Дипломная работа: Цифровая защита фидеров контактной сети постоянного тока ЦЗАФ-3,3 кВ, эффективность использования, выбор уставок в границах Тайгинской дистанции электроснабжения

Средние по длине межподстанционной зоны эффективные токи Iг грузовых поездов максимальной и расчетной массы вычисляют по формуле:

(1.17)

гдеwг — удельный расход электроэнергии на движение грузового поезда массой Qг , Вт·ч/(т·км);

Qг — масса грузового поезда, т;

v — средняя скорость движения грузового поезда массой Qг в межподстанционной зоне, км/ч;

Uэ — номинальное напряжение электровоза, принимаем равным

3000 В;

кэф — коэффициент эффективности тока поезда;

кз — коэффициент, учитывающий дополнительное электропотребление в зимних условиях (принимают равным 1,1);

кd — коэффициент, учитывающий соотношение между средним значением выпрямленного тока и действующим значением переменного тока (принимают равным 1);

кU — отношение действующего значения напряжения первичной обмотки трансформатора электровоза к среднему значению выпрямленного напряжения (принимают равным 1);

км — коэффициент мощности электровоза (принимают равным 1);

h — коэффициент полезного действия (принимают по таблице 14).

Допускается принимать значение удельного расхода электроэнергии на движение грузовых поездов wг равным, Вт·ч/(т·км), для типов профилей пути. Для участка Тайга - Мариинск принимаем wг=17 Вт·ч/(т·км), что соответствует холмистому профилю пути.

Значение коэффициента эффективности тока поезда кэф определяют по формуле:

кэф = 1 + 0,2 (1.18)

где  — отношение времени хода поезда по зоне х ко времени его хода под током т ( = х / т ). Значение  зависит от профиля пути и режима ведения поезда. Оно изменяется в пределах от 1,1 до 2,5 и принимается по данным тяговых расчетов. Наиболее распространенные значения от 1,2 до 1,4.

Принимаем 1,3.

кэф =1+0,2∙1,3=1,26

Масса 4000 т.

Масса 5800 т.

Масса 6500 т.

Расчетную величину максимального тока фидера подстанции Iн,mах вычисляют по формуле:

(1.19)

где Iгр — средний ток грузового поезда расчетной массы, А;

Iгм,тр — ток трогания поезда максимальной массы, А;

Iгм — средний ток грузового поезда максимальной массы, А;

nэ — расчетное число поездов в расчетной зоне на одном пути;

nэ,гм — то же поездов максимальной массы. Значение nэ,гм принимается равным двум, если число поездов максимальной массы за сутки составляет от 5 до 25 % общего числа поездов и равным единице, если число поездов максимальной массы за сутки составляет менее 5 % общего числа поездов, принимаем равным 1;

к — коэффициент, равный единице при одностороннем питании и равный двум при двухстороннем питании контактной сети. Принимаем к = 2.Значение расчетного числа поездов nэ в расчетной зоне на одном пути принимают равным:

— для однопутных участков nэ = 4;

— для двухпутных участков

(1.20)

где х — время хода поезда по расчетной зоне, мин;

 — период графика (интервал попутного следования, принимаем 8 мин), мин;

— длина расчетной зоны, км;

v — средняя скорость движения, км/ч.

Рассмотрим расчет межподстанционной зоны Яя – Ижморская. На границах межподстанционной зоны расположены тяговые подстанции ЭЧЭ-311 Яя и

ЭЧЭ-312 Ижморская. В середине межподстанционной зоне расположены пост секционирования ПС Почитанка, так же установлены пункты параллельного соединения ППС расположенные на 3028 и 3037 км.

Длина межподстанционной зоны составляет 17,1 км. На рисунке 11 представлена расчетная схема межподстанционной зоны.

Рисунок 11 – Расчетная схема межподстанционной зоны

Значение расчетного числа поездов nэ в расчетной зоне на одном пути принимают равным:

Расчетное значение максимального тока фидера тяговой подстанции:

Расчетное значение максимального тока фидера поста секционирования вычисляют по формуле:

(1.21)

где  — длина расчетной зоны, км;

АВ — расстояние между смежными подстанциями А и В, км;

n'э , n'э,гм — расчетные значения числа грузовых поездов и числа грузовых поездов максимальной массы в зоне защиты поста секционирования.

