора тока с мостом из кремниевых вентилей на выходе. Для стабилизации напряжения на выходе параллельно вторичной обмотке насыщающегося трансформатора включены емкость С и

121

г

дроссель Др, которые образуют с ветвью намагничивания транс­ форматора феррорезонансный контур. Для получения на выходе блока напряжения ПО или 220 в постоянного тока необходимо про­ извести переключения ответвлений вторичной обмотки трансформа­ тора и обмотки дросселя на клеммах блока. На клеммы блока вы­ ведены также ответвления от вторичной обмотки трансформатора и дросселя, переключением которых можно регулировать ток на­ ступления феррорезонанса. Длительно допустимый ток нагрузки

Рис. 88. Схемы группового включения блоков питания:

ШУ — шины оперативных цепей управления, ШС — шины сигнализации, ШП — шины вклю­ чающих электромагнитов приводов

блока: 7 а при напряжении ПО в на выходе и 3,5 а при напряже­ нии 220 в на выходе. Блок питания выдерживает в течение 5 сек протекание тока через всю первичную обмотку трансформатора блока 50 а при нагрузке: 10 ом для напряжения ПО в и 40 ом для напряжения 220 в.

Блок питания БПН-1002 (рис. 87) состоит из промежуточного трансформатора напряжения и двух трехфазных мостов из крем­ ниевых вентилей на выходе. Параллельно мостам для защиты кремниевых вентилей от коммутационных перенапряжений во вто­ ричных цепях включены селеновые столбы, которые служат здесь нелинейными сопротивлениями.

Получение на выходе блока напряжения 110 или 220 в постоян­ ного тока осуществляется параллельным или последовательным включением мостов. Блоки питания БПН-1002 могут быть подклю­ чены к источникам питания переменного тока напряжением ПО, 220 или 380 в. Для подключения блока к источнику какого-либо напряжения предусмотрена возможность пар аллельного или после­

122

довательного соединения секций первичных обмоток каждой фазы трансформатора, включения обмоток в звезду или треугольник. При необходимости подключения блока к источнику напряжением 100 или 127 в предусмотрена возможность переключения ответвле­ ний вторичных обмоток трансформатора.

Блок питания БПН-1002 в длительном режиме работы допуска­ ет включение на напряжение, равное 110% от номинального для данной схемы соединения (напряжения входа), при этом ток на­ грузки не должен превышать 6,4 а при напряжении на выходе ПО в и 3,2 а при напряжении на выходе 220 в.

Сопротивление изоляции блоков питания БПТ-1002 и БПН-1002 между любыми электрически не связанными токоведущими частя­ ми, а также между ними и корпусом в обесточенном состоянии при температуре окружающего воздуха 20±5°С составляет не менее

10 Мом.

Все цепи блоков питания по отношению к корпусу должны вы­ держивать испытательное напряжение переменного тока 50 гц 2000 в в течение 1 мин.

Блоки питания БПТ могут включаться или на ток одной фазы или на разность токов двух фаз в зависимости от условия присое­ динения.

На рис. 88 дана схема группового включения блоков питания БПТ-1002 и БПН-1002.

§ 17. З А Щ И Т А П И Т А Ю Щ И Х КАБЕЛЕЙ И СБО РН Ы Х Ш И Н 6— 10 кв

Выбор защиты питающих кабелей и сборных шин определяется в основном схемой питания подстанции. Основной защитой являет­ ся максимальная токовая защита, которая производит отключение выключателя кабеля при протекании тока короткого замыкания в защищаемой цепи.

В сетях с заземленной нулевой точкой, кроме трехфазных и двухфазных, могут быть однофазные короткие замыкания. В этом случае максимальная токовая защита выполняется в трехфазном

исполнении.

В сетях с изолированной нулевой точкой однофазное замыка­ ние на землю не вызывает протекания большого тока короткого за­ мыкания. В этом случае максимальная токовая защита выполняет­ ся в двухфазном исполнении; она действует как при трехфазном, так и любом двухфазном коротком замыкании, так как при этом срабатывают либо оба, либо какое-нибудь одно реле.

