Защита фидеров контактной сети тяговой подстанции и поста секционирования

Так как первая ступень защиты имеет собственное время срабатывания 30-60 мс, то с целью уменьшения времени отключения К.З., сопровождающихся большим током, дополнительно применена ещё ускоренная токовая отсечка (УТО), имеющая собственное время срабатывания 5-10 мс.

Вторая ступень защиты (рис.1.1), защищая зону до шин смежной подстанции, представляет собой дистанционную направленную защиту с

выдержкой времени 0,4-0,5 с. В этой ступени используется датчик полного сопротивления ДС2 с круговой характеристикой радиусом, равным сопротивлению срабатывания второй ступени, и фазовый орган ФТН, который обеспечивает срабатывание второй ступени в заданном диапазоне углов (45-95°). Таким образом, характеристика второй ступени представляет собой сектор с центром в начале координат.

Общая характеристика электронной защиты фидера подстанции получается путём наложения характеристик первой и второй ступени, т.е. является комбинированной, образуя так называемую "замочную скважину".

1.2 Комплект защиты фидера поста секционирования (УЭЗФП)

Структурная схема этого комплекта приведена на рис.1.2, из которого видно, что защита также является двухступенчатой.

Рис.1.2. Структурная схема комплекта защит (УЭЗФП).

Рис.1.2.1 - Схема полупроводниковой защиты фидера поста секционирования

Защита фидера контактной сети поста секционирования также является двухступенчатой

Первая ступень защиты - дистанционная направленная защита, отключающая без выдержки времени К.З. в пределах 80-85% (50% с телеблокировкой) зоны пост секционирования - подстанция. Эта ступень включает в себя датчик полного сопротивления ДС1 с круговой характеристикой и фазовый орган ФТН, обеспечивающий срабатывание первой ступени в диапазоне углов 45-95°. Характеристика первой ступени представляет собой сектор с центром в начале координат комплексной плоскости сопротивлений.

Первая ступень защиты имеет "мёртвую зону" при К.З. вблизи поста секционирования. В этом случае значительно понижается напряжение на его шинах, которое становится недостаточным для срабатывания датчика ДС1.

В связи с этим первая ступень включает в себя также ускоренную токовую отсечку (УТО), которая является основной защитой при К.З. в пределах "мёртвой зоны". Характеристикой УТО является окружность с центром в начале координат комплексной плоскости сопротивлений.

Вторая ступень защиты - дистанционная ненаправленная защита ДС2- отключает с выдержкой времени 0,4-0,5с.К.З. в зоне, где не работает первая ступень защиты, а также осуществляет её резервирование в зоне работы первой ступени.

Таким образом, защита второй ступени ДС2 распространяется на весь участок поста секционирования и подстанцией, являясь при этом основной для участков, находящихся между концом первой ступени и шинами смежной подстанции.

Характеристика второй ступени защиты на комплексной плоскости сопротивлений имеет вид окружности, центр которой совпадает с началом осей координат.

При снижении напряжения на шинах поста секционирования ненаправленная дистанционная защита ДС2 автоматически переводится в режим токовой отсечки без выдержки времени, резервируя также при этом "мёртвую зону" первой ступени ДС1.

Общая характеристика электронной защиты фидера поста секционирования получается путём наложения характеристик первой и второй ступеней и является комбинированной.

Общая характеристика электронной защиты фидера поста секционирования получается путем наложения характеристик первой и второй ступеней, т.е. является комбинированной.

Диапазон уставок по сопротивлению:

ненаправленная дистанционная защита - 5-58 Ом

направленная дистанционная зашита - 6,8-63 Ом

Диапазон срабатывания по углу сдвига фаз направленных защит от 45-1+5 до 95-5+20

Диапазон уставок по току:

Дистанционные защиты 1 ступени - 1,7-20 А;

Дистанционные защиты 2 ступени - 1,6 - 15 А;

Ускоренные токовые отсечки - 1,8-25 А.

На основании вышерассмотренных общих сведений о защитах фидеров контактной сети тяговой подстанции и поста секционирования необходимо составить их функциональные схемы. Эти схемы должны содержать силовую коммутационную аппаратуру, трансформаторы тока и напряжения с промежуточными трансформаторами, измерительные, логические и выходные органы.

2. Расчёт уставок электронной защиты фидеров подстанции

2.1 Ненаправленная дистанционная защита ДС1

Первичное сопротивление срабатывания первой ступени- ДС1- определяется исходя из условия отстройки от К.З. на шинах поста секционирования:

Zсэ1=котс*| Zвх1 | = 0.8*12,7*ej*63.84=10,16*ej*63.84,

где котс- коэффициент отстройки ( меньше 1, так как применяется минимальное реле, срабатывающее при уменьшении сопротивления на его зажимах) Принимается равным 0,8-0,85 Zвх1- входное сопротивление при К.З. в конце защищаемой зоны, т.е. у шин поста секционирования.

Входное сопротивление Zвх1 определяется при К.З. в точке к1 (рис.1.3) и отключенном смежном пути:

Zвх= Z01*l2=0.508·еj*63.84·25=12,7·ej*63.84=5,599+j*11,399,

где Z01- сопротивление 1км тяговой сети одного пути двухпутного участка. Находится в соответствии с выражением

Z01= (r1kc+r2p) +j* (X1kc+X2pэ). Ом.

где составляющие соответственно активные и реактивные сопротивления контактной подвески и рельсовых путей. L2- расстояние от подстанции до поста секционирования.

Рис.2.1

Для первой ступени защиты должна быть обеспечена селективность по отношению к максимальному току "подпитки", протекающему через защищаемый фидер от смежной подстанции при К.З. на соседнем фидере (точка к4, см. рис.1.3)

Определим сопротивление 1 км тяговой сети одного пути двухпутного участка используя выражение (3):

Z01 = (0.159 + 0.065) + j· (0.276 + 0.18) = 0.224 + j0.456 = 0.508 еj*63.84 Ом/км

uксн =0.5* (uквн-си +иксн-нн - uквн-нн) = 0.5. (10.5 + 6-17) = - 0.25%.

Итак, сопротивление тягового трансформатора, согласно выражению (9):

X m =10/75\100·27.52/25-0.25/100·27.52/25=3.176 Ом.

Сопротивление системы в режиме минимума, согласно выражению (8):

Xs min=U2н/Sкз min27.52/500=1.512 Ом

Тогда, сопротивление тяговой подстанции в режиме минимума энергосистемы, согласно выражению (7):

Zmin=2·j· (Xs min+Xm) =2·j· (1.512 + 3.176) = j·.9.376 = 9.376*ej·90 Ом.

Сопротивление 1 км тяговой сети двух путей двухпутного участка при параллельном соединении подвесок определим по формуле (6):

Z01= (0,159+0,065) +j* (0,276+0,180) =0,224+j*0,456 ом/км =0,508*ej63,84ом/км

Z02 = (0.159/2+0.065) +j (0.169+0.180) = 0.1446+j·0·349 = 0.3778-ej67·45" Ом.

Минимальное напряжение на шинах подстанции при коротком замыкании на шинах поста секционирования согласно выражению (5):

 Скачать реферат