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

При размыкании контакта у реле Р1 перестает обтекаться то­ ком, контакт Р1 замкнется и реле времени ’придет в исходное поло­ жение. Напряжение открытия диода Д устанавливается на заводе с помощью регулируемого резистора R2.

При включении реле времени по схеме с подачей напряжения при замыкании управляющего контакта у переход триода в поло­ жение О происходит при подаче напряжения на схему реле.

Рис. 175. Кривые термической устойчивости контактного провода

Реле времени ВЛ-17 изготавливаются на напряжение 127 или 220 в и на различный диапазон выдержек времени в пределах от

0,1 до 200 сек.

Для создания выдержки времени можно применять и другие типы реле времени, удовлетворяющие по диапазону выдержек вре­ мени.

Уставка токового реле токовременной защиты определяется из выражения:

Iуст — ■Лез.мин , но не менее 1000 а,

1,3

где /кз.мип— минимальный ток короткого замыкания линии; 1,3 — коэффициент надежности.

Выдержка времени токовременной защиты определяется по кривой нагрева контактного провода в зависимости от тока устав­ ки выключателя (рис. 175).

Достоинства описанной защиты — простота монтажа и эксплуа­ тации и небольшая стоимость.

Основным недостатком этой защиты является то, что выдержка времени у нее независимая, т. е. не изменяется в зависимости от

242

изменения температуры контактного провода и величины тока на­ грузки. Поэтому бывают случаи ложного срабатывания защиты. Избежать этого можно при увеличении времени срабатывания за­ щиты, что может привести к отжигу контактного провода. Поэтому на некоторых линиях необходимо установить несколько комплектов защиты: одну с большей выдержкой времени при меньшем токе срабатывания, другую — с меньшей выдержкой времени при боль­ шем токе срабатывания.

При установке двух комплектов ТВЗ уставки по току и време­

а уставка по времени первого комплекта находится по кривой на­ грева контактного провода, в зависимости от тока уставки выклю­

уставка по врехмени второго комплекта берется по кривой нагрева контактного провода в зависимости от тока уставки первого комп­

лекта (/уст.О- Так как обмотка РТ-40 присоединяется непосредственно к шун­

ту и находится под потенциалом 600 в, изоляция между обмоткой и контактами, между обмоткой и каркасом (землей) испытывается напряжением 5 кв промышленной частоты. Сопротивление соеди­ нительных проводов от шунта до реле РТ-40 должно быть мини­ мальным.

Работниками Мосгортранспроекта было разработано устрой­ ство интегратора токовременной защиты — ИТВЗ. У этой защиты вместо реле к шунту подключается одна обмотка магнитного уси­ лителя. Выходная обмотка магнитного усилителя подключается к реле времени ВЛ-17.

Достоинством этой защиты является то, что она имеет зависи­ мую характеристику, т. е. время ее срабатывания зависит от вели­ чины тока, протекающего в силовой цепи. Эта защита косвенно, по току в защищаемой цепи, следит за температурой нагрева кон­ тактного провода.

Защита регулируется таким образом, чтобы форма кривой за­ висимости была аналогична форме кривой нагрева контактного провода и в тех же ординатах была бы ниже кривой нагрева.

Недостатки этой защиты — относительно большая стоимость и сложность, как в монтаже, так и в наладке и эксплуатации по срав­ нению с ТВЗ.

243

В Академии коммунального хозяйства разработана тепловая защита линий 600 в, которая в настоящее время проходит эксплуа­ тационные испытания. Защита эта состоит из отрезка контактного провода, включаемого на подстанции последовательно в цепь пита­ ющей линии. В проводе делается отверстие, в которое вставляется терморезистор, обладающий релейным эффектом. При определен­ ной температуре сопротивление терморезистора резко снижается и при этом срабатывает реле, действующее на отключение выключа­ теля. При остывании провода до определенной температуры, тер­ морезистор восстанавливает свое сопротивление и реле отпадает.

Рис. 176. Принципиальная схема испытателя коротких замыканий ИК.З

Кроме защиты линий от малых токов короткого замыкания, в целях уменьшения износа выключателей и увеличения надежности электроснабжения линий, необходимо исключить возможность включения линейного выключателя, если в линии не исчезло корот­ кое замыкание. Для этого применяется специальное устройство ис­ пытания линии, разработанное Мосгортранспроектом, — искатель (дискриминатор) коротких замыканий ИКЗ.

При отключении линейного выключателя, его блок-контакт за­ мыкает цепь первичной обмотки трансформатора ТР — р (рис. 176) и со вторичной его обмотки, через вентили BKJI в линию посылает­ ся импульс испытательного тока однополупериодного выпрямления. Кроме того, замыкается цепь питания выпрямительного моста / (И-36 б).

