Высота подвески линии ДПР b= 8м, контактной сети c= 6,3 м расстояние между линией ДПР и отключенной КС а=7,8м, UДПР=27,5кВ, kЭ=0,4, линии расположены параллельно относительно земли и друг друга.
,
Исходя из расчётов видно, чем дальше линия ДПР под нагрузкой от отключенной КС, тем меньше воздействующее электромагнитное влияние на отключенную токоведущую часть.
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
Участок с постом секционирования на выключателях и с селективной защитой (рисунок 3.10), при КЗ в любой точке меж подстанционной зоны аварийно отключаются одна питающая линия Q тяговой подстанции (ТП) и одна питающая линия поста секционирования. После этого при проходящем терминал «ИнТер» с помощью трансформатора напряжения ТН фиксирует отсутствие на отключенном участке и дает команду на основное (штатное) АПВ аварийно отключенного питающей линии контактной сети тяговой подстанции [22]. Затем включается аварийно отключенная питающая линия контактной сети ПС по зависимому АПВ с помощью трансформатора напряжения ТН ПС со временем tАПВ = 0,5 с. Необходимость времени основного АПВ составляет 4… 6 с диктуется следующим. Известны из практики случаи заезда токоприемника на воздушный промежуток, заземленный с другой стороны для производства работ на контактной сети. В этом случае существует на время прохода воздушного промежутка (0,5… 1 с). Кроме того, в общем случае также известно по опыту эксплуатации, что с увеличением времени АПВ повышается вероятность успешного АПВ. Этим определяется и оправдывается время основного АПВ = 4…6 с, много десятилетий работающего на питающих линиях контактной сети. Время АПВ по смежным питающим линиям должно отличаться на 0,3…0,5 с для снижения воздействия на аккумуляторную батарею. Развитие тяжеловесного и скоростного движения на отечественных дорогах предъявляет новые требования к работе АПВ питающих линий контактной сети. Электровозы типа ВЛ80С при снятии напряжения с контактной сети работают в режиме выбега и команда на отключение силовой схемы и схемы собственных нужд подается от реле оборотов фазорасщепителя через 0,8…2 с (в последних сериях заменено на реле напряжения обмотки собственных нужд электровоза). Поэтому для исключения разбора схемы электроподвижного состава необходимо быстродействующее АПВ со временем срабатывания 0,5 с. Быстродействующее tАПВ = 0,5 с необходимо, прежде всего, для участков с подъемами более 6 ‰, по которым движутся грузовые поезда массами более 6000 т, чтобы за время АПВ, при проходящих, схема ЭПС не разбиралась. В противном случае (даже при основном АПВ в 4…6 с) схема ЭПС поезда повышенной массы и длины разбирается. Чтобы восстановить тяговый режим, необходимо 1…2 мин. За это время поезд массой свыше 6 тыс. т на подъеме более 6 ‰ может остановиться с вытекающими негативными последствиями. В этом случае БАПВ со временем 0,5 с исправит ситуацию для грузовых ЭПС (например, для распространенных ВЛ80С), так как за указанное время схема ЭПС не успеет разобраться.
Таким образом, БАПВ питающих линий контактной сети при проходящих в контактной сети обеспечивает нормальную работу ЭПС в штатном режиме. К сожалению, на ЭПС без фазорасщепителей (локомотивы серии ЭП1, высокоскоростной электропоезд «Сапсан» и др.) при снятии напряжения с контактной сети схема быстро разбирается (менее чем за 0,2 с). Поэтому в таких случаях БАПВ не применяют. Предложение здесь одно -- на новом ЭПС следует
Рисунок 3.10 - ПСК на выключателях с селективной защитой
3.7.2 Устройство поста секционирования контактной сети переменного тока на выключателях с неселективной защитой
Известен недостаток работы участка с селективными защитами -- 15 % зоны вблизи тяговых подстанций и ПС отключаются с выдержкой времени 0,3…0,5 с [9]. Следовательно, в этих зонах существует вероятность пережога контактной подвески. Поэтому в Руководящих указаниях по релейной защите систем тягового электроснабжения предлагается для исключения пережога переходить на неселективный способ работы релейной защиты [23]. В них также указано, что надо установить нулевые выдержки времени на всех защитах, не изменяя остальные уставки, рассчитанные для варианта с селективными защитами. Такой вариант неселективных защит выполнен на Южном ходу Горьковской дороги с ПС на масляных выключателях, и его реализация стала возможной лишь при надежном отключении на шинах смежной подстанции. Эти участки работают следующим образом. При КЗ в любой точке отключаются все четыре выключателя Q смежных тяговых подстанций, далее в бестоковую паузу отключаются все питающие линии поста секционирования ПС по команде от ТН ПС. Затем по АПВ включаются все выключатели питающих линии тяговых подстанций. При устойчивом КЗ отключается та питающая линия, в зоне которого устойчивое. Как видно, АПВ исправляет неселективную работу защит, но возможно включение питающей линии на КЗ с последующим аварийным отключением. В этом случае вновь возникает повышенная вероятность пережога. Чтобы его предотвратить, следует использовать терминалы «ИнТер» с блокировкой АПВ, причем АПВ может быть основным или быстродействующим. Для данного варианта схемы электроснабжения уместно применить частично-неселективную защиту с терминалами «ИнТер». Ее особенность состоит в том, что при переходе к этой защите от селективного варианта меняется только настройка уставок первых зон дистанционных защит питающих линий контактной сети подстанций и постов секционирования: с увеличением их зон настройки 0,85…1,15 защищаемой зоны. Тем самым, если при неселективной защите неселективно отключается любое КЗ на межподстанционной зоне, то при частично-неселективной защите отключаются неселективно только 15 % меж подстанционной зоны, у подстанции. Ее особенность в рассматриваемой схеме питания заключается в том, чтобы ПС отключался с нулевой выдержкой времени.
