Содержание
Введение
1. Теоретический раздел. Анализ технической литературы и схем определения проходящих коротких замыканий
1.1 Анализ технической литературы, нормативных документов и базы федерального института промышленной собственности (ФИПС)
1.2 Анализ существующих решений определения проходящих коротких замыканий в тяговой сети переменного тока
1.2.1 Установка для испытания на наличие КЗ с применением токоограничительного резистора Rи, трансформатора напряжения ТН и реле напряжения РН
1.2.2 Указатель с испытательным трансформатором и резистором
1.2.3 Устройство ИКЗ на питающей линии контактной сети
2. Организационный раздел. Схема питания и секционирования контактной сети участка системы 27,5 кВ Суроватиха - Ройка - Горький Сортировочный и расстановка устройств контроля проходящих КЗ
2.1 Подключение ТН для определения наличия проходящего КЗ в контактной сети переменного тока
2.2 Действующая схема питания и секционирования контактной сети системы 27,5 кВ участка Суроватиха (ЭЧЭ-59) - Ройка (ЭЧЭ-58) - Горький Сортировочный (ЭЧЭ-8)
2.3 Расстановка устройств контроля проходящих КЗ в тяговой сети участка Суроватиха (ЭЧЭ-59) - Ройка (ЭЧЭ-58) - Горький Сортировочный (ЭЧЭ-8)
3. Технологический раздел. Схемное решение устройств контроля проходящих КЗ по остаточному и наведёному напряжению с использованием интеллектуального терминала ИнТер
3.1 Характеристика устройства ЦЗА -27,5 - ФКС
3.2 Система защит при использовании ЦЗА-27,5 - ФКС
3.3 Пост секционирования контактной сети переменного тока с интеллектуальными терминалами ИнТер
3.4 Принцип работы аппаратуры УККЗ
3.5 Принцип работы аппаратуры УПКЗ
3.6 Расчёты наведенного напряжения
3.6.1 Электрическое влияние. Однопутный участок с линией ДПР
3.6.2 Расчёт наведенного напряжения действующего участка контактной сети
3.7 Посты секционирования на участках с селективными и неселективными защитами
3.7.1 Устройство поста секционирования контактной сети переменного тока на выключателях с селективной защитой
3.7.2 Устройство поста секционирования контактной сети переменного тока на выключателях с неселективной защитой
3.7.3 Устройство поста секционирования контактной сети переменного тока на разъединителях с неселективной защитой
3.7.4 Пост секционирования на однофазных реклоузерах 25 кВ
3.7.5 Новейший алгоритм устройства автоматизации поста секционирования контактной сети переменного тока на разъединителях
4. Проектный раздел. Принципы автоматизации электроснабжения с устройствами контроля проходящих КЗ
4.1 Проектный вариант поста секционирования с терминалом ИнТер
4.2 Существующий вариант ПСК с защитой УЭЗФМ
4.3 Новый алгоритм автоматизации системы электроснабжения
4.4 Расчёт токов КЗ и проверка выбранного оборудования
4.4.1 Составление схемы замещения и расчёт тока КЗ
4.4.2 Проверка оборудования ПСК Окская на устойчивость
4.4.2.1 Термическая устойчивость
4.4.2.2 Электродинамическая устойчивость
4.5 Конструкция поста секционирования устройствами контроля проходящих КЗ
4.5.1 Конструкция установки и подключения ИнТер 27,5
4.5.2 Подключение устройства ИнТер-27,5-ФКС
5. Экономический раздел
5.1 Единовременные капитальные вложения
5.2 Затраты на эксплуатационную деятельность
5.2.1 Ежегодные затраты на текущий ремонт трансформатора напряжения
5.2.2 Ежегодные затраты на межремонтные испытания трансформатора напряжения
5.2.3 Ежегодные затраты на профилактический контроль, и опробование работы терминалов ИнТер
5.3 Расходы на аварийно - восстановительные работы
5.4 Расходы от задержек подвижного состава
5.5 Экономическая эффективность
6. Раздел по охране труда и технике безопасности
6.1 Меры безопасности при производстве работ по обслуживанию поста секционирования
6.2 Меры безопасности при эксплуатации низковольтных сетей измерительного оборудования поста секционирования
Заключение
Список литературы
Введение
Короткие замыкания (далее КЗ) в тяговой сети сопровождаются аварийными токами, которые могут привести к повреждению контактной подвески. Применение автоматического повторного включения (далее АПВ) значительно улучшает качество электроснабжения подвижного состава, но, к сожалению, ведет и к опасности пережогов проводов контактной сети при устойчивом повреждении.
