poster333

Новые задачи автоматизации тяговых сетей переменного тока

Внедрение интеллектуальных терминалов «ИнТер», выпускаемых ООО «НИИЭФА-Энерго» (г. Санкт-Петербург), в которых введена функция запрета автоматического повторного включения (АПВ) при устойчивых коротких замыканиях (к.з.), расширило возможности автоматизации тяговых сетей переменного тока, что повышает надежность и эффективность работы контактной сети. Теперь стало возможным включать аварийно отключенный фидер контактной сети в различных схемах питания, когда «ИнТер» указывает на отсутствие устойчивого к.з. в рассматриваемом участке тяговой сети. Тем самым расширяются возможности АПВ, выполнить которые можно в следующих вариантах:

■ основное (штатное) АПВ, обычно для большинства дорог время ;

■ быстродействующее АПВ (БАПВ) для быстрой подачи напряжения с целью сохранения схемы электровоза (например, для ВЛ80С схема не «разбирается» за указанное время АПВ);

■ ускоренное для участков с постами секционирования (ПС) на разъединителях;

■ быстрый поиск повреждений в контактной сети без включения выключателя для опробования изоляции;

■ АПВ фидеров контактной сети тяговых подстанций, питающих крупные железнодорожные станции.

Кроме того, при наличии функции контроля устойчивого (проходящего) к.з. возможна корректировка схемы питания участков.


На протяжении более десяти лет на Горьковской дороге опробовали различные способы и схемы блокировки АПВ при устойчивых к.з. в контактной сети. Окончательные варианты блокировки АПВ зафиксированы в разработке терминалов «ИнТер» ООО «НИИЭФА-Энерго», где введен контроль наличия к.з. по остаточному напряжению, генерируемому фазорасщепителями электроподвижного состава (ЭПС), например, электровоза ВЛ80С, и по наведенному напряжению от соседнего пути и (или) от линии ДПР (система «два провода — рельс»).

На Горьковской дороге идет интенсивный процесс включения интеллектуальных терминалов «ИнТер» на фидерах контактной сети переменного тока систем 25 и 2x25 кВ. Сейчас намечены шесть фидеров на разных энергоучастках для опытной эксплуатации терминалов «ИнТер» с блокированием АПВ при устойчивых к.з.

Рассмотрим схемные решения работы автоматики в различных схемах питания межподстанционных зон (см. рисунок). Для работы блокировки (запрета) АПВ на фидере устанавливается трансформатор напряжения ТН-27,5 со стороны контактной сети.

Участок с постом секционирования на выключателях и с селективной защитой (см. рисунок, а).

При к.з. в любой точке межподстанционной зоны аварийно отключаются один фидер Q тяговой подстанции (ТП) и один фидер поста секционирования. После этого при проходящем к.з. терминал «ИнТер» с помощью трансформатора напряжения ТН фиксирует отсутствие к.з. на отключенном участке и дает команду на основное (штатное) АПВ аварийно отключенного фидера контактной сети тяговой подстанции. Затем включается аварийно отключенный фидер контактной сети ПС по зависимому АПВ с помощью трансформатора напряжения ТН ПС со временем

Необходимость времени основного 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 к.з. 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 , много десятилетий работающего на фидерах контактной сети.

Время АПВ по смежным фидерам 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 фидеров 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, чтобы время быстродействующего АПВ было равно 0,5 с.

Быстродействующее АПВ с с необходимо прежде всего для участков с подъемами более 6 %о, по которым движутся грузовые поезда массами более 6000 т, чтобы за время АПВ при проходящих к.з. 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 %о может остановиться с вытекающими негативными последствиями.

В этом случае БАПВ с 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 фидеров контактной сети при проходящих к.з. 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 быстродействующее АПВ не применяют. Предложение здесь одно — на новом ЭПС следует формировать задержку в 0,8... 1 с на разбор схемы.

Участок с постом секционирования на выключателях и с неселективной защитой (см. рисунок, б). Известен недостаток работы участка с селективными защитами — 15 % зоны вблизи тяговых подстанций и ПС отключаются с выдержкой времени 0,3... 0,5 с. 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.

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 к.з. на шинах смежной подстанции.

Эти участки работают следующим образом. При к.з. в любой точке отключаются все четыре выключателя Q смежных тяговых подстанций, далее в бестоковую паузу отключаются все фидеры поста секционирования ПС по команде от ТН ПС. Затем по АПВ включаются все выключатели фидеров тяговых подстанций. При устойчивом к.з. отключается тот фидер, в зоне которого устойчивое к.з..

Как видно, АПВ исправляет неселективную работу защит, но возможно включение фидера на к.з. 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 фидеров контактной сети подстанций и постов секционирования: с увеличением их зон настройки с 0,85 до 1,15 защищаемой зоны.