Рисунок 3.11 - ПСК на выключателях с неселективной защитой
3.7.3 Устройство поста секционирования контактной сети переменного тока на разъединителях с неселективной защитой
Когда появилась возможность включения неселективных защит и обеспечение защитой всей меж подстанционной зоны от КЗ на шинах смежной подстанции, то логическое продолжение -- переход на ПС с разъединителями.
Практически весь Северный ход Горьковской дороги оборудован ПС на разъединителях. При этом решены две задачи: до минимума снижены пережоги контактной подвески и до минимума снижены затраты на обслуживание ПС. Схема автоматики ПС работает следующим образом [10]. При в любой точке отключаются все четыре выключателя Q смежных тяговых подстанций ТП1 и ТП2. Далее, в бестоковую паузу отключаются все разъединители поста секционирования ПС по команде от ТН ПС, затем по АПВ включаются все выключатели питающих линий Q тяговых подстанций. При устойчивом КЗ отключается только та питающая линия, в зоне которого устойчивое КЗ.
На ряду направлений Российских железных дорог, уже много десятилетий успешно реализованы схемы питания тяговой сети с постами секционирования на разъединителях (Горьковская и Красноярская). Это реальный пример перехода на эффективный метод эксплуатации мало обслуживаемых ПС, работающих более 50 лет. При введении БАПВ здесь решаются две проблемы. Во-первых, нормализуется работа ЭПС при аварийных отключениях в тяговой сети, так как схема электровоза не успевает разобраться. Во-вторых, при работе БАПВ питающей линии контактной сети тяговой подстанции не успевает «разобраться» пост секционирования на разъединителях. В данном случае автоматика БАПВ, при КЗ проходящих (таких составляет около 90 %), идеально выполняет свою функцию: за время провала напряжения (за время АПВ 0,5 с) эксплуатационный персонал систем тягового электроснабжения и локомотивные бригады ЭПС не почувствуют кратковременное снятие напряжения в контактной сети. На Горьковской магистрали накоплен многолетний опыт успешной работы БАПВ. Основываясь на нем, можно утверждать, что время АПВ = 0,5 с для питающих линий контактной сети решает одновременно две задачи: не разбирается ПС при проходящих не разбирается схема ЭПС при проходящих . Если нет необходимости удерживать схему ЭПС, то целесообразно использовать время ускоренного АПВ, которое можно увеличить до 1…1,5 с с целью более надежного включения выключателя по АПВ.
Рисунок 3.12 - ПСК на разъединителях с неселективной защитой
3.7.4 Пост секционирования на однофазных реклоузерах 25 кВ
С разработкой и изготовлением однофазных реклоузеров ОР-27,5 (ЗАО «ГК Таврида Электрик») на базе трехфазных реклоузеров 35 кВ [21] появилась возможность изготовить компактные посты секционирования контактной сети переменного тока. Реклоузер ОР-27,5 представляет собой единую конструкцию, куда входят вакуумный выключатель, трансформаторы тока и напряжения. Завод-изготовитель предлагает конструкции ОР-27,5 монтировать на опоре контактной сети. В любом случае, где бы не были смонтированы реклоузеры, применение ОР-27,5 приведет к упрощению схемы поста секционирования, уменьшению габаритных размеров и в целом к снижению его стоимости и текущих затрат на содержание. Целесообразно применение новой схемы автоматизации совместно с постами секционирования на реклоузерах. Пункты параллельного соединения контактной сети (ППС) также рекомендуется выполнять на реклоузерах.