Максимальные токовые защиты могут быть с независимой или зависимой выдержкой времени.

На рис. 89, а приведена схема максимальной токовой защиты с независимой выдержкой времени в трехфазном исполнении на оперативном постоянном токе с использованием токовых реле РТ-40, реле времени ЭВ-124, промежуточного реле ЭП-103 или

123

РП-23 и указательного (сигнального) реле ЭС-21. В схеме, изо­ браженной на рис. 89, б применены реле РТ-80 и ЭС-21 (промежу­ точного реле не требуется, так как контакты реле РТ-80 имеют достаточную мощность для размыкания цепи отключающей ка­

тушки) .

Защита на оперативном переменном токе выполняется или с помощью индукционных токовых реле РТ-85 и РТ-86 или с по­ мощью промежуточных реле РП-341. Применение этих реле исклю­ чает возможность разрыва вторичной цепи трансформаторов тока и возникновения опасных перенапряжений.

Рис. 89. Максимальная токовая защита на оперативном постоянном токе:

а —трехфазная защита с независимой выдержкой времени, б —двухфазная защита с зави­ симой выдержкой времени, У — указательное реле, Я —- промежуточное реле, В — реле вре­ мени, Т —токовое реле, ЭО — отключающая катушка

На рис. 90 приведена схема максимальной таковой защиты на оперативном переменном токе, выполненная на реле РТ-85 (ИТ-85) или РТ-86 (ИТ-86). В нормальном режиме работы ток со вторич­ ной обмотки трансформатора тока протекает через обмотку реле и размыкающий контакт. Когда в защищаемой цепи возникает ток перегрузки или короткого замыкания, через обмотку реле протека­ ет ток, превышающий ток уставки, реле срабатывает и сначала замыкает свой замыкающий контакт, а затем размыкает размы­ кающий. При этом ток со вторичной обмотки трансформатора тока потечет через обмотку токового реле, указательное реле, отклю­ чающую катушку привода выключателя, замыкающий контакт то­ кового реле, и выключатель отключится.

Максимальная направленная защита кабелей 6—10 кв приме­ няется, когда кабели находятся в параллельной работе, для селек­ тивного отключения поврежденного кабеля. При этом второй ка­ бель остается включенным, и подстанция продолжает получать электроэнергию.

124

По обоим кабелям 6—10 кв в нормальных условиях мощность направлена от сборных шин подстанции энергосистемы к шинам тяговой подстанции (по сплошным стрелкам, рис. 91). При повреж­ дении одного кабеля (например, а) к месту 'короткого замыкания потечет энергия от шин энергосистемы как по кабелю а, так и по кабелю р через шины подстанции. При этом через выключатель и трансформаторы тока поврежденного кабеля энергия потечет в обратном направлении: от шин тяговой подстанции к месту по­ вреждения. В этом случае поврежденный кабель должен селектив-

Сборные шины энергосистемы

но отключаться без нарушения питания тяговой подстанции по не­ поврежденному кабелю. Это достигается защитой, реагирующей на изменение направления мощности. Со стороны питающей энергоси­ стемы отключение поврежденного кабеля произойдет поД действи­ ем максимальной тоновой защиты выключателем, установленным на подстанции энергосистемы.

Максимальная направленная защита представляет собой мак­ симальную таковую защиту, дополненную реле направления мощ­ ности. Это реле настраивается таким образом, что разрешает за­ щите производить отключение выключателя только в том случае, когда мощность короткого замыкания протекает через место уста­ новки защиты от шин в линию.

Максимальная направленная защита состоит из трех основных элементов: токового реле, реагирующего на той короткого замы­ кания и служащего пусковым органом, реле направления мощно­ сти, реле времени.

