Автореферат (792609), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Поэтому сопротивление ТП при двухфазномКЗ с трансформатором со схемой Y/Y из (2) равноП=2∙Ф,(3)что соответствует (1). Здесь ZФY – приведенное суммарное сопротивление КЗна фазу ТП со схемой трансформатора Y/Y, Ом. Отметим, что поГОСТ Р 52735-2007 расчет сопротивления фазы подстанции при двухфазномКЗ выполняется для сопротивления ZФY. Справедливость замены трехфазноготрансформатора и трехфазной сети СВЭ на однофазную сеть в схемезамещения для расчета двухфазного КЗ в тяговой сети по нормативнымдокументам также доказана с помощью теории эквивалентного генератора.На основании анализа методов расчета токов КЗ при заданныхпараметрах энергосистемы установлено, что представление СВЭ в расчететоков КЗ питающих линии контактной сети эквивалентным сопротивлением,полученным по заданной мощности КЗ на вводах в подстанцию, приводит кпогрешностирезультатовисследования.Приуказанномвариантепредставления СВЭ игнорируется электрическая связь между двумясмежными ТП, к которым подключена тяговая сеть, то есть не учитываетсявзаимное сопротивление их по линиям 110(220) кВ.
В результате изменяетсятокораспределение в тяговой сети, подключенной к этим подстанциям, чтоприводит к существенной методической погрешности в расчетах токов КЗ.Рисунок 2 подтверждает различие схемы замещения по нормативнымдокументам с использованием заданной мощности КЗ на вводах ТП (рисунок2,б) от действительной схемы замещения (рисунок 2,а). Здесь собственнымисопротивлениями узлов 2 и 3 (без учета тяговой сети) будут сопротивленияZ22 = Z23 + Z2 и Z33 = Z32 + Z3, а взаимное сопротивление – Z23(Z32).Сопротивление тяговой сети ZТС.
Как видно, в схеме на рисунке 2,б11отсутствует взаимное сопротивление, что и определяет методическуюпогрешность расчета.Рисунок 2 – Схема замещения с СВЭИсследование показывает, что погрешность в расчетах токов КЗсоставляет в пределах 5 ÷ 30% в зависимости от величины мощности КЗ нашинах ТП 110(220) кВ и с ростом мощности КЗ погрешность снижается.Экспериментальные исследования на действующем участке тяговой сетиподтвердили наличие указанной погрешности.Подробный анализ погрешности при различных схемах питанияпозволяет в первом приближении указать диапазон мощности КЗ на шинахТП, при котором погрешность расчета токов КЗ не превосходит 10%,составляющий для сети 110(220) кВ – 750 ÷ 900 МВ∙А и выше.Аналогичная задача решена в работах профессоров Косарева А.Б. иКосарева Б.И.
методом симметричных составляющих, где показано, что токиКЗ зависят от нагрузки рассматриваемой и смежных зон питанияисследуемого электрифицированного участка.Во второй главе рассматриваются особенности схемы замещениямежподстанционной зоны для расчета токов КЗ в тяговой сети.Сформирована новая результирующая схема замещения (рисунок 3)для расчета токов КЗ, позволяющая снизить погрешность в вычислении. Дляэтого в рассматриваемую схему добавлена эквивалентная схема замещения12СВЭ из трехлучевой звезды с эквивалентными сопротивлениями линий110(220) кВ. В результате взаимное сопротивление двух смежных ТП всхеме, определяет электрическую связь между ними по сети СВЭ.На рисунке 3 обозначены: UAB,рас – расчетное напряжение ТП; ZsА, ZsВ иZsАВ – сопротивления СВЭ; ZтрА и ZтрВ – сопротивления трансформаторов ТП;ZтсА.
ZтсВ – эквивалентные сопротивления тяговой сети на первом и второмучастках межподстанционной зоны; ZАВ – эквивалентное сопротивление вместе КЗ. Взаимное сопротивление ZsАВ определяет электрическую связьмежду ТП по сети внешнего электроснабжения.Рисунок 3 – Новая схема замещения с эквивалентной схемой СВЭК сожалению, на момент проектирования по объективным причинам,как правило, нет полных данных по параметрам сети СВЭ. Поэтому в этомслучае приходится вести расчет по существующим нормативным документамсизвестнымиметодическимипогрешностями.Однакопривводеэлектрифицированного участка в работу следует провести соответствующиекорректирующие расчеты токов КЗ.Разработан способ получения сопротивлений эквивалентной схемыСВЭ в новой результирующей схеме замещения при недостаточнойинформациипосетиэнергосистемы.Предложеносопротивления,соединяющие вводы смежных ТП эквивалентной схемы СВЭ определитьаналитически.
Для этого следует известным способом экспериментальноопределить взаимное сопротивление ZsАВ и затем рассчитать13=А(В)()−АВ,рас=АВ−АВ ,СА(В)(4)Z22(33) – значение собственного сопротивления соответствующейгдесмежной ТП, Ом; SСА(В) – значение мощности КЗ на шинах питающегонапряжения 110(220) кВ соответствующей смежной ТП А или В, МВ·А;UAВ,рас – расчетное напряжение источника питания, кВ.Выполнен вывод основных формул применительно к расчетным схемамс введенными параметрами эквивалентной схемы СВЭ.
