МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ 16.06.17 (1196170), страница 8
Текст из файла (страница 8)
б) – раздельная схема питания контактной сети;
в) – график селективности для защиты фидера подстанции;
г) – график селективности для защиты фидера ПС
Рисунок 4.2 – График селективности защит для узловой и
раздельной схем питания КС
4.5 Отключений близких коротких замыканий
Близкое короткое замыкание — короткое замыкание в электроустановке, при котором амплитуды периодической составляющей тока данного источника энергии в начальный и произвольный моменты времени существенно отличаются [4].
Кроме того, есть и неудаленное короткое замыкание. Это близкое короткое замыкание на присоединенной к выключателю воздушной электрической линии, находящееся от него на расстоянии от нескольких сотен метров до нескольких километров, при котором условия отключения существенно утяжеляются. Эти замыкания особенно неприятно отражаются на работе воздушных выключателей ( с воздушным дутьем), что является следствием замедления роста электрической прочности промежутка после перехода тока через нуль и появлением в начальной части кривой роста прочности пологого участка.
КЗ вблизи шин ТП вызывают существенное падение напряжения, обусловленное появлением (мёртвой зоны) у дистанционной защиты. Для ускорения отключений близких КЗ в начале линии, предусматривается дополнительная защита в виде токовой отсечки ТО без выдержки времени [5].
Вывод: В соответствии с выбором проектирования микропроцессорной защиты БМРЗ, на основании паспортных данных, блоки оснащены двумя программами уставок основной дистанционной защиты, а также дополнительной токовой отсечкой, в следствии чего, наличие двух программ уставок даёт право применить соответственно первую программу к узловой и вторую к раздельной (при выводе ПС в ремонт) схемы питания КС.
Кроме того, в соответствии с настоящими руководящими указаниями по релейной защите систем тягового электроснабжения на дорогах должны разрабатываться местные инструкции по расчёту токов КЗ и выбору уставок срабатывания защит тяговых сетей применительно к конкретным участкам и типам используемой аппаратуры релейной защиты [4].
На основании права выбора уставок применительно к участкам тягового электроснабжения Хабаровской дистанции ДВЖД., а также функциональных возможностей БМРЗ следует применить для защиты ФКС ТП четырёх ступенчатую дистанционную защиту с блокировкой по току первой ступени с дополнительной токовой отсечкой для конфигурации программы – 1 в условиях узлового питания контактной сети и четырёх ступенчатую дистанционную защиту с блокировкой по току первой ступени с дополнительной токовой отсечкой для конфигурации программы – 2 в условиях раздельного питания контактной сети.
Для защиты ФКС ПС следует применить четырёх ступенчатую дистанционную защиту с дополнительной токовой отсечкой для конфигурации программы – 1.
Защита от КЗ должна быть отстроена от максимальных нагрузок нормального режима работы исключающих возможность ложного срабатывания защиты и отключения фидерной зоны [4].
5 ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ НОРМАЛЬНОГО РЕЖИМА СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
5.1 Описание прибора
Измеритель показателей качества электрической энергии «Ресурс-UF2M» предназначен для измерений характеристик напряжения, включая основные показатели качества электрической энергии (ПКЭ), а также характеристик силы тока, мощности и энергии переменного трехфазного и однофазного тока, при работе, как в автономном режиме, так и в составе информационно-измерительных систем. Фотография прибора представлена на рисунке 5.1
Рисунок 5.1. Измеритель показателей качества электрической энергии «Ресурс-UF2M»
5.2 Результаты инструментальных измерений.
Для поиска истинных причин, вызывающих излишние срабатывания защит контактной сети, необходимо было провести исследование параметров нормального режима работы СТЭ. Для этого были проведены инструментальные измерения токов нагрузки (I – действующее значение силы тока), напряжений на шинах подстанции (U – действующее значение напряжения) и фазовых сдвигов между этими величинами (φ). Данные показатели необходимы были для определения полного сопротивления (Z), а также активного (R) и реактивного сопротивления (X), измеряемых ступенями дистанционных защит.
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 Хабаровск–Кругликово. Экспериментальные замеры были произведены в период с 20 ноября 2016г – по 24 декабря 2016г.
По каждому ФКС было зафиксировано более 200000 экспериментальных значений I, U и φ, часть из которых, принадлежащая ФКС №5, представлена в таблице 6.
Из всех полученных данных были взяты замеры, соответствующие наиболее нагруженным периодам работы железной дороги. По каждому ФКС на графики было нанесено около 5000 точек. Это было выполнено с помощью сортировки в программе Excel, где наибольшая нагрузка определялась по наименьшему углу между током и напряжением.
После обработки результатов измерений были построены области нагрузки ( ) ФКC №4 и №5 тяговой подстанции Хабаровск – 2. Области нагрузки в плоскости комплексного сопротивления, представлены на рисунках 1 и 2. Для сравнения на этих же графиках приведены аналогичные результаты измерений за 2011 год, проведенные этим же прибором.
Для измерений была использована схема подключения, представленная на рисунке 5.1
Рисунок 5.1. Схема подключений измерителя «Ресурс-UF2М» для измерений в однофазной двухпроводной системе с помощью токоизмерительных клещей КТ52-5-100-1000 на пределе 1000 А.