В случае параллельного подключения к питающему кабелю на линии какого-либо потребителя (например, к линейным разъеди­

125

нителям кабеля на стороне подстанции энергосистемы) возможно протекание мощности от шин тяговой подстанции в сторону потре­ бителя. В этом случае контакты реле направления мощности могут замкнуться. Чтобы не было ложных отключений дается выдержка времени порядка 0,5 сек, а токовое реле (пусковой орган) должно быть отстроено от токов нагрузки и должно замыкать свои контак­ ты лишь при токах короткого замыкания. Если нет постороннего потребителя, выдержка времени берется равной нулю. В качестве пусковых органов максимальной направленной защиты мог\т оыть

Рис. 92. Схема максимальной направленной защиты на оперативном постоянном токе:

Т — токовое реле, М — реле направления мощности, В — реле времени, У — указательное реле

применены электромагнитные токовые реле типа РТ-40 или индук­ ционные реле РТ-80 (ИТ-80). В качестве реле направления мощ­ ности применяется реле ИМБ-170 (РБМ-170).

В зависимости от того, как подключены обмотки реле направ­ ления мощности, различают 90-, 60- и 30-градусную схемы присое­ динения. Наиболее распространенной является 90-градусная схема, которая Наиболее, выгодна для реле направления мощности с уг­ лом а от 30 до 60°, так как для большинства коротких замыканий эта схема создает наибольший положительный момент на бараба­ не реле.

Для получения 90-градус«ой схемы в одну фазу включают токо­ вую обмотку реле направления мощности, а обмотку напряжения подключают к линейному напряжению между двумя другими фа­ зами. При этом угол сдвига фаз между током и напряжением, под­ водимыми к реле, составляет 90°.

Максимальные направленные защиты выполняются на постоян­ ном или переменном оперативном токе.

Схема максимальной направленной защиты на оперативном по­ стоянном токе (рис. 92) действует следующим образом: при корот­

126

ком замыкании в кабеле срабатывает пусковое токовое реле Т и замыкает цепь обмотки напряжения реле направления мощности М, которое, сработав, замыкает цепь реле времени В. Последнее по истечении выдержки времени замыкает цепь отключающего электромагнита ЭО и тем самым отключает выключатель.

На рис. 93 приведена схема максимальной токовой защиты и максимальной направленной защиты на оперативном переменном

Рис. 93. Схема максимальной токовой и максимальной направленной защиты на оперативном переменном токе с реле РП-341

токе с применением реле РП-341. В цепь вторичной обмотки транс­ форматора тока последовательно включены: токовое реле Т ЭТ-523 с одним замыкающим и одним размыкающим контактами, токо­ вая обмотка реле направления мощности М ИМБ-171 (РБМ-171), реле максимальной токовой защиты РТ-80 (ИТ-80), обмотки транс­ форматора реле РП-341, размыкающие контакты реле РП-341.

Обмотка реле времени ЭВ-225 все время обтекается перемен­ ным током напряжением 220 в от источника питания собственных нужд подстанции, и размыкающие контакты его разомкнуты.

При коротком замыкании в кабеле срабатывают пусковые то­ ковые реле, которые замыкают цепь обмотки напряжения реле направления мощности и размыкают цепь реле времени. Контакты реле времени замыкают с выдержкой времени цепь обмотки выход­ ного реле в реле РП-341. При этом замыкающий контакт реле

127

г

РГ1-341 замыкает цепь отключающей катушки, после чего размы­ кающий контакт размыкает шунтирующую ее цепь (производит дешунтирование). Протекание по отключающей катушке тока со вторичной обмотки трансформатора тока вызывает отключение

выключателя.

Контакты реле максимальной токовой защиты так же, как и контакты реле времени направленной защиты, при срабатывании замыкают цепь релейной обмотки реле РП-341, которое произво­ дит дешунтирование отключающей катушки.

Основным недостатком максимальной направленной защиты является наличие так называемой мертвой зоны.

Если вблизи подстанции, где установлена максимальная на­ правленная защита, произойдет короткое замыкание, напряжение на шинах подстанции и, следовательно, на вторичной стороне трансформатора напряжения понизится до величины, близкой к нулю, и мощность, подведенная к реле направления мощности, окажется недостаточной для действия реле. В этом случае защита не сработает. Участок линии (кабеля), на который не распростра­ няется действие защиты, называется мертвой зоной. Длина мерт­ вой зоны не должна превосходить 10% Длины защищаемой линии. В случае если длина мертвой зоны превосходит 10% Длины кабеля, направленная защита не применяется.