Проведение контроля контактной цепи на наличие устойчивого (проходящего) перед разрешением действия АПВ устранит этот существенный недостаток.
Возникновение повреждений на питающей линии контактной сети в основном вызывается нарушением изоляции проводов. Ущерб составляется не только из стоимости повреждений контактной цепи и аппаратуры и работ по их восстановлению, но и задержки в движении поездов.
При повторном включении поврежденного участка контактной сети с нарушенной изоляцией может возникнуть пережог контактного провода, аварийно-восстановительные работы занимаю 3…6 часов.
Рассматривая анализ повреждений контактной сети по Трансэнерго (ТЭ) за 9 месяцев 2018 г. согласно системе КАС АНТ усмотрено, что количество повреждений, связанных с пережогом контактного провода или несущего троса составило 120 случаев, а это 30 % от общего числа, и разрушение изоляторов, что составило 62 случая, а это 16 % от общего числа отказов технических средств по ТЭ. На основании вышеуказанного, 46% отказов технических средств (182 случая) напрямую воздействуют на контактную подвеску.
В России активно (по мере финансирования) проводиться замена устаревших защит, без контроля наличия напряжения, на интеллектуальные терминалы ИнТер, которые открывают значимое превосходство аналого-
-цифровой технологии в устройствах электроснабжения Российских железных дорог.
1. Теоретический раздел. Анализ технической литературы и схем определения проходящих коротких замыканий
1.1 Анализ технической литературы, нормативных документов и базы федерального института промышленной собственности (ФИПС)
Анализ показал, что в настоящий момент аварийные ситуации на контактной сети переменного тока показывают, что время отсутствия напряжения на питающей линии контактной сети проходящих КЗ составляет 5…7 с. Вышеуказанный факт указывает на необходимость рационализировать существующие схемы автоматизации электроснабжения тяговой сети. Задача состоит в том, чтобы определять наличие проходящих и с минимальной выдержкой времени вводить АПВ питающих линий контактной сети.
Также был проведен поиск патентов на изобретения и полезные модели на сайте Федерального института промышленной собственности http://new.fips.ru/elektronnye-servisy/informatsionno-poiskovaya-sistema/и найдены следующие патенты:
- Пост секционирования контактной сети переменного тока: патент на полезную модель № 172099 РФ. / Герман Л.А., Субханвердиев К.С. Приоритет от 21 февраля 2017 г.;
- Устройство неселективной защиты выключателя тяговой подстанции переменного тока: патент на полезную модель № 172397 РФ. (51) МПКH02H 3/00 (2006.01)G01R 31/42 (2006.01) / Герман Л. А. [и др.]. Приоритет от 13 февраля 2017 г.;
- Способ частично неселективной защиты тяговой сети переменного тока: № 2647108(51) МПКB60M 3/00 (2006.01)G01R 31/02 (2006.01)G01R 31/08 (2006.01)/ Герман Л. А. [и др.]. Приоритет от 21.09.2016 г.;
- Способ частично неселективной защиты тяговой сети переменного тока: № 264710(51) МПКB60M 3/00 (2006.01)G01R 31/02 (2006.01)G01R 31/08 (2006.01) / Герман Л. А. [и др.]. Приоритет от 21.09.2016 г.;
- Пост секционирования контактной сети переменного тока: патент на полезную модель № 160050 РФ. / Герман Л. А. [и др.]. Приоритет от 28 октября 2015 г.;
- Устройство контроля короткого замыкания в контактной сети: патент на полезную модель № 2365929 РФ. /Герман Л.А., Герман В.Л. Приоритет от 24 марта 2008 г.
В ходе изучения литературы выясняется, что основным недостатком существующей схемы автоматизации электроснабжения является не установка трансформаторов напряжения на питающих линиях тяговых подстанций, что влечет финансовые затраты. Данных затрат можно избежать, если перенести функцию определения устойчивого короткого замыкания на пост секционирования. Это обусловлено тем, что в настоящее время посты секционирования в типовом исполнении выпускаются с уже установленными трансформаторами напряжения.