Тем самым, если при неселективной защите неселективно отключается любое к.з. на межподстанционной зоне, то при частично-неселективной защите отключаются неселективно только 15 % межподстанционной зоны у подстанции. Ее особенность в рассматриваемой схеме питания заключается в том, чтобы ПС отключался с нулевой выдержкой времени.

Участок с постом секционирования на разъединителях и с неселективной защитой ((см. рисунок, в). Когда появилась возможность включения неселективных защит и обеспечение защитой всей межподстанционной зоны от к.з. 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.

Во-первых, нормализуется работа ЭПС при аварийных отключениях в тяговой сети, так как схема электровоза не успевает разобраться. Во-вторых, при работе БАПВ фидера контактной сети тяговой подстанции не успевает «разобраться» пост секционирования на разъединителях.

В данном случае автоматика БАПВ при проходящих к.з. (таких 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 для фидеров контактной сети решает одновременно две задачи:

• не разбирается ПС при проходящих к.з.;

• не разбирается схема ЭПС при проходящих к.з.

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.

Схема автоматики ПС работает следующим образом. При к.з. в любой точке отключаются все четыре выключателя Q смежных тяговых подстанций ТП1 иТП2.

Далее, в бестоковую паузу отключаются все разъединители поста секционирования ПС по команде от ТН ПС, затем по АПВ включаются все выключатели фидеров Q тяговых подстанций. При устойчивом к.з. отключается только тот фидер, в зоне которого устойчивое к.з.

На ряде направлений отечественных дорог уже много десятилетий успешно работают схемы питания тяговой сети с постами секционирования на разъединителях (например, на Горьковской и Красноярской дорогах). Это реальный пример перехода на эффективный метод эксплуатации малообслуживаемых ПС, работающих более 50 лет. При введении БАПВ здесь решаются две проблемы.

Быстрый поиск повреждений в контактной сети. Если в аварийно отключенной контактной сети сохранилось устойчивое к.з. (т.е. терминал «ИнТер» показывает отсутствие наведенного напряжения), то по показаниям, которые передаются от тяговой подстанции по каналам телемеханики, энергодиспетчер организует определенную последовательность отключения соответствующих разъединителей контактной сети с целью уточнения зоны повреждения. При этом не нужно включать фидерный выключатель, чтобы контролировать изоляцию контактной сети. (Способ определения зоны повреждений опубликован в журнале «Локомотив» № 1,2012 г.)

АПВ фидеров контактной сети тяговых подстанций, питающих крупные железнодорожные станции. Особенность к.з. на фидерах крупных станций — большие токи короткого замыкания. Поэтому для предотвращения пережога в настоящее время на всех станционных фидерах АПВ выведено.

С помощью терминалов «ИнТер» возможно вводить АПВ с контролем наличия к.з. в защищаемой зоне. Однако, учитывая время до 10 с возможного прохода на станции секционного изолятора электропоездом с тремя поднятыми токоприемниками и при условии заземленной секции контактной сети у изолятора для производства ремонтных работ, целесообразно увеличить время АПВ на станционном фидере, например, до 15 с.

Кроме того, известно повышенное число к.з. на фидере контактной сети, питающего депо. Поэтому предлагается на этих фидерах АПВ не вводить в работу, а включать фидер только после уведомления от депо о причинах к.з. Включать этот фидер можно только по показаниям «ИнТер», указывающих на отсутствие к.з.

Таким образом, для повышения надежности и эффективности электроснабжения тяговых сетей переменного тока следует расширить задачи автоматизации и в соответствующих нормативных документах установить следующее.

Все варианты АПВ фидеров контактной сети должны быть оборудованы аппаратурой контроля коротких замыканий в защищаемой зоне, в частности, ввести интеллектуальные терминалы «ИнТер». На всех фидерах контактной сети переменного тока принять основное АПВ со временем

Установить дополнительную кратность АПВ:

• на межподстанционных зонах с подъемами более 6 %о и массах поездов выше 6 тыс. т на фидерах контактной сети следует ввести быстродействующее АПВ (БАПВ) со временем 0,5 с;

• на участках контактной сети переменного тока с постами секционирования на разъединителях следует применять ускоренное АПВ со временем 1... 1,5 с.

Информация с тяговых подстанций от терминалов «ИнТер» о наличии (отсутствии) к.з. 8 защищаемой зоне должна быть передана по системе телемеханики энергодиспетчеру для принятия решения о ликвидации повреждений на контактной сети.

Д-р техн. наук Л.А. ГЕРМАН,
профессор Нижегородского филиала
Московского государственного
университета путей сообщения (МИИТ)
В.А. КОРНЕЕВ,
начальник службы электрификации
и электроснабжения Горьковской дороги

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела xx1.

Перенес: Admin