Диссертация (792610), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Программапостроена на основе метода совместного расчета СВЭ и СТЭ и позволяетполучить относительно точные значения токов, напряжений и сопротивленийпри КЗ в любой точке межподстанционной зоны.83.Получено аналитическое решение задачи исследования работыдистанционных защит частично-неселективной системы при КЗ вблизи ТПили ПС, когда зона действия их первых ступеней без выдержки времениувеличивается в пределах, охватывающих всю защищаемую зону.4.Исследование работы частично-неселективной системы защиты исистемы защиты с поперечными связями от токов КЗ в сравнении ссуществующими системами показало преимущества их по обеспечениюнадежности электроснабжения тяги поездов и целесообразность примененияв качестве типовых вариантов.5.Разработаны и запатентованы способ и устройство, снижающиевремя восстановления напряжения в контактной сети, за счет выполненияБАПВприсоединенийпитающихлинийПСконтактнойсетинавыключателях и позволяющие исключить перерывы в движении поездов приложных срабатываниях защит и проходящих КЗ (патент № 2647108 РФ ипатент № 172099 РФ).Степень достоверности и апробация результатов.
Достоверностьполученныхрезультатовисследованиятеоретическиобоснованаиэкспериментально проверена.Отдельные положения работы докладывались и обсуждались:– наМеждународнойнаучно-практическойконференции«Конструкция, динамика и прочность подвижного состава», посвященной 75летию со дня рождения В.Д. Хусидова, Москва, МГУПС (МИИТ), 20-21марта 2014 г.;– на Международной научно-технической конференции «Энергетикатранспорта.
Актуальные проблемы и задачи», Ростов-на-Дону, РГУПС, 28-30мая 2015 г.;– на IX Международном симпозиуме Элтранс-2017 (Eltrans-2017)«Прорывные технологии электрического транспорта», посвященного 130летию основания Г.К. Мерчингом электротехнической школы в России,Санкт-Петербург, ПГУПС, 18-20 октября 2017 г.;9– на заседании секции «Электрификация и электроснабжение» Научнотехнического совета ОАО «РЖД», Москва, 15 марта 2018 г.Внедрение.Предложенияпоповышениюнадежностиэлектроснабжения межподстанционной зоны при неселективной защитевыключателей тяговых подстанций используются на участке контактной сетиАрзамасской дистанции электроснабжения Горьковской железной дороги.Алгоритм и программа расчета основных параметров КЗ для ЭВМ«Программа расчета параметров короткого замыкания в тяговых сетяхпеременного тока 25 кВ РАПКЗ» используется в проектной практике отделатяговых подстанций и телемеханики института «Трансэлектропроект» –филиала АО «Росжелдорпроект» и в учебном процессе при подготовкестудентов кафедры «Электроэнергетика транспорта» РУТ (МИИТ).Публикации.
Результаты диссертации опубликованы в 10 работах, втом числе в 6 статьях рецензируемых изданий, входящих в Перечень ВАКпри Минобрнауки России. Получены 1 патент на изобретение, 2 патента наполезную модель, а также 1 свидетельство о государственной регистрациипрограммы для ЭВМ.Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырехглав, заключения, библиографического списка из 133 наименований и двухприложений и содержит 173 страницы машинописного текста, включая50 рисунков, 15 таблиц.101АНАЛИЗ МЕТОДОВ И ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ РАСЧЕТАТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В ТЯГОВОЙ СЕТИ1.1Анализ методов расчета токов КЗ при различных схемахсоединения обмоток трансформатораРасчету токов двухфазного КЗ в тяговой сети переменного токапосвящены работы [2-12; 130; 131], все они связаны с рассмотрениемнесимметричных режимов тока и напряжения.Для разработки современных систем релейной защиты для быстрогообнаружения и ликвидации КЗ, а также для оценки остаточного ресурсатрансформаторов необходимо исследовать количественные соотношения приаварийных режимах.В [4-6] представлено КЗ в тяговой сети с односторонним питанием отодиночной ТП с трансформатором Y/Δ, подключенной к трехфазной СВЭ.Схема замещения при двухфазном КЗ сведена в двухфазную цепь, в которойсопротивление трансформатора и СВЭ введены с коэффициентом 2.