Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Электротехника, электроника и электромеханика»

К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ

Заведующий кафедрой

_________ О.А. Малышева

"____"___________2017 г.

ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЗАЩИТ КОНТАКТНОЙ СЕТИ В УСЛОВИЯХ ОБРАЩЕНИЯ

ПОЕЗДОВ ПОВЫШЕННОЙ МАССЫ И ДЛИНЫ

Пояснительная записка к выпускной квалификационной работе

МД 13.04.02 ПЗ

Студент Е.Е. Литвинов

Руководитель П.С. Пинчуков

Нормоконтроль А.И. Моисеева

Хабаровск – 2017

ESSE

The project contains 86 p., 17 Fig., 13 tables, 22 source, 0 applications.

DISTANCE PROTECTION, INSTRUMENTAL MEASUREMENTS, THE FEEDER CONTACT NETWORK, RELAY PROTECTION, RAILWAY, TRAINS OF INCREASED MASS AND LENGTH, A RESOURCE UF2M

Object of research are the feeders of the contact network of traction substations Khabarovsk 2.

The aim of the project – carrying out of instrumental measurements.

At carrying out of instrumental measurements was used the device "Resource – UF 2M" No. 2550, which is connected to the current transformers and voltage feeders of the contact network No. 4 and No. 5 traction sub-station Khabarovsk-2, provides power to the plot railway Khabarovsk–Kruglikovo. Experimental measurements were made in the period from 20 Nov 2016 24 December 2016.

In the result of the study it was determined over the last 6 years, loads for feeders No. 4 and No. 5 increased 1.5-3 times. The area of the load falls within the zone of action of the fourth stage remote for shields, FCC No. 4, and which causes her unnecessary triggering subsequent trip breakers feeder, removing the tension with the contact CoE-ti and, consequently, stop the movement of trains.

In General, the recommended technical measures will continue to eliminate unwanted tripping of protection contact network TP Khabarovsk-2, and TP the far Eastern railway, which operated MIK-reprocessable devices of relay protection caused by the growth of loads in the circulation of trains of increased mass and length.

РЕФЕРАТ

Проект содержит 86 с., 17 рис., 13 таблиц, 22 источника, 0 приложений.

ДИСТАНЦИОННАЯ ЗАЩИТА, ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ, ФИДЕР КОНТАКТНОЙ СЕТИ, РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА, ЖЕЛЕЗНАЯ ДОРОГА, ПОЕЗДА ПОВЫШЕННОЙ МАССЫ И ДЛИНЫ, РЕСУРС-UF2M

Объектом исследования являются фидеры контактной сети на тяговой подстанции Хабаровск 2.

Цель проекта – проведение инструментальных измерений.

При проведении инструментальных измерений использовался прибор «Ресурс – UF 2М» № 2550, который подключался к трансформаторам тока и напряжения фидеров контактной сети №4 и №5 тяговой подстанции Хабаровск-2, обеспечивающих питание участка ж/д Хабаровск–Кругликово. Экспериментальные замеры были произведены в период с 20 ноября 2016г – по 24 декабря 2016г.

В результате исследования было определено, за последние 6 лет, нагрузки на фидерах №4 и №5 увеличились в 1,5-3 раза. При этом часть области нагрузки попадает в зону действия четвертой ступени дистанционной защиты ФКС №4, что вызывает её излишнее срабатывание с последующим отключением выключателя фидера, снятием напряжения с контактной сети и, как следствие, остановкой движения поездов.

В целом рекомендуемые технические мероприятия позволят в дальнейшем исключить излишние срабатывания защит контактной сети ТП Хабаровск-2, а также на ТП Дальневосточной железной дороге, где эксплуатируются микропроцессорные устройства релейной защиты, вызываемые ростом нагрузок при обращении поездов повышенной массы и длины.

ABSTRACT

The subject of the study is protection of the contact network of traction power supply system at the Khabarovsk distance of power supply of the Far Eastern Railway - a branch of JSCo «Russian Railways».

