Диссертация (792610), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Убедимсяв этом, выполнив расчет. Так, при повреждении в конце двухпутногоконсольного участка длиной 50 км системы 25 кВ ток КЗ равен27500/(14 + 5) = 1450 А. Здесь 14 Ом – сопротивление тяговой сети, 5 Ом –сопротивление трансформатора и СВЭ (сопротивления приведены кнапряжению27,5кВ).Тогдаполучимдляусловийпережога–1450 · 0,2 = 290 А·с, который указывает, что норматив 400 А·с не будетпревышен.Такимобразом,показано,чтовведениевтретьейступенидистанционной защиты выдержки времени 0,2 сек обеспечивает селективнуюработу с защитами выключателей присоединений питающих линий станциии линии ДПР.
При этом пережога контактных проводов не будет.3.7Сравнение систем защиты тяговой сети переменного тока3.7.1 Расчет числа ампер-секунд тока действующего на проводПредложения по предотвращению пережога контактных проводовпосредством совершенствования организации защиты от токов КЗ в тяговой111сети переменного тока занимают особое место в решении вопросовобеспечения надежности электроснабжения тяги поездов.Применение СЗПС в тяговой сети переменного тока или в качествеболее простого варианта организации защиты тяговой сети от токов КЗ –ЧНСЗ гарантирует быстрое отключение повреждения, то есть отключениебез выдержки времени, необходимое для предотвращения пережогаконтактных проводов.Вероятность пережога контактных проводов определяется величинойтока КЗ и временем его действия, а именно действием числа ампер-секундтока на провод [93; 94].Вследствие различной продолжительности протекания тока КЗ приработе той или иной системы защиты число ампер-секунд воздействия токатакже будет различно.
Определим это число и покажем вероятность пережогаконтактных проводов в случае применения каждой из рассматриваемыхсистем защиты от токов КЗ. Для этого выполним расчет числа ампер-секундтока в характерных точках межподстанционной зоны при каждомрассмотренном способе организации защиты и аналогично [63; 95] построимграфики, устанавливающие граничные условия вероятного пережога приизвестном значении относительно допустимого числа ампер-секунд, прикотором вероятность пережога контактных проводов минимальна.В таблице 3.3 приведены значения числа ампер-секунд I·t при каждомспособеорганизациизащиты,полученныевхарактерныхточкахмежподстанционной зоны.
Там же приведены значения коэффициента,характеризующего граничные условия вероятного появления пережогаконтактных проводов при соответствующей системе защиты, которыенаходятся для данных точек по формуле [63]:гдек =∙( ∙ )К(3.86)(I·t)К – значение относительно допустимого числа ампер-секунд,принимаемое равным 400 А·сек [94].112Прирасчетепринималисьпараметрырасчетногоучасткасподстанциями ТП-1 – ТП-2 на рисунке 1.12, близко расположенными крайонной подстанции, то есть участка с наибольшими возможными токамиКЗ.Принимая за минимальное время отключения t1 равное 0,03 + 0,04 с, аза максимальное t2 – 0,035 + 0,06 с получим соответственно число амперсекунд I·t1 и I·t2 и коэффициенты к1 и к'1 при минимальном и максимальномвременисрабатываниязащиты(tЗ = 0,03…0,035с)ивыключателя(tВ = 0.04…0.06 с).Таблица 3.3 – Значения числа ампер-секунд I·t и коэффициента к1 при ССЗРасстояниедо точекКЗ научасткемежду ТПl, км01,033,75921,2523,872526,1328,754146,2548,9750ССЗI, кАI·t1,А·ск1I·t 2,А·ск'16,7816,2485,2715,2714,5575,5955,5956,1646,4716,5656,275,7255,7254,8145,5735,5736,7317,3782,5092,3121,950,3690,3190,3922,072,2812,3942,4292,322,1180,4010,3370,392,0622,4912,736,35,84,90,90,81,05,25,76,06,15,85,31,00,81,05,26,26,82,6792,4682,0820,5010,4330,5322,212,4352,5562,5932,4772,2610,5440,4570,5292,2012,6592,9146,76,25,21,31,11,35,56,16,46,56,25,71,41,11,35,56,67,3113Таблица 3.4 – Значения числа ампер-секунд I·t и коэффициента к1 при ЧНСЗили НСЗРасстояниедо точекКЗ научасткемежду ТПl, км01,033,75921,2523,872526,1328,754146,2548,9750ЧНСЗ или НСЗI,кАI·t1,А·ск1I·t 2,А·ск'16,7816,2485,2714,5575,5956,1646,4716,5656,275,7254,8145,5736,7317,3780,4750,4370,3690,3190,3920,4310,4530,460,4390,4010,3370,390,4710,5161,21,10,90,81,01,11,11,21,11,00,81,01,21,30,6440,5940,5010,4330,5320,5860,6150,6240,5960,5440,4570,5290,6390,7011,61,51,31,11,31,51,51,61,51,41,11,31,61,8Таблица 