Расчет электронных защит фидеров 27.5 кВ контактной сети тяговых
подстанций
Защита фидера контактной сети тяговой подстанции является
двухступенчатой.
При расчете используются следующие значения удельных сопротивлений
тяговой сети:
Z11- полное удельное сопротивление тяговой сети однопутного участка,
Ом/км;
Z21- полное удельное сопротивление тяговой сети однопутного пути
двухпутного участка при отсутствии тока в контактной сети соседнего
пути, Ом/км;
Z22- полное удельное сопротивление тяговой сети однопутного пути
двухпутного участка при одинаковых по величине и направлению токах в
контактной сети обоих путей, Ом/км.
Значения этих сопротивлений приведены в табл. 1.13
Таблица 1.13
Удельные сопротивления тяговой сети
1.5.6.1 Дистанционная ненаправленная защита
Является первой ступенью защиты ДС-1 отключает без выдержки времени к.з.
в пределах 80-85 % зоны подстанция-пост секционирования. Для исключения
ложных действий первой ступени защиты из-за значительного снижения
напряжения при к.з. на сложном пути предусмотрен автоматический перевод
датчика ДС-1 в режим датчика тока.
В этих случаях, т.е. при значительном снижении напряжения, поступающего
от трансформатора напряжения, ток в схеме ДС-1 определяется
стабилизированным напряжением Uст, в связи с чем ДС-1 превращается в
датчик тока.
Так как первая ступень защиты имеет собственное время срабатывания 30 (
60 мс., то с целью уменьшения времени отключения к.з., сопровождающихся
большим током, дополнительно применена еще ускоренная токовая отсечка
(УТО), имеющая собственное время срабатывания 5 ( 10 мс.
Вторая ступень защиты, защищая зону до шин смежной подстанции,
представляет собой дистанционную направленную защиту с выдержкой времени
0.4 ( 0.5 с. В этой ступени используется датчик полного сопротивления
ДС-2 с круговой характеристикой радиусом, равным сопротивлению
срабатывания второй ступени, и фазовый орган ФТН, который обеспечивает
срабатывание второй ступени в заданном диапазоне углов (45 ( 95().
Первичное сопротивление срабатывания защиты выбирается наименьшим из
следующих трех условий:
а) по условию селективной работы с защитами фидеров поста
секционирования
Zс.з.=(0.8 -0.85)*Z11* l /2;
(1.55)
где l=50 км – расстояние до смежной подстанции.
Zс.з.=0.85*25*0.42=8.925 Ом.
б) по условию селективности к максимальному току нагрузки фидера
Zс.з.= Uр.мин ,
(1.56)
Кн*Iн.max
где Uр.мин – минимальное напряжение на шинах подстанции в рабочем режиме
(Uр.мин=25кВ);
Кн=1.2 – 1.3 – коэффицент надежности;
Iн.max – максимальный ток нагтузки фидера подстанции, кА.
Zс.з.=25000 / (1.2*500)=41.7 Ом.
в) по условию селективности к максимальному току подпитки от соседней
подстанции Б при к.з. на соседнем фидере
Zс.з.= Uс.з. ,
(1.57)
Кн*Iк.max.Б
где Uс.з.-напряжение перевода защиты в режим токовой отсечки.
Uс.з.=Uк.мин / Кн , (1.58)
где Uк.мин – минимальное напряжение на шинах подстанции при к.з. на
шинах поста секционирования.
Напряжение Uк.мин определяется по формуле:
Uк.мин=Uном*Z11*l1 / (4*(X(c.мин.а+Xп.т.)+Z11*l1), (1.59)
где Uн – номинальное напряжение 27.5 кВ;
l1 – расстояние до поста секционирования;
X(с.мин.а – сопротивление питающей системы подстанции А для минимального
режима работы, приведенное к напряжению 27.5 кВ, Ом;
X(с.мин.а= Xс.мин.а*(Uном / Uc)2 ; (1.60)
Xс.мин.а – минимальное сопротивление системы;
Xп.т. – сопротивление понижающего трансформатора, приведенное к
напряжению 27.5 кВ, Ом;
Xп.т= uк.п.*U2ном / (100*Sп.т.) ;
(1.61)
Sп.т – номинальная мощность понижающего трансфор- матора, МВ*А;
Iк.max.Б – максимальный ток подпитки от соседней подстанции;
Iк.max.Б=Uном / (4 X(с.макс.Б+2 Xп.т.*Z22*l); (1.62)
X(с.макс.Б – сопротивление питающей системы соседней подстанции для
максимального режима работы, приведенное к напряжению 27.5 кВ, Ом.
X(с.мин.а=25*1.2 *(27.5/ 115*)2=1.72 Ом ,
Xп.т= 17*27.52 / (100*40)=3.21 Ом ,
Uк.мин=27.5*0.55*25 / (4*(1.72*3.21)+0.55*25=11.3 кВ,
Uc.з.=11.3 / 1.25 =9.04 кВ,
Iк.max.Б= 27.5 / (4*0.8*1.43+2*3.21+0.55*50)=0.714 кА,
Zс.з.=9.04 / (1.25*0.714)=10.1 Ом.
Окончательным сопротивлением срабатывания Zс.з. является наименьшее из
трех значений. Выбираем:
Zс.з.=8.93 Ом.
Сопротивление, напряжение и ток срабатывания электронных защит
определяем по формулам
Zс.р.= Zс.з.*Ктт / Кт.н.
(1.63)
Uс.р.= Uc.з. / Кт.н.
(1.64)
Iс.р.= Ic.з. / Кт.н.
(1.65)
где Кт.т.- коэффицент трансформации трансформатора тока;
Кт.н.- коэффицент трансформации трансформатора напряжения.
Zс.р.=8.93*120 / 275 =3.9 Ом ,
Uс.р.=9040 / 275 =32.9 В ,
Iс.р.=9040 / (8.93*120) =8.44 А.
1.5.6.2. Ускоренная токовая отсечка (УТО)
Первичный ток срабатывания ускоренной токовой отсечки Iс.з.УТО
выбирается наибольшим из 2-х, вычисленных по условиям:
а) по условию селективности работы с защитами поста секционирования:
Ic.з.=Кн*Iк.макс , (1.66)
где Iк.макс – максимальный ток к.з., протекающий через защищаемый фидер
подстанции при к.з. на шинах поста секционирования, кА:
Iк.макс.=Uном / (2 X(с.мин.а+Xп.т.+Z21*l1). (1.67)
Iк.макс.=27.5 / (2*1.72+3.21+0.42*25)=1.66 кА,
Ic.з.=1.25*1.66=2.075 кА.
б) по условию селективности максимальному току нагрузки фидера:
Ic.з.=Кн*Iн.макс .
(1.68)
Ic.з.=1.25*0.5=0.625 А.
Чувствительность УТО проверяется по условию
Кч= Iк.мин. > 2,
(1.67)
Iс.з.
где Iк.мин.- минимальный ток протекающий по выключателю при к.з. вблизи
установки защиты.
Кч= 2.512 / 1.66 =1.2
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