The aim of the work is to investigate the working conditions of the protection of the contact network and to identify the causes of unnecessary tripping of the defenses resulting in train interruptions.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 10

1 АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ, ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И 12

ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ 12

1.1 Проблемы защит контактной сети 12

1.2 Современные схематические решения 16

1.3 Анализ целевых показателей перевозок на железнодорожном транспорте 16

2 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ В РОССИИ 20

2.1 Особенности эксплуатации микропроцессорных устройств релейной защиты в россии. 23

3 АНАЛИЗ ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ ЗАЩИТ НА ФИДЕРАХ КОНТАКТНОЙ СЕТИ 33

3.1 Опыт проведения анализа энергообъектов, научно – технической общественностью в России 33

3.2 Цели и пути решения мероприятий при проведении технического анализа микропроцессорных защит 35

3.3 Основные паспортные характеристики микропроцессорных защит БМРЗ – 27, 5 и ЦЗА – 27, 5 36

3.4 Обзор статистики отказов микропроцессорных защит 39

3.5 Функциональные возможности осциллографирования режимов короткого замыкания 43

3.6 Показатели надёжности 44

3.6.1 Модель надёжности функционирования микропроцессорных блоков защит БМРЗ – ФКС, ЦЗА – 27,5 – ФКС 44

3.6.2 Показатели надёжности в режиме дежурства 45

3.6.3 Показатели надёжности в режиме тревоги 49

4 ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЩИТАМ 56

КОНТАКТНОЙ СЕТИ 56

4.1 Общие положения 56

4.2 Функциональные возможности дистанционной защиты 57

4.3 Селективность защит тяговой подстанции и поста секционирования контактной сети 59

4.4 Чувствительность защит 60

4.5 Отключений близких коротких замыканий 61

5 ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ НОРМАЛЬНОГО РЕЖИМА СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 63

5.1 Описание прибора 63

5.2 Результаты инструментальных измерений. 63

6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ 74

МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ ЗАЩИТ 74

6.1 Экономическое обоснование 74

6.2 Экономическая оценка целесообразности внедрения микропроцессорных устройств 75

6.3 Годовой экономический результат использования микропроцессорных защит 78

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 83

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 84

ВВЕДЕНИЕ

За последние годы в Хабаровском крае наблюдается рост железнодорожных перевозок. Транзитные контейнерные перевозки по Дальневосточной железной дороге за последние 9 месяцев 2016 года выросли более чем на 22%. При этом общий грузооборот на железнодорожном транспорте увеличился на 11,1% [1].

Рост интенсивности перевозок по железной дороге обеспечивается не только увеличением количества грузовых поездов, но и увеличением их массы. Если до 2001 года максимальная масса грузовых составов была около 3700 тонн, то к 2007 году она увеличилась до 6300 тонн, и согласно [10] к 2017 году она увеличится до 7100 тонн. При движении грузовых составов повышенной массы создаются моменты пиковой нагрузки. Это осложняет обеспечение надежного функционирования системы тягового электроснабжения и её элементов, одним из которых является релейная защита.

Для развития большей мощности локомотивам поездов требуется большой нагрузочный ток. Защиты контактной сети ложно воспринимают большую нагрузку как короткое замыкание, что приводит к их срабатываниям, которые в данных условиях называются “излишними”. Проблема излишних срабатываний релейных защит является актуальной т.к. они влекут за собой отключение выключателей фидеров контактной сети и снятие напряжения с токоприемников локомотивов. Это соответственно приводит к нарушению перевозочного процесса, остановке, как грузовых, так и пассажирских поездов и влечет за собой значительный экономический и социальный ущерб, как для железной дороги, так и для нашего региона. Такая проблема особенно остро стоит перед Дальневосточной железной дорогой – филиалом «РЖД», т.к. на ряде участков имеется сложный профиль пути со значительными уклонами и кривыми малого радиуса, что усложняет режимы ведения поездов, особенно поездов повышенной массы и длины дополнительно увеличивая токовые нагрузки. Все вышесказанное определило необходимость проведения исследований, выполненных в рамках данной научной работы.

Релейная защита осуществляет автоматическую ликвидацию повреждений и ненормальных режимов в электрической части энергосистем и является важнейшей автоматикой, обеспечивающей их надежную и устойчивую работу.

В современных энергетических установках значение релейной защиты особенно возрастает в связи с бурным ростом мощности энергосистем, объединением энергосистем нескольких областей, всей страны, и даже нескольких государств.