Для схемы,описывающей случай, когда ни один из выключателей питающих линий неотключился, система уравнений равновесия примет следующий вид:2(+3 АВ2+ А ( АВ +3АА2(3АВ+2(3А+ААтрА )+ВА++АВА+гдеВАВ+А+232(3+трА )+В,++23АВ +,+ВАВ+трА )23++трА )+АВ+к++(− к) + 2+⎫⎪+(−− к ) + Э +⎪, )(⎪⎪к + Э = АВ,рас ,⎪⎪+(−− к) + Э + ⎪, )(+ЭЭтрВ )=++А(,− к) +к+ЭАВ,рас ,23к+АВЭ+=Э+АВ,рас ,Э+⎬⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭(5)IIА, IIIА, IВ – токи КЗ в ветвях схемы, А; L1, L2 – расстояния от ТП А и Вдо ПС, км; z22 – удельное сопротивление тяговой сети двухпутного участкапри включенной в работу контактной сети обоих путей и равных токах в ихподвесках по величине и направлению, Ом/км; z21 – удельное сопротивлениетяговой сети одного пути двухпутного участка при отключенной контактнойсети другого пути, Ом/км; z–1,2 – удельное сопротивление тяговой сети одногопути двухпутного участка при включенной в работу контактной сети обоихпутей и равных по величине, но противоположных по направлению токах в14их подвесках, Ом/км; ZЭ – эквивалентное сопротивление в месте КЗ, Ом.Решение системы (5) позволит получить токи по всем питающим линиямконтактной сети.
Получены также формулы для расчета напряжений в узлахрассматриваемых расчетных схем и сопротивлений, замеряемых защитамипитающих линии контактной сети. Для автоматизации вычислений прианализе поведения защиты разработана программа для ЭВМ «Программарасчета параметров короткого замыкания в тяговых сетях переменного тока25 кВ РАПКЗ» (выполнена в программе «MathCAD»), на которую полученосвидетельство о государственной регистрации № 2017613520.Третья глава посвящена особенностям организации релейной защитытяговой сети переменного тока, так как она определяет эффективностьработы устройств тягового электроснабжения и обеспечивает минимальнуюповреждаемость контактной сети.Выполнен анализ двух наиболее часто используемых систем защиты –селективной (ССЗ) и неселективной (НСЗ).
Большое время срабатываниязащит ССЗ при КЗ вблизи ТП и ПС и выполнение защит НСЗ с нулевойвыдержкой времени во всех ступенях не отвечает условиям работы СТЭ, таккак в первом случае с большой вероятностью приводит к пережогуконтактных проводов, а во втором – к неселективному отключениювыключателей, в результате чего обесточивается межподстанционная зона.Уменьшитьодновременновероятностьмногократнопережогаконтактногосократить зоны ичислопроводаинеселективныхотключений выключателей можно выбором уставок защит с возможнымнеселективным отключением некоторых участков сети. В результатепредложена новая организация защиты – частично-неселективная системазащиты (ЧНСЗ), отличающаяся от селективной системы увеличенной зонойдействияIпервоймежподстанционнойступенизоныдистанционных(выключателейзащитQ1…Q8составляющей 1,15 расстояния подстанция – пост.навыключателейрисунке4),15Рисунок 4 – Схема межподстанционной зоны с ПС (а); графикиселективности защит выключателей Q2 и Q4 (б и г) и их временныехарактеристики (в, д) при ЧНСЗТакое выполнение защиты приводит к отключению КЗ в любой точкезащищаемой зоны (участок подстанция – пост) без выдержки времени снеселективным отключением выключателей отдельных неповрежденных зонв случае КЗ вблизи (в зонах 0,15 расстояния подстанция – пост) ТП и ПС.Исследован характер неселективных отключений выключателей при ЧНСЗ.16Получено аналитическое решение для определения реальной длины участканастраиваемой зоны защит исследуемой системы, выходящего за пределызащищаемой зоны и именуемой истинной зоной неселективности (ИЗН).Установлено, что вследствие взаимодействия токов КЗ в контактной сетипараллельных путей ИЗН получается менее половины длины настраиваемойзоны неселективности (порядка 0,03 ÷ 0,05 расстояния подстанция – пост).Рассмотрены особенности реализации и работа системы защиты споперечными связями (СЗПС) как альтернативы ЧНСЗ.
Увеличение зоныдействия ступени защит СЗПС без выдержки времени, гарантируетотключение КЗ с минимальным временем в любой точке защищаемой зоны.Вероятностьнеселективногоотключениявыключателейприэтомпредотвращается за счет применения логической связи между защитамипараллельных линий. В результате отключение повреждения в зонах вблизиТП и ПС происходит каскадно. Показано, что зона каскадного действиязащитСЗПСаналогичноИЗНпропорциональнадлинеучастканастраиваемой зоны защиты за пределами защищаемой зоны. Поэтому, онасоставляет также менее половины длины данного участка настраиваемойзоны защиты и получается 0,03 ÷ 0,05 расстояния подстанция – пост.Исследован вопрос целесообразности сохранения зоны неселективнойработы защит СЗПС в результате вывода из работы логической связи приотключении второго пути за ПС.
Установлено, что длина ИЗН врассматриваемом случае получается в два раза больше длины настраиваемойзоны неселективности и составляет 0,3 расстояния подстанция – пост.Значительно меньшей длины получается ИЗН в случае, когда КЗ наприсоединении питающей линии станции или ДПР.Рассмотрены вероятные условия пережога контактных проводов приразличных способах организации защиты тяговой сети. Получено числоампер-секунд воздействия тока КЗ на провод при работе исследуемых системзащиты и построены графики, устанавливающие граничные условиявероятного пережога контактных проводов. Установлено, что применение17систем ЧНСЗ, НСЗ и СЗПС практически полностью предотвращаетвероятность пережога контактных проводов на участках с выключателями свременем действия не более 0,04 с. В то же время при ССЗ опасностьпережога в зонах вблизи ТП и ПС достаточно велика.В конце главы выполнена оценка экономической эффективности отпереоборудования ССЗ в ЧНСЗ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