Для одностороннего питания принимают к=1, /АВ = 1. Для двухстороннего питания к = 2.

Расчетное значение максимального тока фидера поста

секционирования А:

Расчетное значение максимального тока фидера поста

секционирования Б:

Максимальный рабочий ток пункта параллельного соединения вычисляют при условии, что возле него трогается поезд расчетной массы, при этом соседние пути полагают незагруженными:

(1.22)

где n — число путей с включенной под напряжение контактной сетью, принимаем равным 2.

Минимальное значение напряжения на шинах тяговой подстанции постоянного тока в нормальном режиме работы принимают

Для постов секционирования и пунктов параллельного соединения в нормальном режиме работы величину этого напряжения принимают  В, а для слабо загруженных участков и в схемах с отключенной тяговой подстанцией —

Минимальное значение сопротивления Rн,min, измеряемое защитами выключателей подстанций, постов и пунктов параллельного соединения контактной сети постоянного тока в нормальном режиме работы, вычисляют по формуле:

(1.23)

Минимальное значение сопротивления Rн,min, измеряемое защитами выключателей подстанций в нормальном режиме работы:

Минимальное значение сопротивления Rн,min, измеряемое защитами выключателей постов секционирования в нормальном режиме работы:

Пост секционирования А.

Пост секционирования Б.

Минимальное значение сопротивления Rн,min, измеряемое защитами выключателей пунктов параллельного соединения в нормальном режиме работы:

Выбор уставок защит производится на основе сравнения параметров нормального режима при максимальных нагрузках и установившегося режима короткого замыкания в заданной точке тяговой сети. В основе выбора лежат нормативные требования по обеспечению показателей устойчивости функционирования защиты от коротких замыканий.

Уставка срабатывания определяется для каждого фидера, при данных расчетах принято допущение, что параметры первого и второго пути одинаковы. Поэтому уставки будут определяться для одного фидера тяговой подстанции Яя питающего межподстанционную зону Яя – Ижморская. Также рассчитываем уставки срабатывания защит для фидеров поста секционирования, а именно для фидера С2 и С4.

1.4.2   Расчет максимальной токовой защиты

Уставка срабатывания максимальной защиты Iу выбирается по условию

(1.24)

где  – коэффициент возврата реле, для цифровой защиты ЦЗАФ-3,3 принимаем равным 0,98;

 – коэффициент запаса, принимаем равным 1,1.

Для фидера тяговой подстанции Яя ток уставки срабатывания равен:

Принимаем ток уставки равный 4400 А.

Для фидера тяговой подстанции Ижморская ток уставки срабатывания равен:

Принимаем ток уставки равный 4400 А.

Для фидера 2 поста секционирования ток уставки срабатывания равен:

Принимаем ток уставки равный 2200 А.

Для фидера 4 поста секционирования ток уставки срабатывания равен:

Принимаем ток уставки равный 2250 А.

Выбранные уставки проверяются по чувствительности к коротким замыканиям в конце зоны защиты по формуле

(1.25)

где  –наименьшее значение тока, при коротком замыкании в конце зоны защиты или зоны резервирования, выбирается по данным программы Кортэс.

Для фидера тяговой Яя подстанции:

Для фидера тяговой подстанции Ижморская:

Для фидера 2 поста секционирования:

Для фидера 4 поста секционирования:

1.4.3   Расчет защиты по сопротивлению

При использовании первой ступени защиты как основной выдержка времени не применяется, а уставку срабатывания Ry выбирают по условию

(1.26)

где  – отношение наименьшего допустимого напряжения Uн,min к максимальному току Iн,max в нормальном режиме, выбирается по данным программы Кортэс;

 – коэффициент адаптации, принимаем равный 1;

 – коэффициент запаса, принимаем равным 1,3;

 – коэффициент возврата, принимаем равным 0,8.

Для фидера тяговой подстанции Яя сопротивление уставки срабатывания равно:

Принимаем сопротивление уставки равным 0,72 Ом.

Для фидера тяговой подстанции Ижморская сопротивление уставки срабатывания равно:

Принимаем сопротивление уставки равным 0,72 Ом.

