5. Расчёт токов короткого замыкания и выбор уставок токовых защит

В тяговых сетях существует опасность того, что токи короткого замыкания могут быть соизмеримы с максимальными рабочими токами, поэтому определяем минимальные токи короткого замыкания для двух точек – на посту секционирования и на шинах соседней подстанции (рис. 5).

а) Расчётная схема

б) Схемы замещения для схемы постоянного тока

Для точки К1 Для точки К2

Рис. 5.

Для тяговой сети постоянного тока минимальный ток короткого замыкания в точке К1 рассчитывается по формуле:

,

где U_do  напряжение холостого хода на шинах тяговой подстанции, равное 3650 В;

р  возможное снижение напряжения в первичной сети, р=0,05;

u_д  падение напряжения в дуге в месте короткого замыкания, принимаемое равным 150 - 200 В;

I_нагр  ток нагрузки неповрежденных фидеров;

  внутреннее сопротивление тяговой подстанции;

R_o  сопротивление линии отсоса; определено из условия, что сечение отсоса должно быть не менее трех сечений тяговой сети, а длина – в пределах от 0,2 до 0,5 км;

R_П  сопротивление питающего фидера; рассчитано из условия, что сечение фидера не менее сечения подвески, а длина  в пределах от 0,2 до

0,5 км;

l_k  расстояние до точки короткого замыкания, равное при расположении поста секционирования посередине L/2.

Внутреннее сопротивление тяговой подстанции:

,

где S_кз мощность короткого замыкания на шинах высшего напряжения тяговой подстанции ;

n_пт число параллельно работающих понизительных трансформаторов;

u_кпт%  напряжение короткого замыкания понизительного трансформатора;

u_квт%  напряжение короткого замыкания преобразовательного трансформатора;

n_вт  число параллельно работающих преобразовательных трансформаторов;

I_dн  номинальный ток агрегата;

U_dн  номинальное напряжение на шинах тяговой подстанции, равное 3300 В;

А  коэффициент наклона внешней характеристики агрегата, равный 0,26 для двенадцатипульсовых схем выпрямления;

n_в  число параллельно работающих выпрямительных агрегатов.

Сопротивление линии отсоса и питающего фидера:

;

;

;

Ток нагрузки неповреждённых фидеров следует принять равным:

Минимальный ток короткого замыкания в точке К-1:

А.

При коротком замыкании в точке К-2 отключится фидер Б3 подстанции Б и точка к.з. будет питаться по трём фидерам. В этом случае минимальный ток короткого замыкания:

,

где - общее сопротивление до точки к.з., Ом.

;

.

Выбор уставок защит:

а) Уставка быстродействующего выключателя фидера тяговой подстанции должна соответствовать условию:

;

.

б) Уставка быстродействующего выключателя поста секционирования должна соответствовать условию:

;

Оба указанных условия выполняются, следовательно, для защиты контактной сети одной максимальной токовой защиты достаточно.

6. Определение потерь энергии на тяговых подстанциях

Потери энергии на тяговой подстанции складываютя из потерь энергии в понизительных трансформаторах W_пт, в тяговых трансформаторах выпрямительных агрегатов W_вт и в выпрямителях W_в и вычисляются через потери мощности в названных устройствах:

W_пт = Р_пт  n_пт  T_пт ,

W_вт = Р_вт  n_вт  T_вт ,

W_в = Р_в  n_в  T_в,

где Р_пт, Р_вт, Р_в  средние потери мощности в понизительном трансформаторе, тяговом трансформаторе и выпрямителе;

n_пт, n_вт, n_в  число параллельно работающих понизительных трансформаторов, тяговых трансформаторов и выпрямителей;

T_пт = T_вт = T_в  время работы в году, которое принимается равным

7200 часов.