Цифровая защита фидеров контактной сети постоянного тока ЦЗАФ-33 кВ эффективность использования (стр. 7 из 16)
1.3.6 Защита по скорости нарастания тока
В электронных схемах в качестве датчика скорости нарастания тока используется тот же трансформатор с воздушным зазором в магнитопроводе TAV, а вместо реле тока используют реле напряжения на операционном усилителе с большим входным сопротивлением, выполняющее роль порогового элемента. Функциональная схема защиты (рисунок 10) содержит режекторный (заграждающий) фильтр ZF, реле напряжения (компаратор) KV, элемент удлинения сигнала (реле времени) KT и выходной орган ВО. Фильтр ZF и элемент удлинения сигнала КТ подавляют помехи, которые образуются за счет процессов коммутации в выпрямительных агрегатах и неидеального сглаживания выпрямленного тока сглаживающими устройствами тяговых подстанций.
При изменении в контактной сети величины тока в нормальном или в режиме к.з. в самый первый момент на вторичной обмотка трансформатора TAV возникает э.д.с. Напряжение уставки порогового элемента KV обозначим
. Если скорость нарастания тока в переходном процессе достаточно велика, то будет выполняться соотношения: 
(1.14) 
(1.15)где
– наибольшее значение э.д.с. на вторичной обмотке трансформатора в нормальном режиме; – наибольшее значение э.д.с. на вторичной обмотке трансформатора в режиме к.з.
Рисунок 10 – Функциональная схема защиты по скорости нарастания тока
В этом случае пороговый элемент KV переключается и через элемент КТ подается сигнал на выходной орган ВО, который осуществляет отключение выключателя Q. Элемент КТ удлиняет сигнал. поступивший от KV примерно на 1,6 мс.
Уставку срабатывания
выбирают по условию: 
(1.16)Коэффициент запаса kз принимают равным 1,1-1,3, коэффициент чувствительности должен быть не менее величин, указанных в таблице 15.
1.4 Расчет уставок защиты ЦЗАФ-3,3
1.4.1 Расчет параметров нормального режима
К расчетным параметрам нормального режима относят величины максимальных токов, минимальных значений напряжений и минимальных значений сопротивлений, измеряемых защитами фидеров тяговых подстанций и постов секционирования, а также защитами, установленными на пунктах параллельного соединения.
Максимальный ток фидера на подстанциях, постах секционирования и пунктах параллельного соединения вычисляют на основании данных о значениях пускового тока поезда максимальной массы и средних токах за время хода по межподстанционной зоне поездов максимальной и расчетной массы, определяемых на основании тяговых расчетов.
При отсутствии таких расчетов значение пускового тока Iтр (тока трогания) одного локомотива принимают по таблице 14. При кратной тяге значение пускового тока увеличивают пропорционально числу электровозов (секций) в поезде.
| Таблица 14 – Параметры электровозов | |||||
| Серияэлектровоза | Мощность часового режима, кВт | Мощность длительного режима, кВт | КПД | Пусковой ток, А | Ток ограничения, А |
| ВЛ8 | 4200 | 3760 | 0,89 | 2350 | 2320 (ОП1)1950 (ПП) |
| ВЛ10 | 5360 | 4600 | 0,90 | 2900 | 2780 (ОПЗ)2670 (ОП2)2480 (ОП1)2300 (ПП) |
| ВЛ11 | 8040 | 6900 | 0,88 | 4350 | 4080 (ПП) |
| ВЛ15 | 9000 | 8400 | 0,88 | 4600 | 4310 (ПП) |
На участке Тайга - Мариинск используются электровозы постоянного тока ВЛ10, ВЛ11 и 2 секции 2ВЛ10.