Сопротивления на фазу вычислены по умолчанию при соединении обмотоктрансформатора по схеме Y/Y, чем и вызвано удвоение сопротивлений дляцепи, состоящей из двух фаз.В нормативных документах по релейной защите СТЭ [2; 3] по аналогиис [4-6] предлагается формула для расчета тока двухфазного КЗ в тяговойсети, где сопротивление подстанции ZП также равно удвоенному значениюсуммы сопротивлений фазы трансформатора ZФТ и энергосистемы ZФС:гдеП≈П=2∙Н∙1+100 ·КН·=2∙(ФС+ФТ ),uК – паспортное значение сопротивления КЗ трансформатора, %;SН – номинальная мощность трансформатора, МВ·А;n – количество включенных на подстанции трансформаторов;SС – мощность КЗ на вводе в подстанцию, МВ·А;XП – индуктивное сопротивление подстанции, Ом;(1.1)11UН – напряжение на выводах тяговой обмотки трансформатора, кВ,принимаемое при отсутствии более точных данных равным номинальномунапряжению 27,5 кВ.Удвоение сопротивления фазы в формуле (1.1) для схемы соединенияY/Δ не является очевидным и в некоторых случаях вызывает сомнения.
Ктому же, сопротивления фазы трансформатора ZФТ и энергосистемы ZФС всоответствии с (1.1) определяются по формулам:ФСФТ≈≈ФТФС==К100 ∙Н∙,(1.2)НН∙,(1.3)которые справедливы для схемы соединения обмоток трансформатора Y/Y.Известно, что в трансформаторе со схемой соединения обмоток Y/Δфазные и линейные напряжения тяговой обмотки равны, а в схемесоединения Y/Y фазное напряжение тяговой обмотки в √3 меньшелинейного. Сопротивление фазы трансформатора при соединении обмотокY/Δ в три раза больше, чем при соединении Y/Y.Более того, при двухфазном КЗ в схеме вторичной обмоткитрансформатора «звезда» одинаковый ток, равный току КЗ, протекает толькопо двум его фазам и питающей его линии 110(220) кВ (рисунок 1.1,б), тогдакак при соединении тяговой обмотки в «треугольник» ток протекает во всехтрех фазах (см. рисунок 1.1,а).
На рисунке 1.1,а значения токов в фазахполучаются другими, отличными от тока КЗ (см. рисунок 1.1,б).Тогда справедливость в удвоении сопротивлений в формуле (1.1)можно проверить, если вторичную обмотку трансформатора «треугольник»преобразовать в «звезду» (рисунок 1.1), как это делается для расчетовнекоторых режимов тяговой сети [17]. Однако, в этом случае преобразование«треугольника» в «звезду» не совсем верно [18; 19].Таким образом, задача состоит в доказательстве правильностиудвоения в формуле расчета сопротивления цепи КЗ, данной в [2; 3].12Рисунок 1.1 – Трансформатор со схемой соединения обмоток Y/Δ (а) и сосхемой – Y/Y (б)Кроме того, в основном учебнике по электроснабжению железныхдорог [8] для сопротивлений фазы энергосистемы и трансформатора присхемесоединенияпоследнегоY/Δ,приведенныхкноминальномунапряжению тяговой обмотки, предлагаются следующие формулы, дающиезначения сопротивлений КЗ системы и трансформатора и, отличающиеся отзначения, полученного по формуле (1.1) в 3 раза.ФСФТ≈≈ФТФС=3∙=3∙Итак, задачами раздела главы будут:Н∙100 ∙К,(1.4)НН.(1.5)13– оценка области применения формул (1.1) и (1.4), (1,5) в расчетахнормальных и аварийных режимов СТЭ переменного тока;– пояснение правил и методов вывода формулы (1.1) для расчета токовКЗ.1.1.1 Расчеты основных соотношений при определении токов КЗтрансформатораРассмотрим случай с КЗ на одном, примыкающем к подстанции, плечепитания и при отсутствии нагрузки на другом.Если пренебречь намагничивающими токами трансформатора вотсутствии составляющей тока нулевой последовательности, то на каждомстержне магнитопровода трансформатора будет равенство первичной ивторичноймагнитодвижущихсил.Такимобразом,вкаждойфазетрансформатора, приведенного к одному напряжению, будет существоватьравенство первичных и вторичных токов, то есть каждую его фазу можнорассматривать независимо от других [13; 20-27].Действительно, при вторичной обмотке трансформатора «треугольник»центр звезды фазных напряжений первичной обмотки «звезда», совпадает сцентром тяжести треугольника линейных напряжений, а токи нулевойпоследовательностивовторичнуюобмоткуизпервичнойнетрансформируются [28].
