Защита фидеров контактной сети тяговой подстанции и поста секционирования

Защита от токов короткого замыкания осуществляется с помощью селективных защит. Особенностью режима работы фидеров контактной сети переменного тока является, как

Защита фидеров контактной сети тяговой подстанции и поста секционирования

Курсовой проект

Транспорт, логистика

Другие курсовые по предмету

Транспорт, логистика

Сдать работу со 100% гаранией
тикой и фазовый орган ФТН, обеспечивающий срабатывание первой ступени в диапазоне углов 45-95°. Характеристика первой ступени представляет собой сектор с центром в начале координат комплексной плоскости сопротивлений.

Первая ступень защиты имеет "мёртвую зону" при К.З. вблизи поста секционирования. В этом случае значительно понижается напряжение на его шинах, которое становится недостаточным для срабатывания датчика ДС1.

В связи с этим первая ступень включает в себя также ускоренную токовую отсечку (УТО), которая является основной защитой при К.З. в пределах "мёртвой зоны". Характеристикой УТО является окружность с центром в начале координат комплексной плоскости сопротивлений.

Вторая ступень защиты - дистанционная ненаправленная защита ДС2- отключает с выдержкой времени 0,4-0,5с.К.З. в зоне, где не работает первая ступень защиты, а также осуществляет её резервирование в зоне работы первой ступени.

Таким образом, защита второй ступени ДС2 распространяется на весь участок поста секционирования и подстанцией, являясь при этом основной для участков, находящихся между концом первой ступени и шинами смежной подстанции.

Характеристика второй ступени защиты на комплексной плоскости сопротивлений имеет вид окружности, центр которой совпадает с началом осей координат.

При снижении напряжения на шинах поста секционирования ненаправленная дистанционная защита ДС2 автоматически переводится в режим токовой отсечки без выдержки времени, резервируя также при этом "мёртвую зону" первой ступени ДС1.

Общая характеристика электронной защиты фидера поста секционирования получается путём наложения характеристик первой и второй ступеней и является комбинированной.

Общая характеристика электронной защиты фидера поста секционирования получается путем наложения характеристик первой и второй ступеней, т.е. является комбинированной.

Диапазон уставок по сопротивлению:

ненаправленная дистанционная защита - 5-58 Ом

направленная дистанционная зашита - 6,8-63 Ом

Диапазон срабатывания по углу сдвига фаз направленных защит от 45-1+5 до 95-5+20

Диапазон уставок по току:

Дистанционные защиты 1 ступени - 1,7-20 А;

Дистанционные защиты 2 ступени - 1,6 - 15 А;

Ускоренные токовые отсечки - 1,8-25 А.

На основании вышерассмотренных общих сведений о защитах фидеров контактной сети тяговой подстанции и поста секционирования необходимо составить их функциональные схемы. Эти схемы должны содержать силовую коммутационную аппаратуру, трансформаторы тока и напряжения с промежуточными трансформаторами, измерительные, логические и выходные органы.

2. Расчёт уставок электронной защиты фидеров подстанции

 

2.1 Ненаправленная дистанционная защита ДС1

 

Первичное сопротивление срабатывания первой ступени- ДС1- определяется исходя из условия отстройки от К.З. на шинах поста секционирования:

 

Zсэ1=котс*| Zвх1 | = 0.8*12,7*ej*63.84=10,16*ej*63.84,

 

где котс- коэффициент отстройки ( меньше 1, так как применяется минимальное реле, срабатывающее при уменьшении сопротивления на его зажимах) Принимается равным 0,8-0,85 Zвх1- входное сопротивление при К.З. в конце защищаемой зоны, т.е. у шин поста секционирования.

Входное сопротивление Zвх1 определяется при К.З. в точке к1 (рис.1.3) и отключенном смежном пути:

 

Zвх= Z01*l2=0.508·еj*63.84·25=12,7·ej*63.84=5,599+j*11,399,

 

где Z01- сопротивление 1км тяговой сети одного пути двухпутного участка. Находится в соответствии с выражением

 

Z01= (r1kc+r2p) +j* (X1kc+X2pэ). Ом.

 

где составляющие соответственно активные и реактивные сопротивления контактной подвески и рельсовых путей. L2- расстояние от подстанции до поста секционирования.

Рис.2.1

 

Для первой ступени защиты должна быть обеспечена селективность по отношению к максимальному току "подпитки", протекающему через защищаемый фидер от смежной подстанции при К.З. на соседнем фидере (точка к4, см. рис.1.3)

Определим сопротивление 1 км тяговой сети одного пути двухпутного участка используя выражение (3):

 

Z01 = (0.159 + 0.065) + j· (0.276 + 0.18) = 0.224 + j0.456 = 0.508 еj*63.84 Ом/км

uксн =0.5* (uквн-си ксн-нн - uквн-нн) = 0.5. (10.5 + 6-17) = - 0.25%.

 

Итак, сопротивление тягового трансформатора, согласно выражению (9):

 

X m =10/75\100·27.52/25-0.25/100·27.52/25=3.176 Ом.