Средние по длине межподстанционной зоны эффективные токи Iг грузовых поездов максимальной и расчетной массы вычисляют по формуле:
(1.17)гдеwг — удельный расход электроэнергии на движение грузового поезда массой Qг , Вт·ч/(т·км);
Qг — масса грузового поезда, т;
v — средняя скорость движения грузового поезда массой Qг в межподстанционной зоне, км/ч;
Uэ — номинальное напряжение электровоза, принимаем равным
3000 В;
кэф — коэффициент эффективности тока поезда;
кз — коэффициент, учитывающий дополнительное электропотребление в зимних условиях (принимают равным 1,1);
кd — коэффициент, учитывающий соотношение между средним значением выпрямленного тока и действующим значением переменного тока (принимают равным 1);
кU — отношение действующего значения напряжения первичной обмотки трансформатора электровоза к среднему значению выпрямленного напряжения (принимают равным 1);
км — коэффициент мощности электровоза (принимают равным 1);
h — коэффициент полезного действия (принимают по таблице 14).
Допускается принимать значение удельного расхода электроэнергии на движение грузовых поездов wг равным, Вт·ч/(т·км), для типов профилей пути. Для участка Тайга - Мариинск принимаем wг=17 Вт·ч/(т·км), что соответствует холмистому профилю пути.
Значение коэффициента эффективности тока поезда кэф определяют по формуле:
кэф = 1 + 0,2 (1.18)
где — отношение времени хода поезда по зоне х ко времени его хода под током т ( = х / т ). Значение зависит от профиля пути и режима ведения поезда. Оно изменяется в пределах от 1,1 до 2,5 и принимается по данным тяговых расчетов. Наиболее распространенные значения от 1,2 до 1,4.
Принимаем 1,3.
кэф =1+0,2∙1,3=1,26
Масса 4000 т.
Масса 5800 т.
Масса 6500 т.
Расчетную величину максимального тока фидера подстанции Iн,mах вычисляют по формуле:
(1.19)где Iгр — средний ток грузового поезда расчетной массы, А;
Iгм,тр — ток трогания поезда максимальной массы, А;
Iгм — средний ток грузового поезда максимальной массы, А;
nэ — расчетное число поездов в расчетной зоне на одном пути;
nэ,гм — то же поездов максимальной массы. Значение nэ,гм принимается равным двум, если число поездов максимальной массы за сутки составляет от 5 до 25 % общего числа поездов и равным единице, если число поездов максимальной массы за сутки составляет менее 5 % общего числа поездов, принимаем равным 1;
к — коэффициент, равный единице при одностороннем питании и равный двум при двухстороннем питании контактной сети. Принимаем к = 2.Значение расчетного числа поездов nэ в расчетной зоне на одном пути принимают равным:
— для однопутных участков nэ = 4;
— для двухпутных участков
(1.20)где х — время хода поезда по расчетной зоне, мин;
— период графика (интервал попутного следования, принимаем 8 мин), мин;
— длина расчетной зоны, км;
v — средняя скорость движения, км/ч.
Рассмотрим расчет межподстанционной зоны Яя – Ижморская. На границах межподстанционной зоны расположены тяговые подстанции ЭЧЭ-311 Яя и
ЭЧЭ-312 Ижморская. В середине межподстанционной зоне расположены пост секционирования ПС Почитанка, так же установлены пункты параллельного соединения ППС расположенные на 3028 и 3037 км.
Длина межподстанционной зоны составляет 17,1 км. На рисунке 11 представлена расчетная схема межподстанционной зоны.
Рисунок 11 – Расчетная схема межподстанционной зоны
Значение расчетного числа поездов nэ в расчетной зоне на одном пути принимают равным:
Расчетное значение максимального тока фидера тяговой подстанции:
Расчетное значение максимального тока фидера поста секционирования вычисляют по формуле:
(1.21)где — длина расчетной зоны, км;
АВ — расстояние между смежными подстанциями А и В, км;
n'э , n'э,гм — расчетные значения числа грузовых поездов и числа грузовых поездов максимальной массы в зоне защиты поста секционирования.
Для одностороннего питания принимают к=1, /АВ = 1. Для двухстороннего питания к = 2.
Расчетное значение максимального тока фидера поста
секционирования А:
Расчетное значение максимального тока фидера поста
секционирования Б:
Максимальный рабочий ток пункта параллельного соединения вычисляют при условии, что возле него трогается поезд расчетной массы, при этом соседние пути полагают незагруженными:
(1.22)где n — число путей с включенной под напряжение контактной сетью, принимаем равным 2.