3.5 – Значения числа ампер-секунд I·t и коэффициента к1 при СЗПСРасстояниедо точекКЗ научасткемежду ТПl, км01,033,75921,2523,87СЗПСI,кАI·t1,А·ск1I·t 2,А·ск'16,7816,2486,2485,2714,5575,5956,1646,1640,9490,8750,4370,3690,3190,3920,4310,8632,42,21,10,90,81,01,12,21,2551,1560,5940,5010,4330,5320,5861,143,12,91,51,31,11,31,52,9114Расстояниедо точекКЗ научасткемежду ТПl, км2526,1328,754146,2548,9750СЗПСI,кАI·t1,А·ск1I·t 2,А·ск'16,4716,5656,276,275,7254,8145,5736,7316,7317,3780,9060,9190,8780,4390,4010,3370,390,4710,9421,0332,32,32,21,11,00,81,01,22,42,61,1971,2151,160,5960,5440,4570,5290,6391,2451,3653,03,02,91,51,41,11,31,63,13,4Графики значений коэффициента к1 для каждой рассматриваемойсистемы защиты приведены на рисунке 3.17, где:к1ССЗ – коэффициент к1 для селективной системы защиты при t1;к'1ССЗ – коэффициент к1 для селективной системы защиты при t2;к1ЧНСЗ – коэффициент к1 для частично-неселективной (неселективной)системы защиты при t1;к'1ЧНСЗ – коэффициент к1 для частично-неселективной (неселективной)системы защиты при t2;к1ССЗ – коэффициент к1 для системы защиты с поперечными связямипри t1;к'1ССЗ – коэффициент к1 для системы защиты с поперечными связямипри t2;115Рисунок 3.17 – Графики, устанавливающие граничные условия вероятногопоявления пережога контактных проводовПостроенныеграфики(рисунок3.17)наглядноиллюстрируютвероятность пережога контактных проводов открытой электрической дугой вслучае применения той или ной системы защиты.
При коэффициенте к1 < 1вероятность пережога контактных проводов минимальна. Если же к1 > 1, товероятность пережога стремительно возрастает.Анализ полученных графиков на рисунке 3.17 показывает, чтоприменение, как ЧНСЗ или НСЗ, так и СЗПС практически полностьюпредотвращает вероятность пережога контактных проводов на участках свыключателями с временем действия не более 0,04 с. В случае участков свыключателями с временем отключения 0,06 с вероятность пережогасохраняется и она тем выше чем ближе подстанции участка к питающему116центру. При селективном способе организации защиты участков контактнойсети опасность пережога в зонах вблизи ТП и ПС, составляющих в суммеоколо 60% расстояния подстанция – пост (рисунок 3.17), достаточно велика ив случае рассматриваемого участка с подстанциями, расположенными вблизирайонной, КЗ неминуемо приведет к пережогу.Таким образом, применение ЧНСЗ или ее альтернативы СЗПС являетсянеобходимым условием обеспечения надежности электроснабжения тяговойсети.3.7.2 Оценка экономической эффективности от переоборудования ССЗ вЧНСЗОпределимэкономическихэффектотпереоборудованиясуществующей селективной системы защиты в частично-неселективную,снижающую вероятность пережога контактных проводов и, тем самым,повышающую надежность электроснабжения тяги поездов.Для этого воспользуемся некоторыми из основных показателей дляоценки экономической эффективности инвестиционных проектов [96; 97], аименно интегральным эффектом и сроком окупаемости инвестиций.Интегральный эффект от переоборудования в ЧНСЗ или, иначе, чистаяприведенная стоимость предотвращенного ущерба от последствий пережогаконтактных проводов при работе ССЗ, могут быть найдены по формуле:гдеЭИНТ =−,(3.87)R – годовой экономический результат по понесенным затратам отиспользования существующей ССЗ;K0 – инвестиционные затраты в исходный год на переоборудованиеССЗ в ЧНСЗ;E – норма дисконта, регламентируемая ожидаемым эффектом отпереоборудования, принимается для устройств электроэнергетики равной0,12.117Годовой экономический результат по понесенным затратам прииспользовании существующей ССЗ определяется, как ущерб от пережогаконтактных проводов, куда входят затраты на восстановление контактнойсети и ущерб от простоя грузовых поездов во время задержек, вызванныхпережогом.Заисходныеданныепоуказаннымущербамвсистемеэлектроснабжения приняты расчетные данные кафедры «Электроэнергетикатранспорта» РУТ (МИИТ), которые использовались, например, в монографии[98].Так, при точечном пережоге затраты на восстановление контактнойсети составляют RВ1 = 108230 руб.
