Создана программа расчета короткого замыкания
Параметры короткого замыкания (к з.) рассчитывают для выбора уставок релейной защиты. При этом как правило рассматривают лишь простейшие схемы, не требующие большой вычислительной работы.
Вместе с тем, для анализа зоны действия защиты при наличии пунктов параллельного соединения, изменениях схем питания контактной сети, режимов работы энергосистемы и различном числе включенных или отключенных фидеров, при падении провода на верхнее строение пути или касании его негабаритным грузом, а также при анализе поведения защиты при различных авариях, повреждениях или других нештатных ситуациях необходимы более подробные расчеты, выполняемые в комплексной форме. На многопутных участках при узловой иЛи параллельной схеме питания они весьма громоздки, требуют высокой квалификации и больших трудозатрат.
Сейчас разработана программа расчета параметров к.з. на персональной IBM-совместимой ЭВМ с операционной системой MS DOS (версия 3.0 и выше) на языке высокого уровня TURBO PASCAL 6.0. Она зарегистрирована в Отраслевом фонде алгоритмов и программ.
Пользование программой доступно работникам дорожных электротехнических лабораторий и дистанций электроснабжения. Программа записана на дискете стандартного формата
дюйма, к которой придается инструкция пользователя.
В ней предусмотрена возможность расчетов для различных видов контактной сети, электрические параметры которой известны и могут быть учтены в качестве исходных данных. Такие данные приведены в программе в виде вспомогательных таблиц для контактных сетей ТП (несущий трос и контактный провод), ТПУ (то же с усиливающим проводом) ТПО (то же с обратным проводом), ТПУЭ (то же с усиливающим и обратным экранирующим проводами), ПРАКС (пространственно-ромбовидная автокомпенсированная контактная сеть), ПРАКС-3 (то же с изолированными несущими тросами, соединенными с рельсами).
В программе учитывают режим работы энергосистемы число включенных фидерных выключателей (схема питания контактной сети), сопротивление дуги при перекрытии изоляторов или падении провода на землю и др.
На рис 1 представлена принципиальная схема параллельного питания контактной сети четырехпутной межподстан ционной зоны. На ней приняты следующие обозначения: А, В — тяговые подстанции; ПС — пост секционирования; ПС1, ПС2 — первый и второй пункты параллельного соединения; Q — выключатели фидеров тяговых подстанций и поста секционирования;
— длина межподстанционной зоны;
— расстояние от подстанции А до точки короткого замыкания;
— расстояния между узловыми точками схемы питания (длины отдельных участков межподстанционной зоны).
Поврежденным участком (см. рис. 1) является
Однако пользователь может задать любое значение
в пределах межподстанционной зоны и тем самым выбрать в качестве поврежденного другой участок. Предусмотрена также возможность автоматического изменения расстояния
от 0 до
с шагом 2 км.
Схема питания при меньшем числе путей формируется отключением соответствующих выключателей и изменением сопротивления рельсов. Принципиальная схема программным путем преобразуется в схему замещения (рис 2). В ней все сопротивления являются индуктивно развязанными, т.е. рассчитаны с учетом взаимных индуктивных связей, которые в явном виде в схеме замещения исключены. Такой расчет выполнен в книге К.Г. Марквардта «'Электроснабжение электрифицированных железных дорог».
Сопротивления
относятся к тяговым подстанциям А и В Они учитывают параметрь понизительных трансформаторов и питающей энергосистемы. Сопротивления
учитывают сопротивления контактной сети неповрежденных участков находящихся соответственно слева и справа от поврежденного участка.
Сопротивления
относятся к сопротивлениям рельсовой цепи от точки к.з. до тяговых подстанций А и В соответственно, с учетом утечки тока в землю.
является переходным сопротивлением в месте к.з., a
сопротивлением дуги.
Сопротивления
учитывают взаимное индуктивное влияние контактных сетей поврежденного и всех неповрежденных путей поврежденного участка, а сопротивления
являются сопротивлениями поврежденного пути слева if справа от точки к.з. на поврежденном участке.
Токи, указанные на рис. 2, вычисляют по следующим формулам:
Сопротивления тяговых подстанций вычисляют по формуле:
Напряжение к.з.
зависит от положения регулятора напряжения под нагрузкой РПН в соответствии с ГОСТ 12965 74 и ГОСТ 15957 — 70 Их величины автоматически учитываются программой при выборе режима работы энергосистемы. Если параметры энергосистемы заданы не мощностью к.з., а ее сопротивлением
, Ом то мощность замыкания вычисляется по формуле
Сопротивление рельсовой цепи с учетом утечки тока в землю определяют по формуле
— погонное индуктивно-развязанное сопротивление рельсового пути, Ом/км;
— расстояние от соответствующей подстанции до точки короткого замыкания, км; v — коэффициент, учитывающий шунтирующее влияние земли.
Сопротивление
вычисляют по формуле
— длина пути утечки по поверхности изолятора,
- число изоляторов в гирлянде. Поскольку величина
зависит от тока в дуге
, значение которого становится известным только в результате выполнения всей про граммы, предусмотрено выполнение такого расчета методом последовательных приближений. Сопротивление
по опытным данным составляет примерно 3,5 — 4,5 Ом
Токи
(см. рис. 2) определяют из следующих выражений:
Исходя из величин этих токов, рассчитывают параметры, являющиеся выходной информацией: токи всех выключателей, указанных на рис 1 напряжения на шинах узловых точек, а также сопротивления, измеряемые релейной защитой на всех выключателях.
Программа выдает пользователю рекомендации о численных значениях исходных параметров, по которым вычисляют величины в приведенных формулах. Пользователь выбирает их, исходя из назначений расчета, или задает свои значения.
Исходные данные вводят с помощью вспомогательных «окон»: схемы питания, режимы питания, напряжения, мощности трансформаторов, расстояния, сопротивления влияние земли, параметры дуги, выключатели. Предусмотрена также возможность учета различия напряжений смежных тяговых подстанций и фазового угла между ними.
Расчет может быть выполнен для к.з., расположенного в любой точке межподстанционной зоны. В этом случае результаты приводятся в комплексной форме, а также в виде модулей и углов между активной и реактивной составляющими чисел.
В этом случае, если используется пошаговое изменение места замыкания, результат расчета представляется в графической форме как зависимости модулей тех же выходных параметров от расстояния до места к.з Время обработки программы не более 1,5 мин на компьютерах типа PC/XT
Использование программы и приложенной к ней инструкции позволяет пользователю быстро проверить правильность выбора уставок релейной защиты на действующих участках и выявить мертвые зоны при различных схемах питания. Это поможет предотвратить пережоги и отжиги проводов контактной сети, все еще встречающиеся в практике из-за неверного или ложного действия релейной защиты.
Канд. техн. наук
Т.Е. ПЕТРОВА
И. П. ПЕТРОВ
Северо-Кавказский региональный научный центр
Академии транспорта РФ