Величина испытательного тока, посылаемого устройством ИКЗ в линию, зависит от величины сопротивления линии. Искатель корот­ ких замыканий регулируется таким образом, что при сопротивле­ нии линии более 1 — 1,2 ом реле ИКЗ дает разрешение на автома­ тическое повторное включение линейного выключателя, а при со­

244

противлении линии менее 0,8—0,6 ом, реле ИКЗ разрывает цепь автоматического повторного включения выключателя. Падение на­ пряжения на резисторах Р7 и Р8, параллельно которым подключен выпрямительный мост 2, зависит от величины испытательного тока. Взаимодействие магнитных потоков в магнитном усилителе МУ, создаваемых катушками усилителя, подключенными к выпрями­ тельным мостам 1 и 2, определяет работу реле ИКЗ.

§ 33. СИГНАЛИЗАЦИЯ В РУ 600 в. ЗАЩ ИТА ОТ ЗАМ Ы КАНИЯ НА ЗЕМЛЮ .

СХЕМ А ПИТАНИЯ С ИЗОЛИРОВАННЫМИ П О Л Ю САМ И

Основное требование к работе тяговых подстанций — надежное и бесперебойное электроснабжение подвижного состава. Из этого следует, что необходим постоянный контроль за напряжением на

Положит ельная ш и н а 6006

Питающие кабели

Рис. 177. Схема сигнализации НЛ:

01, 02 и 03 — номера питающих кабелей, НЛ1, НЛ2 и НЛЗ — реле сигнализации наличия напряжения соответствующих кабелей

линии. Для этой цели на подстанциях применяется так называе­ мая сигнализация «напряжения линии» или сокращенно НЛ (рис. 177). Эта сигнализация устанавливается на каждом питающем ка­ беле. При наличии напряжения на питающем кабеле реле НЛ обте­

кается током и контакты реле разомкнуты. При исчезновении на­ пряжения или снижении его больше допустимой величины реле от­ падает, контакты его замыкаются и подают световой и звуковой сигналы (на рис. 177 показан контакт одного реле). Для сигнализа­ ции НЛ обычно применяются реле МКУ-48 и РП на 220 в с доба­ вочным сопротивлением. Реле выбирается таким, чтобы снижение напряжения на питающем кабеле примерно до 300 в вызывало его отпадание и действие сигнализации.

245

Сигнализация НЛ устраивается как на подстанции, так и на диспетчерском пункте.

На тяговых подстанциях применяются также кабельные сигна­ лизаторы, предназначенные для подачи звукового и светового сиг­ налов при повреждении контрольных жил положительных кабелей постоянного тока, исчезновении напряжения на шинах постоянного тока или перегорания предохранителей схемы сигнализации. На рис. 178 приведена одна из применяемых схем кабельного сигнали­ затора.

Рис. 178. Схема кабельного сигнализатора

Контрольные жилы всех кабелей, а также лампы Л1 и Л2, со­ противления R и реле Р1 и Р2 включены последовательно между положительной и отрицательной шинами подстанции. При исправ­ ном состоянии кабелей обе лампы горят в полнакала.

Кабельный сигнализатор срабатывает при следующих неисправ­ ностях:

замыкании контрольной жилы на токоведущую жилу кабеля, на­ ходящегося под напряжением 600 в. В этом случае лампа Л1 и реле Р1 оказываются включенными между точками одного потенциала, лампа Л1 гаснет, и реле Р1 перестает обтекаться током. Лампа Л2 горит полным накалом, так как вместе с реле Р2 оказывается под полным напряжением 600 в;

замыкании контрольной жилы на оболочку кабеля (на землю). В этом случае лампа Л1 и реле Р1 оказываются под полным на­ пряжением 600 в и лампа Л1 горит полным накалом. Лампа Л2 гаснет;

обрыве контрольной жилы. В этом случае цепь разомкнута и обе лампы гаснут.

246

При срабатывании кабельного сигнализатора контакты Р1 и Р2 включают звуковую сигнализацию.

При понижении напряжения в схеме сигнализации при наличии неотключенного короткого замыкания на линии характер накала ламп может быть несколько отличным от указанных ранее.

Если сработал кабельный сигнализатор и одновременно от­ ключился автоматический выключатель, дежурный подстанции дол­ жен проверить с помощью переключателей, какой из кабелей пов­ режден, и определить характер повреждения. Если поврежден кабель, у которого отключился автоматический выключатель, де­ журный не включает выключатель, так как поврежденный кабель должен быть разгружен и выведен в ремонт.

Если сработал кабельный сигнализатор, а .выключатель повреж­ денного кабеля не отключился, дежурный оставляет выключатель поврежденного кабеля включенным до разгрузки кабеля.

Для отыскания поврежденного кабеля при помощи переключа­ телей закорачивают одну за другой цепи контрольных жил кабелей (см. рис. 178). При закорачивании контрольных жил поврежден­ ного кабеля восстанавливается нормальный накал ламп.