3.7.5 Новейший алгоритм устройства автоматизации поста секционирования контактной сети переменного тока на разъединителях
Изобретение относится к устройствам электроснабжения железнодорожного транспорта, и в частности, к электроснабжению постов секционирования контактной сети переменного тока
Известно устройство поста секционирования (ПС) на управляемых разъединителях с формированием неселективной защиты меж подстанционной зоны. Основная особенность постов секционирования на разъединителях - простота выполнения, надежность работы и минимальные эксплуатационные затраты на обслуживание.
Поэтому практически весь Северный ход Горьковской ж.д. использует ПС на разъединителях с одним трансформатором напряжения в шине ПС.
При КЗ, в контактной сети отключаются питающие линии контактной сети на тяговых подстанциях, подключенных к рассматриваемой меж подстанционной зоне, и в бестоковую паузу отключаются разъединители поста секционирования (ПС). Принимаем за прототип устройство поста секционирования на разъединителях по (рисунку 3.12):
Устройство автоматизации поста секционирования контактной сети переменного тока на разъединителях с трансформатором напряжения в шине поста секционирования и реле напряжения с размыкающим контактом, подключенного к нему, содержащим реле времени, действующим на отключение разъединителей в бестоковую паузу
Недостатки прототипа. Независимо от вида (проходящее или устойчивое) пост ПС всегда «разбирается» (отключаться) и остается отключенным до момента включения его по команде энергодиспетчера. В то же время при проходящих КЗ нет необходимости отключать разъединители ПС, а число их обычно достигает 90% от всех.
Примечание: проходящие КЗ - исчезают (самоликвидируются) при отключении напряжения, а устойчивые КЗ - не исчезают.
Цель полезной модели. При проходящих КЗ не отключать ПС, тем самым повысить эксплуатационную надежность электроснабжения.
Для реализации цели полезной модели введено устройство контроля проходящего КЗ в тяговой сети с выходным размыкающим контактом, который формирует с последовательно соединенным размыкающим контактом реле напряжения цепочку на включение реле времени.
На (рисунке 3.13) представлена схема устройства полезной модели,
Где введены следующие обозначения:
1 - участки контактной сети;
2 - разъединители, управляемые поста секционирования (ПС);
3 - шина ПС;
4 - трансформатор напряжения;
5 - реле напряжения;
6 - устройство контроля проходящего (УККЗ);
7 - замыкающий контакт реле напряжения;
8 - реле времени;
9 - замыкающий контакт реле времени;
10 - выходной размыкающий контакт УК;
11 - реле промежуточное отключения разъединителя;
12 - короткое замыкание (КЗ).
Рисунок 3.13 - Новый алгоритм поста секционирования контактной сети переменного тока на разъединителях
Устройство работает следующим образом. При КЗ в любой точке контактной сети 1 меж подстанционной зоны отключаются четыре выключателя на смежных тяговых подстанциях и далее снижается напряжение на шинах 3 ПС и трансформаторе напряжения 4 вплоть до нуля, замыкается размыкающий контакт 7 реле напряжения 5.
Если проходящее, то устройство УККЗ по фазе остаточного напряжения определяет факт наличия остаточного напряжения и размыкается выходной размыкающий контакт 11, разрывает цепь на реле времени 8 и разрывает цепь (контакт 9) на промежуточные реле 11 отключения разъединителей 2.
Если же устойчивое КЗ, то устройство УККЗ не сработает, замкнется контакт 9 и будет дана команда на отключение разъединителей 2.
Необходимость реле времени 8 - отстройка от переходных процессов и фиксация надежного формирования остаточного напряжения для устройства УК, генерируемого электроподвижным составом.
Устройство контроля проходящего (УККЗ) изготавливается в НИИЭФА-ЭНЕРГО в интеллектуальном терминале ИнТер. В новых вариантах постов секционирования, изготавливаемых НИИЭФА-ЭНЕРГО, защита и автоматика питающих линий контактной сети выполнена на терминалах ИнТер. Поэтому использование УККЗ ИнТер на посту секционирования не представляет трудностей.
Также применяется устройство УККЗ на посту секционирования, но принципиальное отличие предлагаемого устройства от указанного в том, что предлагаемое устройство предназначено для постов секционирования на разъединителях. Как следствие, УККЗ воздействует на включение выключателей поста секционирования, а в предлагаемом устройстве УККЗ блокирует отключение разъединителей.