Тяговые подстанции переменного тока

Для защиты фидеров контактной сети применяется двухступенчатая электронная защита, срабатывание которой зависит не только от величи­ны тока короткого замыкания, но и от напряжения в месте установки защиты и угла сдвига между векторами тока и напряжения, дополненная токовой отсечкой и телеблокировкой.

Первая ступень защиты состоит из измерительного органа пол­ного сопротивления, а вторая ступень — из измерительного орга­на полного сопротивления и фазового блокирующего органа.

Первая ступень защиты — ненаправленная дистанционная защита без выдержки времени, защищающая (80 85) % зоны подстанция—пост секционирования и посылающая сигнал на запуск телеблокировки.

Для двухпутных участков сопротивление срабатывания 1-й сту­пени защиты

(6.28)

для однопутных участков

где l₁ — расстояние между подстанцией и постом секционирова­ния, км; z₂₁ — сопротивление 1км петли «контактная подвеска— рельс» при работе одного пути двухпутного участка, Ом/км; z₁₁— то же при однопутном участке.

Полученное значение z проверяют по формуле

(6.29)

где К_в = 0,9; К_н = 1,2 1,3; U _{р min} — минимальное напряжение на шинах подстанции в нормальном режиме, 25 кВ; I_{р max} — макси­мальный ток питающей линии в нормальном режиме, А.

На двухпутных участках защита не должна действовать при про­текании по защищаемой линии (фидеру) тока со стороны соседней подстанции при близком коротком замыкании на соседнем фиде­ре. Указанное условие проверяют по выражению

(6.30)

где К_н = 1,2 1,3; U_{c 3} — согласно выражению (6.35); I_{к тах} — мак­симальный ток, протекающий через защищаемый фидер от соседней подстанции при близком коротком замыкании на соседнем фидере

(6.31)

где U_н —номинальное напряжение на шинах 27,5 кВ; z₂₂ — сопро­тивление 1км петли «контактная сеть—рельс» при параллельном соединении подвесок обоих путей, Ом/км;

l - расстояние между смеж­ными подстанциями, км; п — количество трансформаторов на сосед­ней подстанции (см.схему внешнего электроснабжения); z_c2 — сопро­тивление фазы энергосистемы, приведенное к напряжению 27,5 кВ

(6.32)

z_тр2 — сопротивление трансформатора соседней подстанции, приведенное к напряжению 27,5 кВ

(6.33)

В формулах (6.32) и (6.33):

S_K - мощность короткого замыкания на шинах первичного напря­жения тяговой подстанции в максимальном режиме, кВА; S_н.тр — но­минальная мощность главного понижающего трансформатора, кВА.

Если условие (6.30) не выполняется, сопротивление срабатыва­ния первой ступени защиты определяют по условию

(6.34)

Напряжение перевода защиты в режим отсечки

U_с.з = U_{к min} / К_н (6.35)

где К_н = 1,2 1,3; U_{к min} — минимальное напряжение на шинах под­станции при коротком замыкании на шинах поста секционирования:

при двухпутных участках

(6.36)

при однопутных участках

(6.37)

где z_тр и z_c берутся для режима минимального тока короткого замыкания.

Ускоренная токовая отсечка срабатывает при близких КЗ. Ток срабатывания ее должен быть большим из двух значений:

I_с.з1 = U_н1 I_{к max}; (6.38)

I_с.з2 = U_н2 I_{к max} / К_в; (6.39)

где К_н1 = 1,2 1,3; К_н2 = 1,1 1,2; К_в =1; I_{р max} – максимальный рабочий ток питающей линии (фидера).

В выражении (6.38) I_{к max} — максимальный ток при КЗ на шинах поста секционирования. При КЗ на шинах поста двухпутных участков

(6.40)

При однопутных участках

(6.41)

Вторая ступень — направленная дистанционная защита с выдержкой времени 0,5 с. На двухпутных участках сопротивле­ние срабатывания защиты принимают большее из полученных значений по выражениям (6.42) и (6.43):

- при узловой схеме питания

z_с.з2 = К_ч · 2(0,5 z₂₂ l ₁ + z₂₂ l ₂); (6.42)

- при раздельном питании двух путей

z_с.з2 = К_ч · z₂₂ l (6.43)

- на однопутном участке

z_с.з2 = К_ч · z₁₁ l

где К_ч — коэффициент чувствительности, равный 1,5; l ₁ — рас­стояние до поста секционирования, км; l ₂ — расстояние между по­стом секционирования и соседней подстанцией, км; l — расстоя­ние между соседними подстанциями, равное l ₁+ l ₂, км.

Уставки реле дистанционных защит определяют с учетом коэффи­циентов трансформации трансформатора тока K_I и напряжения К_U

z_у.ср = z_с.з2 K_I / К_U (6.44)