При производстве работ на кабелях 600 в контрольные жилы ремонтируемых кабелей, кроме отключения переключателем, долж­ ны отключаться вилками, установленными непосредственно на ка­ белях, для создания видимого разрыва.

Применяемые схемы кабельных сигнализаторов обладают изби­ рательностью, дифференцируют виды повреждений и на их работу не влияют замыкания на контактной сети. Однако эти схемы име­ ют существенный недостаток, заключающийся в том, что при неко­ торых аварийных ситуациях (при понижении напряжения в схеме) они могут не сработать. Кроме того, они контролируют контроль­ ные жилы, а основные жилы — косвенно и, как правило, исполь­ зуют только для сигнализации, а не для защиты.

На основании проведенных Мосгортранспроектом совместно с Энергохозяйством г. Москвы теоретических и экспериментальных исследований рекомендуется применять на тяговых подстанциях комбинированную защиту кабелей постоянного тока, состоящую из двух защит: защиты, осуществляемой с помощью контрольных жил кабелей (модернизированный групповой кабельный сигнализа­ тор) и потенциальной защиты. При срабатывании одного вида за­ щиты приходит сигнал повреждения кабеля. При одновременном срабатывании обоих комплектующих видов защиты происходит отключение линейного выключателя. Для кабелей длиной выше 1500 м рекомендуется применять защиту с помощью одного кабель­ ного сигнализатора, так как при более длинных кабелях потенци­ альная защита имеет мертвую зону.

На рис. 179 приведена схема комбинированной защиты питаю­ щих кабелей 600 в, в которую входят модернизированный кабель­ ный сигнализатор и потенциальная защита.

Потенциальная защита состоит из реле РПЗ (реле РН-54/160Д включенного между контуром заземления переменного тока и отри-

247

.нательной шиной 'подстанции. Так как оболочка и броня кабелей

•соединены с контуром заземления переменного тока, то пробой кабеля на «землю» влечет появление потенциала на оболочке и ■броне и, следовательно, на контуре заземления переменного тока. При определенной величине этого потенциала срабатывает реле потенциальной защиты РПЗ и загорается лампочка потенциальной защиты ЛПЗ.

Групповой модернизированный кабельный сигнализатор получа­ ет питание от источника переменного тока 220 в через изолирую­ щий трансформатор Тр-р. Срабатывает он при тех же неисправ-

Рис. 179. Схема комбинированной защиты кабелей 600 в (потенциальная защита и групповой модернизированный кабельный сигнализатор)

костях, как и описанный выше сигнализатор. Контрольные жилы всех кабелей 600 в также соединяются последовательно через пакетные переключатели. При включении питания сигнализатора (АПс) загорается лампа Л1 и через все контрольные жилы и ре­ зисторы R1 и R2 замыкается цепь реле РКС\.

При обрыве контрольной жилы какого-либо кабеля реле РКСХ отпадает, загорается лампа Л2 и размыкается цепь реле РКСХи которое включает звуковую сигнализацию и производит запуск ТУ.

При замыкании контрольной жилы кабеля на оболочку, реле РКС\ также отпадает, так как создается шунтирующая цепь через конденсатор' С, контур заземления и переходное сопротивление между контрольной жилой и оболочкой в месте пробоя. Действие сигнализации такое же, как при обрыве контрольной жилы.

При замыкании контрольной жилы на основную реле PRCх шун­ тируется сопротивлением схемы выпрямительного агрегата и кон­ денсатором С. Одновременно в результате попадания напряжения 600 в па контрольную жилу срабатывает реле РКС2 и загорается лампа ЛЗ.

248

так же, как и у ранее описанного сигнализатора.

Таким образом, с помощью ламп и переключателей можно диф­ ференцировать характер повреждения и определить номер повреж­ денного кабеля.

Действия оперативного персонала при срабатывании модернизи­ рованного кабельного сигнализатора аналогичны действиям при срабатывании описанного ранее сигнализатора.

Величина тока замыкания положительного полюса РУ 600 в на землю зависит от характера замыкания и от того, соединена ли отрицательная шина с землей. Замыкание на землю может быть глухим, металлическим или через электрическую дугу.

Отрицательная шина может быть соединена с землей через; отсасывающие кабели и рельсы, если подстанция питает трамвай и троллейбус, или через отсасывающие кабели, отрицательный контактный провод и отрицательную шину трамвайной подстан­ ции.

Возможно заземление отрицательной шины непосредственно на контур заземления подстанции.

Взависимости от этих условий ток замыкания на землю может иметь величину от нескольких сот до нескольких тысяч ампер. Ток замыкания на землю может, следовательно, быть меньше тока сра­ батывания максимальной защиты агрегатов, которая в этом случае не произведет отключения.