1.2 Анализ существующих решений определения проходящих коротких замыканий в тяговой сети переменного тока
1.2.1 Установка для испытания на наличие КЗ с применением токоограничительного резистора Rи, трансформатора напряжения ТН и реле напряжения РН
Известно несколько видов испытательных установок, предназначенных для этой цели. Принцип действия одной из них и возможность применения подобной установки для целей определения наличия повреждения в тяговой сети переменного тока, не прибегая к АПВ, разберем ниже.
Сама испытательная установка образована сопротивлением Rи, трансформатором напряжения ТН и реле максимального напряжения РН.
Показателем повреждения на линии служат величина напряжения в контактной сети во время испытания, которое может изменяться между двумя крайними значениями: - максимальным и минимальным. Минимальное будет при глухом у подстанции в точке К1. При этом
Upmin = 0.
Максимальное напряжение в сети при испытании будет, когда нет ни остаточной нагрузки, ни короткого замыкания.
Upmах=U
Все промежуточные значения будут определять или наличие на линии в более далеких, чем К1 точках или же присутствие на линии большой нагрузки. Если величина напряжения Up такова, что она заведомо больше, чем максимально возможное значение его при в удаленной точке К2. то тогда, имеет смысл допустить повторное включение силового выключателя. В этом случае реле напряжения срабатывает и, отключая установку, разрешает работу АПВ отключившейся питающей линии. Если же величина Up меньше, чем значение его при повреждении в удаленной точке, то испытательная установка автоматически отключается и затем дает еще две попытки включения в течение выбранного интервала времени (обычно 1…2 мин).
Принципиальная схема (рисунок 1.1) оборудования трех питающих линий [1] установкой для испытания на наличие короткого замыкания:
Рисунок 1.1 - Принципиальная схема с сопротивлением Rи, ТН и РН Где QSn1, QSn2, QSn3 - разъединители испытательной установки; ШИ - шина испытательной установки; Rи - испытательное сопротивление; U - Напряжение на шинах подстанции; Up - напряжение контактного провода во время испытания; Ip - испытательный ток; ТН - трансформатор напряжения испытательной установки; РН - реле напряжения; Q1, Q2 - выключатели питающих линий Л1 и Л2.
Если же и эти попытки не дают увеличения значения напряжения Up, то испытательная установка блокирует действие АПВ отключившейся линии, и об этом подается сигнал на пульт управления подстанции, а если она теле механизирована, то на диспетчерский пункт. Сама же установка приводится в исходное положение и готова к обслуживанию оставшихся неповрежденными питающих линий. замыкание ток выключатель
Применение установки на питающих линиях 27,5 кВ электрических железных дорог представляется, в свете сказанного, возможным и весьма полезным, так как сокращает ненужное число включений выключателя питающей линии и тем самым предупреждает возможность развития аварий. Но рассмотренная выше установка, требует устанавливать трансформатор напряжения, испытательный резистор, испытательную шину, что значительно удорожает затраты, а также данный метод не учитывает разветвленность контактной сети, наличии наведенного напряжения.
1.2.2 Указатель с испытательным трансформатором и резистором
Традиционно применяются испытательные устройства с испытательным резистором. Однако они себя не оправдали при разветвленной контактной цепи, большой протяженности питающих кабелей и наличии между смежными распределительными устройствами компенсационных установок, которые при исчезновении автоматически не отключаются.
На основе традиционных устройств с испытательным резистором было разработано испытательное устройство с трансформатором.
К новому устройству предъявляются следующие требования:
- уменьшение выделения мощности в испытательном устройстве на протяжении процесса испытания;
- исключение ошибочных вариантов или сокращение их количества;
- нечувствительность к изменению состояния коммутирующих элементов;
- возможность предварительного учета экстремальных ситуаций, например, многопутного развития на станциях, очень длинных питающих или других кабелей, компенсационных установок, подключаемых к распределительным электроустановкам не через включающие устройства, наличие большого количества трансформаторов, предназначенных для обогрева стрелочных переводов, или других эксплуатационных средств, работающих на холостом ходу.