Результаты измерений представлены в таблице 5.1. и 5.2
Таблица 5.1 Выборка измеренных параметров ФКС № 5
Время | Uас, | Iа, | φ, | Z, |
|
|
(ч,м,с) | В | А | град.эл. | Ом | Ом | Ом |
22:06:42 | 27549,57 | 392,883 | 46,92 | 70,12 | 47,89 | 51,22 |
22:06:39 | 27538,67 | 377,150 | 47,07 | 73,02 | 49,73 | 53,46 |
22:06:45 | 27531,15 | 367,196 | 47,31 | 74,98 | 50,84 | 55,11 |
22:06:36 | 27518,55 | 362,417 | 47,48 | 75,93 | 51,32 | 55,96 |
22:06:33 | 27528,82 | 358,562 | 47,62 | 76,78 | 51,75 | 56,71 |
22:06:27 | 27495,63 | 351,492 | 47,85 | 78,23 | 52,50 | 58,00 |
22:06:30 | 27476,54 | 345,973 | 47,83 | 79,42 | 53,32 | 58,86 |
22:06:24 | 27448,32 | 341,581 | 49,21 | 80,36 | 52,50 | 60,84 |
22:06:48 | 27433,84 | 321,866 | 48,51 | 85,23 | 56,47 | 63,85 |
22:06:21 | 27414,66 | 318,422 | 51,55 | 86,10 | 53,54 | 67,43 |
12:44:27 | 27420,44 | 294,896 | 69,73 | 92,98 | 32,21 | 87,23 |
12:44:33 | 27432,11 | 292,441 | 67,22 | 93,80 | 36,32 | 86,49 |
12:44:30 | 27434,07 | 292,319 | 67,65 | 93,85 | 35,69 | 86,80 |
12:44:51 | 27436,36 | 289,794 | 64,09 | 94,68 | 41,37 | 85,16 |
12:44:36 | 27491,15 | 288,078 | 66,62 | 95,43 | 37,87 | 87,59 |
16:58:03 | 27524,51 | 286,096 | 51,97 | 96,21 | 59,27 | 75,78 |
16:57:57 | 27559,22 | 285,486 | 51,81 | 96,53 | 59,68 | 75,87 |
12:35:03 | 27565,97 | 285,300 | 57,87 | 96,62 | 51,39 | 81,82 |
16:58:00 | 27581,87 | 285,245 | 51,90 | 96,70 | 59,66 | 76,09 |
Построенные области полного сопротивления Zнагрузки, рисуник 5.2 и 5.3 дают возможность графически отобразить сектора направленных ступеней дистанционной защиты и аналитически определить границы сектора четвёртой ступени ДЗ – 4, при больших переходных сопротивлениях в момент короткого замыкания от обрыва проводов.
Для исключения ложных срабатываний ДЗ – 4, по индуктивному сопротивлению принимаем коэффициент запаса КЗ = 1,2 [4].
Для более детального исследования графиков в области нагрузки представим графики полного сопротивления , исключив область сопротивления при движении электровоза на "выбеге", характеристикой такого режима является большое активное сопротивление при малом индуктивном, а также область "подпитки" смежного фидера при большом сопротивлении, влияние которого зависит от сопротивления энергосистемы и распределении потенциалов между тяговыми подстанциями Кругликово и Хабаровск – 2 .
Таблица 5.2 Выборка измеренных параметров ФКС № 4
ФКС № 4 | ||||||
Время | Uас, | Iа, | φ, | Z, |
|
|
(ч,м,с) | В | А | град.эл. | Ом | Ом | Ом |
10:15:09 | 27172,75 | 297,47 | 40,69 | 91,35 | 69,26 | 59,55 |
10:13:06 | 27277,25 | 295,70 | 41,12 | 92,25 | 69,49 | 60,66 |
10:11:21 | 27346,00 | 296,51 | 41,51 | 92,23 | 69,06 | 61,12 |
10:12:33 | 27357,00 | 295,36 | 41,41 | 92,62 | 69,47 | 61,26 |
10:16:15 | 27403,75 | 294,57 | 41,41 | 93,03 | 69,77 | 61,53 |
10:14:42 | 27417,50 | 294,27 | 41,46 | 93,17 | 69,82 | 61,69 |
10:14:45 | 27390,00 | 293,40 | 41,09 | 93,35 | 70,36 | 61,36 |
10:11:48 | 27403,75 | 292,30 | 41,01 | 93,75 | 70,74 | 61,52 |
12:00:54 | 27403,75 | 291,44 | 41,03 | 94,03 | 70,93 | 61,73 |
11:38:09 | 27398,25 | 291,39 | 40,94 | 94,03 | 71,03 | 61,61 |
11:41:45 | 27420,25 | 290,97 | 40,86 | 94,24 | 71,27 | 61,65 |
10:15:09 | 27420,25 | 289,39 | 40,62 | 94,75 | 71,92 | 61,69 |
10:13:06 | 27428,50 | 289,45 | 40,43 | 94,76 | 72,13 | 61,45 |