Для обеспечения селективного действия защиты при питании тяговых подстанций по кольцевой схеме (ем. рис. 1, а) может быть применена несколько измененная схема максимальной направлен­ ной защиты, предложенная работниками лаборатории энергохо­ зяйства Москвы.

На выключателях кабеля связи на обеих тяговых подстанциях устанавливается максимальная токовая и максимальная направ­ ленная защиты. Время срабатывания максимальной токовой защи­ ты выбирается на одну ступень меньше, а максимальной направ­ ленной защиты— на две ступени меньше времени срабатывания максимальной токовой защиты, установленной на выключателях основных питающих кабелей на тяговых подстанциях (рис. 94, а, б). При этом контакты реле направления мощности переставляют таким образом, чтобы при направлении энергии с линии (кабеля связи) в сторону шин данной подстанции контакты реле были бы замкнуты, а при направлении энергии с шин в сторону линии — контакты реле направленной мощности разомкнулись.

При коротком замыкании, например, на подстанции А направ­ ление энергии будет от подстанции Б в сторону шин подстанции А, и в этом случае у реле направления мощности на подстанции А контакты будут замкнуты, а на подстанции Б — разомкнуты. Реле максимальной токовой защиты на подстанции А сработают, замк­ нут цепь реле времени Вi (рис. 94, б) и через замкнутые контакты реле направления мощности реле времени В2. Уставка времени ре­ ле В2—0,9 сек, поэтому выключатель на подстанции А отключится через 0,9 сек. Реле времени Ви имеющее выдержку 1,4 сек, не успе­ ет замкнуть свои контакты.

128

На подстанции Б у реле направления мощности контакты разомкнутся, так как энергия будет направлена от шин и реле максимальной токовой защиты замкнут только цепь реле Вх с вы­ держкой времени 1,4 сек. Так как выключатель на подстанции А отключит ток короткого замыкания, то выключатель на подстан­ ции Б не успеет отключиться. Таким образом, обеспечивается се­ лективность действия защиты.

а)

Аналогично будет протекать процесс при коротком замыкании на подстанции Б.

При коротком замыкании в кабеле связи он будет отключен с обеих сторон максимальной токовой защитой с выдержкой време­ ни 1,4 сек, а основные кабели 6—10 кв, защита которых имеет вы­ держку времени 2,1 сек, останутся включенными. В этом случае мертвой зоны у направленной защиты на кабеле связи нет.

Такая несколько измененная схема направленной защиты полу­ чила название «избирательной» защиты.

На питающих кабелях 6—10 кв применяется также защита ми­ нимального напряжения, действующая на сигнал или на отключе­ ние выключателя в случае снижения напряжения до недопустимо­ го уровня.

На тяговых подстанциях, где один питающий каоель 6—10 кв включен и находится в работе, а другой отключен и находится в резерве защита минимального напряжения действует на отключе­ ние выключателя. Обычно исчезновение или резкое снижение напря­ жения происходит при повреждении кабеля, поэтому при исчезно­ вении напряжения кабель должен быть отключен с тем, чтобы не­ возможно было подать напряжение на поврежденный кабель при

отключение выключателя. Во избежание ложного отключения вы­ ключателя (например, при перегорании предохранителя) контакты реле включены последовательно. В схемах защиты, действующей на сигнал, контакты реле могут быть включены параллельно. В схе­ мах защиты минимального напряжения применяются электромаг­ нитные реле напряжения ЭН-520. Уставка времени срабатывания защиты минимального напряжения обычно выбирается на одну сту­ пень больше времени срабатывания максимальной токовой защиты на подстанции энергосистемы.

В сетях, где нейтраль изолирована или заземлена через боль­ шое сопротивление, цепь однофазного замыкания на землю замы­ кается через емкости фаз сети относительно земли. Величина тока однофазного замыкания на землю зависит от напряжения сети и величины емкости сети относительно земли. Емкость сети зависит от ее протяженности и типа. При одинаковой протяженности ка­ бельная сеть имеет большую емкость, чем воздушная.

Емкости фаз представляют собой значительное сопротивление, поэтому ток однофазного замыкания на землю в сети с изолиро­

130