При пережоге со сматываниемконтактного провода в одном пролете и, тоже, на длине 300 м ущерб равенRВ2 = 497868 руб. и RВ3 = 2301115 руб. соответственно.Таким образом, среднее значение материальных затрат по тремвозможным сценариям пережога контактных проводов составит [98]:В+В+В=3108230 + 497868 + 2301115== 969071 руб.3В=(3.88)Применительно к межподстанционной зоне с числом присоединенийпитающих линий контактной сети равным 8 (при двухпутном участке)годовые затраты на восстановление контактной сети приведенные к одномуприсоединению в результате будут следующими:ГВ=В8=969071= 121134 руб.8(3.89)По расчетным данным [98] усредненный ущерб от простоя грузовыхпоездов во время задержек, вызванных пережогом контактных проводов дляодной межподстанционной зоны составляет RД = 22210 руб.Тогда, на одно присоединение питающей линии контактной сетигодовой ущерб от простоя грузовых поездов будет равен:ГД=Д8=22210= 2776 руб.8(3.90)118В итоге годовой экономический результат по понесенным затратам прииспользовании существующей ССЗ составит:=ГВ+ГД(3.91)= 121134 + 2776 = 123910 руб.Инвестиционные затраты в исходный год на переоборудование ССЗ вЧНСЗопределяютсястоимостьюперенастройкисуществующихдистанционных защит выключателей питающих линий контактной сетимежподстанционнойзоны.Вуказаннуюстоимостьвходятзатраты,связанные с работой бригады ремонтно-ревизионного участка (РРУ)дистанции электроснабжения, которые можно определить по формуле:где=∙р∙,(3.92)Kiр – стоимость 1-го часа работы члена бригады РРУ i-го разряда,руб./час;t1 – время работы бригады РРУ, час;m – число членов бригады;n – начисления на заработную плату, n = 1,359.По предоставленным железной дорогой данным в состав бригады РРУдистанции электроснабжения входят два электромеханика (156,8 руб./час),электромонтер 6 разряда (133,57 руб./час), электромонтер 5 разряда(122,66 руб./час).Предполагается, что работа ведется в одну смену, продолжительностью8,2 часа (при пятидневной рабочей неделе с двумя выходными днями).Тогда, инвестиционные затраты на переоборудование ССЗ в ЧНСЗ всоответствии с (4.6) составят:= 1,359 ∙ (2 ∙ 156,8 ∙ 8,2 ++133,57 ∙ 8,2 + 122,66 ∙ 8,2) = 4672,6 руб.(3.93)Таким образом, в соответствии с (4.1) интегральный эффект отпереоборудования ССЗ в ЧНСЗ на одном присоединении питающей линииконтактной сети межподстанционной зоны равен:ЭИНТ = 123910 − 0,12 ∙ 4672,6 = 123349,3 руб.(3.94)119Врезультате,поодноймежподстанционнойзоневеличинаэкономического эффекта от переоборудования в ЧНСЗ составит:(3.95)Э = ЭИНТ ∙ 8 = 123349,3 ∙ 8 = 986794,4 руб.Cрок окупаемости инвестиций или, другими словами, срок возвратазатрат на переоборудования существующей ССЗ в ЧНСЗ можно определитьпо формуле:4672,6≅ 0,04 года(3.96)123910Таким образом, годовой экономический эффект от переоборудованияо==существующих защит присоединений одной межподстанционной зоны вЧНСЗ составляет 0,987 млн.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
