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

Текст из файла (страница 9)

Область нагрузки: красные точки – 2011г. синие точки – 2016г.

Рисунок 5.2. Области полного сопротивления ФКС №4.

Область нагрузки: красные точки – 2011г. синие точки – 2016г

Рисунок 5.3. Области полного сопротивления ФКС №5

На рисунках 1 и 2 синими и красными точками обозначены области сопротивлений, которые измеряет дистанционная защита в режиме нагрузки (области нагрузки). На эти области дистанционная защита, исходя из принципа своей работы, реагировать не должна.

Дистанционная защита ФКC №4 и №5 (типов БМРЗ и ЦЗА) состоит из четырёх ступней: ДЗ-1, ДЗ-2, ДЗ-3 и ДЗ-4. На рисунках 1 и 2, помимо области нагрузки, также нанесены области действия этих ступеней.

Как видно из рисунка 1 область нагрузки за последние годы приблизилась к точке пересечения осей координат (минимальное сопротивление, измеряемое в режиме нагрузки, составляло 86 Ом в 2011 года, а в 2016 году этот же параметр снизился до 42 Ом).

Следовательно:

. (5.1)

Измеряемое сопротивление определяется защитой по выражению . С учетом того, что напряжение регулируется в небольшом диапазоне, т.е. практически U=const, сопротивление в основном изменяется за счет величины тока. Таким образом, можно составить следующее выражение:

. (5.2)

Выражение (3) показывает, что максимальные токи в режиме нагрузки к концу 2016 года увеличились более чем в 2 раза по сравнению с 2011 годом. При этом часть области нагрузки (рис. 1) попадает в зону действия четвертой ступени дистанционной защиты ДЗ-4. Несмотря на то, что время срабатывания четвертой ступени дистанционной защиты 5 секунд продолжительная нагрузка вызывает излишние срабатывания этой ступени.

Аналогичная ситуация наблюдается и по ФКС №5. Минимальное сопротивление, измеряемое в режиме нагрузки, составляло 219 Ом в 2011 года, а в 2016 году этот же параметр снизился до 70 Ом.

Следовательно, по (2):

. (5.3)

Выражение (3) показывает, что:

. (5.4)

Таким образом, по ФКС №5 максимальные токи в режиме нагрузки к концу 2016 года увеличились более чем в 3 раза по сравнению с 2011 годом. Но при этом области нагрузки не попадает в зону действия ступеней защиты ФКС №5 (рис. 2). Следовательно, увеличение тяговой нагрузки по ФКС №5 тяговой подстанции Хабаровс-2 не является причиной излишних срабатываний защит.

Таким образом, инструментальные измерения и анализ их результатов позволили выявить наиболее вероятные причины излишних срабатываний защит. В качестве предложений по снижению числа излишних срабатываний защит, а, следовательно, и повышения устойчивости их функционирования можно предложить следующее мероприятие – изменение уставки ДЗ-4 ФКС №4 по реактивному сопротивлению.

На рисунке 1 розовым цветом показана зона действия ДЗ-4 с учетом предлагаемых изменений в уставке срабатывания. Для обеспечения надёжной отстройки зоны действия ДЗ-4 от области нагрузки необходимо рассчитать уставку срабатывания по реактивному сопротивлению с учетом коэффициента отстройки:

, (5.5)

где - минимальное сопротивление нагрузки по оси реактивных сопротивлений, равно 32 Ом в соответствии с рис.1; - коэффициент отстройки, принимается равным 1,2 [4].

С учетом известных данных по (4) получаем:

Ом.

Для обеспечения устойчивости функционирования ДЗ-4 ФКС №4 уставку срабатывания по активному сопротивлению также необходимо изменить, её параметры принимаются в соответствии с [9]. В результате расчета принимается 130 Ом.

Для ФКС №5, несмотря на увеличившуюся нагрузку, изменять параметры уставок дистанционной защиты нет необходимости, т.к. необходимая отстройка от области нагрузок обеспечивается.

Также, по результатам анализа показателей надежности защит различных типов, можно рекомендовать использовать в качестве базовой защиту типа БМРЗ, как имеющую более высокие показатели надежности.

Выбранные уставки обеспечивают надёжное отключение выключателя при коротком замыкании в наиболее удалённой точке на шинах соседней подстанции или на нейтральной вставке при нормальной – узловой и вынужденной – раздельной схем питания контактной сети.

Поскольку участок контактной сети запитывается с двух сторон, при КЗ возможно неодновременное отключение выключателей, через которые производится запитка. Необходимость согласования требований к защитам по чувствительности и селективности с учётом каскадного отключения вынуждает при выборе уставки рассматривать два варианта схем: с максимально возможным значением петли короткого замыкания в конце рассматриваемой зоны , и соответственно, минимально возможным током – для проверки условия чувствительности; и с минимально возможным значением петли короткого замыкания в конце рассматриваемой зоны , и соответственно, максимально возможным током – для проверки условия селективности.