Рост нагрузок, увеличение протяженности линий электропередачи, ужесточение требований к устойчивости энергосистем осложняют условия работы релейной защиты и повышают требования к её быстродействию, чувствительности и надежности. И, как следствие, идет непрерывный процесс развития и совершенствования техники релейной защиты, направленный на создание все более совершенных защит, отвечающих требованиям современной энергетики.

Широкое распространение в связи с отказом от электромеханических реле получают применение в устройствах релейной защиты полупроводниковых приборов (диодов, транзисторов, тиристоров).

В технике релейной защиты (РЗ) произошла подлинная революция: на смену электромеханическим и статическим аналоговым реле пришли цифровые (микропроцессорные) защиты – терминалы управления и защиты электроустановок.

Цифровые защиты обладают многими свойствами, в том числе непрерывной самодиагностикой, памятью, высокой точностью, малыми габаритами при больших функциональных возможностях.

1 АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ, ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И

ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.1 Проблемы защит контактной сети

Защита контактной сети (КС) электрифицированных железных дорог от коротких замыканий (КЗ), является ключевым элементом системы тягового электроснабжения, обеспечивающим надёжность и безаварийность её работы.

Существующие релейные и электронные защиты не в полной мере решают эту задачу [3]. Необходимость снова рассмотреть проблему защит КС переменного тока железных дорог по мнению доктора технических наук профессора Нижегородского филиала МИИТ Л. А. Германа и кандидата технических наук ВНИИЖТа В. А. Зимакова, диктуется по крайней мере тремя причинами:

1) требования нормативных документов [4] не предотвращают пережоги КС, так как выдержки времени основных защит, с;

2) в настоящее время с учётом современных защит и вакуумных выключателей фидеров контактной сети (ФКС) с улучшенными скоростными характеристиками появилась реальная возможность выполнить селективные и быстродействующие защиты ФКС, исключающие пережоги проводов;

3) все ФКС оборудованы устройствами автоматического повторного включения (АПВ), которые, как правило, введены в работу.

При работе АПВ вероятность пережога велика [5], тем не менее в [4] нет чётких указаний на запрет АПВ на ФКС при устойчивых КЗ, нет данных о кратности АПВ, не указывается время АПВ, нет рекомендаций по применению устройств контроля КЗ в отключённой КС.

В соответствии с нормативными документами [4] защита тяговой сети переменного тока выполняется так, что вторые зоны дистанционной защиты (ДЗ) имеют выдержки времени , тогда отключение КЗ происходит за время, с

, (1.1)

где – время выдержки ступени защиты в соответствии с [4], ;

– собственное время защиты в соответствии с [5], ;

– время отключения вакуумного выключателя в соответствии с [6], [7], .

Поэтому всей межподстанционной зоны отключается с выдержкой времени , что повышает опасность пережога контактной сети. Кроме того, если «перекроется» изолятор КС, например, во время грозы, то при времени действия дуги более 0,3 с он разрушается [3].

Л. А. Герман и В. А. Зимаков в своей статье «Совершенствование руководящих указаний по релейной защите тягового электроснабжения» в [3] приводят комментарий, что по разным причинам и, в частности, из – за отсутствия в течении длительного периода надёжных быстродействующих выключателей до настоящего времени быстродействующая и селективная защита тяговой сети так и не осуществлена.

Из протокола заседания секции «Электрификации и электроснабжения» Научно – технического совета ОАО «РЖД» №1 в 2008г.:

1. Приняв к сведению информацию Л. А. Германа об обстоятельствах, вызывающих необходимость применения в тяговой сети переменного тока неселективной защиты и введения новой функции – проверки сети на отсутствие установившегося короткого замыкания перед выдачей команды на АПВ фидерного выключателя (блокировки АПВ по признаку наличия короткого замыкания). Приняв также к сведению, что в ходе выполнения опытно-конструкторской работы по теме 27.04.001.Н «Разработка контрольно-блокирующей системы управления АПВ» плана научно – технического развития ОАО «РЖД» 2007г. «РГОТУПС» разработан, изготовлен, испытан и поставлен в опытную эксплуатацию образец устройства, реализующего функцию блокировки АПВ по признаку наличия короткого замыкания (УККЗ) на Горьковскую железную дорогу.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ВКР