Определение способа защиты и состава защит

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Шифр задания – 1.

Таблица 1

Токи короткого замыкания на вводах подстанции, кА

Режим ЭС	Обозначение	Ток КЗ
Максимум		4,1
Минимум		1,3

Таблица 3

Параметры устройств тягового электроснабжения

Наименование	Обознач.	шифра задания

Вид тяговой сети	-	ТП
Расстояние, км	L₂₁
L₁
L₂₂
Рабочий ток, А	ввода в РУ 27,5 кВ	I_{РУ, раб}, _max
фидера подстанции	I_{П, раб}, _max
фидера ПС	I_{ПС, раб}, _max
ППС	I_{ППС, раб}, _max
Трос груп. заземления	-	АС-95
Удельные сопротивления тяговой сети, Ом/км	z₁₁	0,515 е ^j⁷¹
z₂₁	0,470 е ^j⁷¹
z₂₂	0,301 е ^j⁷⁵
z _-1,2	0,336 е ^j⁶⁵
z'_p,2	0,139 е ^j⁸⁶

Таблица 4

Параметры понижающего трансформатора

Наименование	Обозначение	Четвертая цифра шифра задания

Тип трансформатора	-	ТДТНЖ 40000/220 У1
Схемы соединения обмоток	-	Уo/Д/Д
Мощность, МВА	S_N
Регулирование высшего напряжения, %	∆U_a	±12
Напряжения обмоток, кВ	номинальное	U_{B, N} U_{C, N} U_{H, N}	27.5 11.0
максимальное	U_{B, max} U_{C, max} U_{H, max}	28.9 12.0
минимальное	U_{B, min} U_{C, min} U_{H, min}	26.2
Напряжения опыта КЗ, % для	среднего напряжения	u_k_,ВС u_,ВН u_k_,СН	12.0 20,0 6,5
максимального регулируемого напряжения	u_k_{, В}_C_{, +РО} u_k_{, ВН, +РО}	13,4 20,4
минимального регулируемого напряжения	u_k_{, В}_C_{, -РО} u_k_{, ВН, -РО}	11,4 19,5
Потери, кВТ	опыта КЗ	P_КЗ
опыта ХХ	P_XX
Относит. сопротивл.	X^*_{в(1), В}	0.24

Q₆

Q₈

Q₂

Q₄

Q₇

Q₅

Q₃

Q₁

Q₉

K₅

Рис.1 Схема тяговой сети

Формирование расчетных схем

Расчетная схема формируется из заданной (см. рис.1) путем выбора состояния выключателей и точки КЗ. В упрощенных расчетах и для простых защит ограничиваются несколькими схемами, в которых не требуется отдельно учитывать взаимную индуктивную связь между тяговыми сетями двух путей. Действующие нормативы определяют 24 расчетные схемы, приводимые для трех способов питания межподстанционной зоны: раздельного, узлового (с постами секционирования) и параллельного (с постами секционирования и пунктами параллельного соединения). Для рассматриваемого варианта расчетные схемы видоизменяются (рис.2,3). Схемы, возникающие после отключения ППС, обозначены индексом “к”, а соответствующие режимы названы консольными. Для других вариантов расчетные схемы разрабатываются самостоятельно

Рис.2. Расчетные схемы для определения аварийных параметров:

а – для фидеров тяговой подстанции; б – для фидеров поста секционирования

Рис. 3 Расчетные схемы и схемы замещения тяговой сети: а - расчетные схемы для пункта параллельного соединения; б - схема замещения тяговой сети при двухстороннем питании точки КЗ через общее сопротивление

Определение способа защиты и состава защит

На высокой стороне используются защиты.

Токовая отсечка

Токовая отсечка – разновидность токовой защиты, позволяющая обеспечить быстрое отключение КЗ.

Токовые отсечки (ТО) подразделяются на

– отсечки мгновенного действия;

– отсечки с выдержкой времени (0,3...0,6 с).

Селективность токовых отсечек достигается ограничением их зоны работы.

Величина тока КЗ, протекающий по линии, зависит от места повреждения:

(5.1)

где E_C – ЭДС системы;

X_C – сопротивление системы;

X_WK – сопротивление линии до точки КЗ;

X_Y – удельное сопротивление линии;

L_K – длина от начала линии до места КЗ.

Рис. 5

Для обеспечения селективности ток срабатывания защиты I_C_.З > I_КЗ1 – тока КЗ на шинах противоположной подстанции.

Токовые отсечки применяются как в радиальных сетях с односторонним питанием, так и в сети, имеющей двустороннее питание.

Токовые отсечки мгновенного действия являются самой простой защитой. Быстрота их действия в сочетании с простотой схемы и обслуживания составляет важное преимущество этих защит.

Недостатками мгновенной отсечки являются: неполный охват зоной действия защищаемой линии и непостоянство зоны действия под влиянием сопротивлений в месте повреждения и изменений режима системы, однако последнее не оказывает существенного влияния в мощных энергосистемах.

Отсечка с выдержкой времени срабатывания позволяет обеспечить достаточно быстрое (около 0,5с) отключение повреждений на защищаемой линии. Сочетание отсечек и МТЗ позволяет получить трёхступенчатую защиту, которая во многих случаях успешно заменяет более сложные защиты.

Максимальная токовая защита (МТЗ ПГ) на стороне ВН, обладающая необходимой чувствительностью к КЗ на стороне СН и НН и отключающая трансформатор со стороны всех напряжений.

Принцип действия МТЗ аналогичен принципу действия токовой отсечки. В случае повышения силы тока в защищаемой сети защита начинает свою работу. Однако, если токовая отсечка действует мгновенно, то максимальная токовая защита даёт сигнал на отключение только по истечении определённого промежутка времени, называемого выдержкой времени. Выдержка времени зависит от того, где располагается защищаемый участок. Наименьшая выдержка времени устанавливается на наиболее удалённом от источника участке. МТЗ соседнего (более близкого к источнику энергии) участка действует с большей выдержкой времени, отличающейся на величину, называемую ступенью селективности. Ступень селективности определяется временем действия защиты. В случае короткого замыкания на участке срабатывает его защита. Если по каким-то причинам защита не сработала, то через определённое время (равное ступени селективности) после начала короткого замыкания сработает МТЗ более близкого к источнику участка и отключит как повреждённый, так и свой участок.