Оборудование и аппаратура РУ 600 в защищаются специаль­ ной защитой от замыканий на землю, которая действует на отклю­ чение всех преобразовательных агрегатов. Для этого на тяговой подстанции устраивается отдельный внутренний контур заземления для распределительного устройства постоянного тока.

К заземляющему контуру постоянного тока присоединяются каркасы, несущие металлические конструкции и кожухи аппаратов

иприборов, металлические ограждения и щиты на стороне посто­ янного тока.

Заземляющий контур постоянного тока присоединяется в двух наиболее удаленных друг от друга точках к общему контуру зазем­ ления через два токовых реле (рис. 180) РЭ-71М на 80 а или РЭ8-571 на 100 а с одним замыкающим контактом.

Взависимости от места замыкания и величины тока замыкания на землю срабатывают одно или оба реле и замыкают цепь проме­

жуточного реле. Промежуточное реле замыкает цепи отключения преобразовательных агрегатов.

Включение агрегатов производится после осмотра и устранения замыкания на землю.

249

Для обеспечения надежной и безотказной работы защиты необ­ ходимо, чтобы все элементы, заземляемые на контур постоянного тока, не имели бы связи с общим контуром заземления, т. е. чтобы не создавались цепи для протекания тока замыкания на землю помимо реле.

Контур заземления постоянного тока и элементы, заземляемые на этот контур, должны иметь сопротивление по отношению к обще­ му контуру (при отсоединении от него) не менее 10 ом.

При параллельной работе нескольких подстанций защита от за­ мыкания 600 в на землю не сможет прекратить протекание тока через поврежденный участок от соседних, параллельно работаю­ щих подстанций. В этом случае необходимо предусмотреть связь, которая обеспечит отключение линейных выключателей соседних подстанций, питающих участки линий параллельно с подстанцией, где произошло повреждение.

Широкое развитие троллейбусного транспорта сделало возмож­ ным применение системы электроснабжения линий троллейбуса с изолированными от земли полюсами, которая имеет следующие преимущества:

1) уменьшается вероятность электрических пробоев кабелей 600 в, так как разность потенциалов между токоведущей жилой и землей уменьшается в два раза — с 600 до 300 в;

250

2)при повреждении какого-либо кабеля (положительного или отрицательного полюсов) электроснабжение линии продолжается,, что уменьшает вероятность простоя движения (система автомати­ чески переходит в систему с заземленным полюсом);

3)нарушение изоляции какого-либо кабеля не вызывает значи­ тельного повреждения его и соседних кабелей;

4)увеличивается надежность параллельной работы подстанции;

5)в два раза снижается потенциал по отношению к земле, под которым может оказаться человек (пассажир или пешеход);

6)исключается шаговое напряжение при замыкании положи­ тельного полюса на землю.

Недостатки этой системы следующие:

1) повышается опасность в случае пробоя изоляции между пер­ вичной и вторичной обмотками трансформатора выпрямительногоагрегата;

2)повышается опасность при работе на секционных изоляторах контактной сети, установленных между изолированной и заземлен­ ной системами;

3)ввиду того, что оба полюса находятся под потенциалом по отношению к земле, вероятность повреждения изоляции какоголибо полюса увеличивается;

4)требования -по технике безопасности по устройству и обслу­ живанию оборудования и аппаратуры отрицательного полюса по­ вышаются, они становятся одинаковыми с требованиями, предъяв­ ляемыми к устройству и обслуживанию оборудования и аппарату­ ры положительного полюса.

По ПУЭ допускается эксплуатация электроустановок постоян­

ного тока напряжением до 1000 в с изолированной средней точкой. При этом следует применять повышенные требования безопасно­ сти и обеспечить контроль изоляции сети и целости пробивных пре­ дохранителей, быстрое обнаружение -персоналом замыкания на землю и быструю их ликвидацию либо автоматическое отключение участков при замыканиях на землю. По ПУЭ сети напряжением до 1000 в должны быть защищены от опасности, возникающей при пов­ реждении изоляции между обмотками высшего и низшего напря­ жения трансформатора, пробивными предохранителями, установ­ ленными в нейтрали или фазе на стороне низшего напряжения трансформатора.

ч В связи с этим, при эксплуатации системы с изолированными полюсами необходимо установить пробивной предохранитель, кото­ рый устанавливается между отрицательным полюсом и землей, и схему контроля изоляции сети. В качестве пробивного предохрани­ теля можно применить предохранитель ПП-1/3 на максимальный ток 200 а и с увеличенным примерно до 2800 в пробивным напря­ жением.

На рис. 181 приведена схема контроля изоляции сети.

Кроме того, все токоведущие части отрицательного полюса должны быть ограждены и недоступны случайному прикосновению.

Персонал, обслуживающий систему с изолированными полюса-

251