Следовательно, сумма мгновенных значений токов вней равна нулю и каждая фаза его работает независимо.Следует отметить, что при расчетах несимметричных режимов втрехфазныхтрансформаторахпоследовательности,когдаприотсутствииприведенныетокивтоковнулевойфазахобмотоктрансформатора равны, сопротивления КЗ первичной и вторичной обмотокне разделяются, а берутся как одно целое [28].Разделять сопротивления первичной и вторичной обмоток при расчетахнесимметричных режимов следует только при наличии токов нулевой14последовательности, когда приведенные токи в фазах первичной обмотки неравны токам в фазах вторичной обмотки [28].1.Расчеты трансформатора со схемой Y/ΔСхема замещения тягового трансформатора со схемой Y/Δ и расчетныесхемы при двухфазном КЗ приведены на рисунке 1.2, где IК – ток одногоплеча при КЗ.Рисунок 1.2 – Схема замещения тягового трансформатора при двухфазномкоротком замыкании (а) и промежуточная (б) и окончательная (в) расчетныесхемыЗдесь ZФ∆ = ZФТ + ZФС – приведенное суммарное сопротивление КЗ нафазу трансформатора со схемой Y/Δ [28], а ZТСЗ – приведенноесопротивление тяговой сети и переходное сопротивление в месте КЗ.Сопротивление КЗ для одной фазы тягового трансформатора находитсяпо формуле:ФТ∙100 ∙К∙ UН==100 ∙ ФНКгде=НФНК=К100 ∙∙ UН100 ∙∙Н3НФНФН=∙ 3 ∙ UН=,100 ∙ НКIФН – номинальный фазный ток трансформатора;SФН – номинальная мощность одной фазы трансформатора;SН = 3·SФН – номинальная мощность трансформатора.(1.6)15Формула (1.5) совпадает с формулой (3.140), данной в [8].Если у тягового трансформатора номинальной мощностью, например,40 МВ∙А с напряжениями 110/27,5 кВ паспортное значение напряжения КЗ uКсоставляет 10,5%, то сопротивление КЗ ZФТ одной фазы, приведенное квторичной стороне трансформатора (UН = 27,5 кВ) в соответствии с (1.5)будет равно:ФТ∙3∙100 ∙К=Н10,5 ∙ 3 ∙ 27500= 6 Ом.100 ∙ 40 ∙ 10=Н(1.7)Сопротивление СВЭ на одну фазу, выраженное через мощность КЗ SCна вводе в подстанцию и приведенное к напряжению 27,5 кВ, составит:гдеФС=∙3Н=27500 ∙ 3= 2,27 Ом,1000 ∙ 10(1.8)SC – мощность КЗ на вводе в подстанцию, равная 1000 МВ·А.Если сопротивление СВЭ на фазу задано в омах на первичной сторонетрансформатора, то его приводят к напряжению 27,5 кВ с помощьюкоэффициента трансформации фазных напряжений, который для данноготрансформатора равен 115/(√3·27,5) = 2,309.Таким образом, сопротивление одной фазы ТП будет равно:∙3∙ НН∙3+=100 ∙ Н27500 ∙ 310,5 ∙ 3 ∙ 27500+= 6 + 2,27 = 8,27 Ом.=1000 ∙ 10100 ∙ 40 ∙ 10Ф∆=ФТ+ФС=К(1.9)При двухфазном КЗ на выводах тяговой обмотки (рисунок 1.2) обмоткаодной фазы А оказывается соединенной параллельно с двумя соединеннымипоследовательно обмоткамифаз В иС.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