 

Сопротивление системы в режиме минимума, согласно выражению (8):

 

Xs min=U2н/Sкз min27.52/500=1.512 Ом

 

Тогда, сопротивление тяговой подстанции в режиме минимума энергосистемы, согласно выражению (7):

 

Zmin=2·j· (Xs min+Xm) =2·j· (1.512 + 3.176) = j·.9.376 = 9.376*ej·90 Ом.

Сопротивление 1 км тяговой сети двух путей двухпутного участка при параллельном соединении подвесок определим по формуле (6):

 

Z01= (0,159+0,065) +j* (0,276+0,180) =0,224+j*0,456 ом/км =0,508*ej63,84ом/км

Z02 = (0.159/2+0.065) +j (0.169+0.180) = 0.1446+j·0·349 = 0.3778-ej67·45" Ом.

 

Минимальное напряжение на шинах подстанции при коротком замыкании на шинах поста секционирования согласно выражению (5):

 

Ukmin= 27.5·0.3778·25/ 10.134+0.3778·25=13.266кВ.

 

Тогда напряжение срабатывания защиты, согласно выражению (4) будет равно:

 

Uсз=13.266/1.3=10.205кВ.

 

Величину сопротивления Zсз1, исходя из условия обеспечения селективности по отношению к максимальным токам подпитки от смежной подстанции определим по формуле:

 

Zсз1=Uсз1/kз*Ikmax, ом (10)

 

где "Ikmax" - максимальный ток, протекающий через защищаемый фидер от соседней подстанции А при коротком замыкании на соседнем фидере (точка к4), определим по формуле:

 

Ikmax =Uн/2*|ZпАmax+Z02*l|,A (11)

где ZпАmax - сопротивление подстанции А в режиме максимума энергосистемы.

 

ZПАmax=2·j· (Xsmax+Xm/2) = 2·j· (Uн2/Sкзmax+ Xm/2) = 2·j· (27.52/700 + 3.176/2) = j·5.337= 5.337ej90°ом.

 

Максимальный ток короткого замыкания, согласно выражению (11):

 

Ik max=Uн/2·|ZnAmax+Z02·l|=27.5·103/2· (5.337+0.3778·50) =567.549 A

 

Сопротивление срабатывания I ступени ДЗ, согласно выражению (10):

 

Zсз1=Uсз1/kз*Ikmax=10.205/ 1.2·567.549=0.015

 

За окончательное сопротивление принимаем 0.015

Выбранное сопротивление срабатывания Zсз1 проверяется на селективность по отношению к максимальным токам нагрузки фидера.

 

Zсз1≤ZH min/k3 где ZH min

 

- минимальное сопротивление нагрузки

 

ZH min = Up min /I H max=25/450= 0, 056 Zсз1=0,015≤0,056/1,2=0,047

 

k3 - коэффициент запаса =1.2-1.3, 0.0155 ≤ 0,047 - условие выполняется.

 

2.2 Ускоренная токовая отсечка (УТО)

 

Первичный ток срабатывания ускоренной токовой отсечки Iсз уто выбирается из условия отстройки от К.З. в конце защищаемой зоны, т.е. у поста секционирования:

 

Iсз утоз*Iкmax=1.2*1524,73= 1829,68А

 

где кз- коэффициент запаса, кз= 1,2-1,3; Ikmax- максимальный ток К.З., протекающий через защищаемый фидер подстанции при К.З. на шинах поста секционирования (точка к1, см. рис.1.3), смежный путь считается отключённым.

Ток

 

Ikmax= Uн/|Zпmax+ Z01*l1| = 27.5*103/|5,336 + 0.508 · 25| = 1524,73А

 

где Zпmax- сопротивление подстанции в режиме максимума

 

Zпmax=2*j* (Xsmax+ Xт/n);

Xsmax=27,52/700=1,080 ом

Zпmax=2*j* (1,080+3,176/2) =j*5,336=5,336ej90°ом.

 

Выбранное значение Iсз уто проверяется по условию селективности к максимальному нагрузочному току:

 

Iсз уто≥ кз*Iнmax.1829,68≥1,3*450=585.

 

Условие выполняется.

Затем проверяется чувствительность УТО:

 

кч=Ikmin/Iсз уто ≥2

 

где Ikmin-минимальный ток, протекающий по фидеру при К.З. непосредственно за выключателем ( точка к2, см. рис.2 )

Ток Ikmin определяется по выражению:

 

Ikmin=0,9*Uн/|Zпmin| = 0,9*27,5*103 /9,376=2639,718А

 

где Zпmin- сопротивление подстанции в режиме минимума энергосистемы. Определяется по формуле при n=1

 

Кч=Ikmin/Iсзуто=2639,718/1829,68=1,44

 

Условие кч≥2 не выполняется, значит требуется корректировка тока срабатывания УТО, исходя из выражения:

 

Iсзуто=Ikmin/2=2639,718/2=1319,859A

 

2.3 Вторая ступень дистанционная направленная защита ДС2

 

Первичное сопротивление срабатывания второй ступени выбирается исходя из минимального тока К.З. на шинах смежной подстанции точка к3, Zсэ11= кч*|Zkmax|, где кч- коэффициент чувствительности; Zkmax- максимальное сопротивление, замеряемое защитой при К.З. на ш

Похожие работы

< 1 2 3 >