Выбор уставок защит фидеров КС переменного тока

Рассмотрим 3-х ступенчатую дистанционную защиту для двухпутного участка с узловой схемой питания. В этом случае защиты устанавливаются на каждый фидер тяговой подстанции и на каждый фидер поста секционирования. Вначале рассмотрим принцип выбора уставок для фидеров тяговой подстанции.

1-я ступень дистанционной защиты. Уставка срабатывания этой ступени отстраивается от точки короткого замыкания на посту секционирования, и, следовательно, эта ступень защищает часть фидерной зоны между подстанцией и постом секционирования (приблизительно 0,8 от расстояния от подстанции до поста секционирования). Вблизи тяговой подстанции эта ступень также имеет мертвую зону, связанную с тем, что дистанционные защиты реагируют на замеряемое входное сопротивление в месте установки защит. При металлическом КЗ вблизи установки защит, остаточное напряжение будет весьма незначительным, и реле сопротивления не срабатывает. Для уменьшения времени срабатывания реле его характеристика на комплексной плоскости сопротивлений имеет ненаправленный вид (окружность) с центром в начале координат. Такая характеристика приводит к тому, что защита может излишне сработать от ближнего КЗ на смежном фидере (что классифицируется как неселективное срабатывание защиты). Для предотвращения неселективного действия защита может дополняться токовым органом, отстроенным от токов подпитки от смежной подстанции при КЗ на шинах рассматриваемой подстанции. Схема первой ступени дистанционной защиты показана на рис.13.5

2-я ступень дистанционной защиты. Эта ступень действует на всей фидерной зоне от рассматриваемой подстанции до поста секционирования. Характеристика такой защиты на комплексной плоскости представляет собой сектор окружности с центром в начале координат. Ограничивающие сектор линии проходят через начало координат и образуют два луча. Их положение задается углом по отношению к линии действительных значений комплексной плоскости (от линии активных сопротивлений). Поскольку уставка этой защиты выше, чем у первой ступени, то она может “захватить” значения пусковых режимов подвижного состава. Для отстройки от режимов нагрузки для этой ступени может вводиться ограничение по наименьшему углу срабатывания (путем поворота луча, ограничивающего сектор). Таким образом, данная ступень является направленной защитой и имеет либо “узкий” либо “широкий” сектор. Схема второй ступени дистанционной защиты представлена на рис.13.6.

3-я ступень дистанционной защиты. Эта ступень выполняет функции резервной защиты. Для части фидерной зоны от рассматриваемой подстанции до поста секционирования осуществляется ближнее резервирование действия защит 1-й и 2-й ступеней. Для точек короткого замыкания, возникающих на участке от поста секционирования до смежной подстанции, защита обеспечивает дальнее резервирование защит поста секционирования. Для реальных условий обеспечить полную зону дальнего резервирования зачастую представляется затруднительным, поскольку значение уставки может превысить значения нагрузочных режимов. Поэтому ограничиваются обеспечением дальнего резервирования на части участка. Характеристика срабатывания защиты представляет собой “узкий” сектор. Уставка по сопротивлению определяется по точке короткого замыкания на шинах смежной подстанции. Схема третьей ступени дистанционной защиты показана на рис.13.7.

Величина входного сопротивления, замеряемого защитами, зависит от схемы питания участка. По условиям эксплуатации эта схема может изменяться. На рис. 13.8 представлена часть из возможных схем питания. Полный набор схем приводится в руководящих указаниях по релейной защите систем тягового электроснабжения (2004 г.).

Для обеспечения быстродействующей защиты в зоне ближних коротких замыканий, где у 1-й ступени дистанционной защиты имеется мертвая зона, на фидере подстанции устанавливают токовую отсечку. Уставка срабатывания токовой отсечки отстраивается от токов короткого замыкания на шинах поста секционирования. Поэтому ее зона срабатывания ближняя часть фидерной зоны от рассматриваемой подстанции в сторону поста секционирования.

Максимальная токовая защита находит применение для защиты фидеров локомотивного депо. В этом случае длина защищаемой зоны относительно незначительна, а рабочие токи невелики.

Для улучшения селективности дистанционной защиты в режимах образования гололеда, приводящего к прерывистому токосъему, а также для улучшения отстройки от бросков намагничивания подвижного состава могут применяться различные виды торможения защит. В общем случае торможение заключается в увеличении уставки срабатывания защит под воздействием некоторой контролируемой или вычисляемой величины. Для защиты тяговых фидеров может использоваться торможение по 3-й гармонике. Такой вид торможения позволяет не отключать возникающие рабочие перегрузки, поскольку перегрузки создаются подвижным составом, ток которого имеет ярко выраженную 3-ю гармонику тока. Возможности такого торможения ограничены, во избежание отказа срабатывания защит при значительной остаточной нагрузке от электровозов при возникновении короткого замыкания в тяговой сети.

Второй вид торможения применяют на основании измерения содержания высших гармоник. При наезде на гололедное образование или при бросках тока намагничивания содержание высших гармоник больше, чем при коротком замыкании. Поэтому применение указанного вида торможения также повышает отстройку защит от рабочих режимов.

Для повреждений тяговой сети, связанных с падением контактного провода на шпальную решетку без касания рельсовых нитей, ожидаются большие значения активных сопротивлений. Для этих видов повреждений предусматривается 4-я, дополнительная зона срабатывания защиты, характеристика которой на комплексной плоскости примыкает к оси активных сопротивлений.

В последние годы получили применение защиты от перегрузки тяговой сети. Эффективность таких защит доказана на участках с гололедообразованием. Под контролем этих защит осуществляется плавка гололеда токами контактной подвески. Эта защита может служить также и для защиты тяговой сети от длительных перегрузок, и она также может рассматриваться как еще одна резервная ступень для очень тяжелых для релейной защиты видов повреждений. Например, удаленное короткое замыкание на трос группового заземления. Суть данной защиты заключается в моделирование процесса нагрева контактной подвески при известной температуре окружающей среды и измеренных токах защищаемого фидера. Как правило, такая защита имеет несколько выдержек времени, в зависимости от рассчитанной величины нагрева контактного провода.

Дата добавления: 2013-12-13