Для фидера 2 поста секционирования сопротивление уставки срабатывания равно:

Принимаем сопротивление уставки равным 1,32 Ом.

Для фидера 4 поста секционирования сопротивление уставки срабатывания равно:

Принимаем сопротивление уставки равным 1,32 Ом.

Выбранные уставки проверяются по чувствительности к коротким замыканиям в конце зоны защиты по формуле

(1.27)

где  – наибольшее значение сопротивления, при коротком замыкании в конце зоны защиты или зоны резервирования, выбирается по данным программы Кортэс.

Для фидера тяговой подстанции Яя:

Для фидера тяговой подстанции Ижморская:

Для фидера 2 поста секционирования:

Для фидера 4 поста секционирования:

1.4.4   Расчет направленной защиты по приращению тока

Данная защита не имеют явно выраженной зоны действия. Она может использоваться только совместно с защитами, реагирующими на величину тока или сопротивления петли короткого замыкания как блокировка для улучшения отстроенности от параметров нормального режима.

Уставка срабатывания  определяется по формуле

(1.28)

где  – коэффициент запаса, принимаем равным 1,25;

 – наибольшее приращение тока в нормальном режиме, для электровозов ВЛ 10 и ВЛ 11 принимаем 1300 А.

Для фидера тяговой подстанции Яя ток уставки равен:

Принимаем ток уставки равным 1650 Ом.

Для фидера тяговой подстанции Ижморская ток уставки равен:

Принимаем ток уставки равным 1650 Ом.

Для фидера 2поста секционирования ток уставки равен:

Принимаем ток уставки равным 1650 Ом.

Для фидера 4 поста секционирования ток уставки равен:

Принимаем ток уставки равным 1650 Ом.

Выбранные уставки проверяются по чувствительности к коротким замыканиям по формуле

(1.29)

где  –минимальное приращение тока при коротком замыкании, выбирается по данным программы Кортэс;

 – коэффициент снижения приращения тока короткого замыкания при наличии значительной нагрузки в момент, предшествовавший повреждению контактной сети, принимаем равным 0,8.

Для фидера тяговой подстанции Яя:

Для фидера тяговой подстанции Ижморская:

Для фидера 2 поста секционирования:

Для фидера 4 поста секционирования:

1.4.5   Расчет направленной защиты по критической скорости нарастания тока

Данная защита так же как и предыдущая не имеет явно выраженной зоны действия. Она может использоваться только совместно с защитами, реагирующими на величину тока или сопротивления петли короткого замыкания как блокировка для улучшения отстроенности от параметров нормального режима.

Скорости изменения тока в нормальном режиме и при коротком замыкании принимаются на основании опытных данных конкретного участка.

Скорость изменения тока при коротком замыкании превышает, как правило, от 90 до 100 А/с, а в нормальном режиме обычно ее значение меньше чем от 60 до 80 А/с. Однако в нормальном режиме бывают случаи, когда значение этой скорости существенно возрастает. Такое явление имеет место при проезде воздушных промежутков (1000-1500 А/с), при пуске электропоездов (80-300 А/с), после отрыва токоприемников от контактного провода и последующего его касания при больших скоростях движения.

В связи с тем что на данном участке находится остановочная площадка, где происходит остановка электропоездов, то принимаем скорость изменения тока при коротком замыкании равным 300 А/с. И соответственно ток уставки 300 А/с.

Результаты расчета всех остальных тяговых подстанций и постов секционирования приведены в таблицах 15, 16 и 17.

1.4.6   Расчет защиты минимального напряжения

Защита минимального напряжения может использоваться на постах секционирования и пунктах параллельного соединения. Она может устанавливаться также на перегоне при воздействии на короткозамыкатель или при условии передачи информации на смежные подстанции или пост секционирования по каналам телемеханики.

Уставка срабатывания  определяется по условию (1.8):

Для фидера 2 и 4 поста секционирования напряжение уставки равно:

Диапазон напряжения при котором срабатывает ЦЗАФ-3,3 от 30 до 1000 В, поэтому принимаем напряжение уставки защиты для постов секционирования равную 1000 В. При этом зона действия защиты уменьшена и будет являться ближним резервом.

Таблица 15 – Результаты расчета уставок максимальной токовой защиты

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5