Согласование защит по току и сопротивлению на тяговых подстанциях и постах секционирования по быстродействию для гарантированного отключения КЗ с учётом возможности каскадного отключения двух выключателей определялось распределением ступени выдержки времени. [2]

Известно, что форма тока нагрузки содержит значительную долю высших гармоник (20 – 35%), а форма тока КЗ близка к синусоидальной. При близких коротких замыканиях возможна работа трансформаторов тока с погрешностью более 10%, при этом не только увеличивается угловая погрешность, но и искажается форма кривой вторичного тока. При неизменной нагрузке угловая погрешность и степень искажения формы кривой вторичного тока определяются токовой погрешностью трансформатора тока (Ɛ) [14]. Для исключения ложной работы защит произведём проверку трансформатора тока по условию 10% Ɛ.

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. Для увеличивающегося грузопотока каждое отключение питания контактной сети чревато серьёзным ущербом из-за остановки поездов и нарушения графика движения поездов, как грузовых, так и пассажирских. Поэтому проведенный анализ актуален не только с точки зрения технического совершенствования работы железнодорожного транспорта, но и с точки зрения экономических показателей, в том числе для Дальневосточного региона.

6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ ЗАЩИТ

6.1 Экономическое обоснование

Стратегические направления развития железнодорожного транспорта предусматривают обширную программу реконструкций и развития устройств инфраструктуры, в том числе и устройств релейной защиты присоединений тяговых подстанций [22].

Так, например, из протокола заседания секции «Электрификация и электроснабжение» Научно-технического совета ОАО «РЖД» №2 от 6.02.2008г, разработан вариант замены устаревших типов защит фидеров контактной сети на микропроцессорные устройства, обладающими возможностями по выполнению гораздо более широкого набора функций, чем прежние защиты, с одной стороны. С другой стороны, как уже отмечалось в актуальности проблемы (п.1), положение дел по сети дорог с эффективностью использования микропроцессорной техники не удовлетворительное. Кроме того, в следствии доказанности в процессе анализа, по дистанции, наличие низкой элементной базы, применяемой в микропроцессорных устройствах являющейся причиной отказов, а также в целом по энергетике России на основании заключения научно-технической общественности, говорит о том, что на данном этапе времени защиты не отвечают требованиям совершенствования.

Однако проект концепции обновления тяговых подстанций от 31.07.2004г, предусматривает полное или близкое к полному обновление существующих защит на усовершенствованные микропроцессорные интеллектуальные терминалы [4].

В разрабатываемой выпускной квалификационной работе, необходимость внедрения микропроцессорной защиты обусловлена несоответствием технических и функциональных характеристик существующих защит требованиям селективности, быстродействия и чувствительности для режимов работы тяговой сети отражённой в необходимости применения различных схем питания контактной сети и соответственно оперативного изменения конфигураций и параметров защит, объективная реализация которых на сегодняшний день возможна в микропроцессорах.

Замена устройств РЗА влечёт за собой замену кабельной продукции, по средствам которой защита подключается к трансформатору тока и коммутационному аппарату.

Техническое перевооружение объектов внедрением нового оборудования с позиции экономического обоснования целесообразности, заключается в экономическом эффекте применения различных конфигураций защиты подстраиваемой под условия развития тяжеловесного и скоростного движения, исключающее ложное отключение фидеров, обеспечивающее бесперебойное электроснабжение железной дороги, а, следовательно, повышение надёжности в пропускной способности поездов от службы «электрификации и электроснабжения».

6.2 Экономическая оценка целесообразности внедрения микропроцессорных устройств

Экономическую оценку даём на примере перевооружения защит для фидеров контактной сети межподстанционной зоны Хабаровск – Кругликово.

Критерием экономической оценки обоснования инвестиций для внедрения микропроцессорных защит принимаем срок окупаемости проекта [22]

, (6.1)

где – стоимость капитальных вложений, необходимых для приобретения и монтажа комплекта новой защиты, руб;

– экономический ущерб от аварийной ситуации, не предотвращённой защитой, руб;

– текущие расходы на содержание и обслуживание при эксплуатации защит, руб.

Определяем стоимость комплекта новой защиты

(6.2)

где – стоимость одного блока, принимаем руб. [22];

– затраты на монтаж, принимаем % [22].

Определяем стоимость монтажных работ

руб

Определяем стоимость кабельной продукции

Для реализации подключения микропроцессорных устройств защиты и автоматики фидеров контактной сети, необходимо применение кабеля токовых цепей защиты, и кабеля цепей управления выключателем, оснащённым внедряемой защитой.

, (6.3)

где – стоимость кабельной продукции, руб;

– затраты на монтаж, принимаем = [22].

Стоимость кабельной продукции принимаем (КВВГЭнг 4 х 2,5) 1 погонный метр равен 124,93 руб. (КВВГЭнг 14 х 2,5) 1 погонный метр равен 136,67 руб [20].

Средняя длина кабельной продукции цепей защиты, и цепей управления фидера контактной сети (КВВГЭнг 4 х 2.5), составляет м.

Определяем стоимость кабельной продукции цепей защиты, и цепей управления

руб;

руб.

Характеристики

Список файлов ВКР