СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть - [02-1995] Надежность защиты от коротких замыканий повышена

Надежность защиты от коротких замыканий повышена

Известно, что для защиты тяговой сети постоянного тока от повреждений при коротких замыканиях (к.з.) в основном применяют максимально-импульсную токовую защиту с помощью быстродействующих выключателей (БВ). На фидерах тяговых подстанций постов секционирования и пунктов параллельного соединения применяют БВ АБ 2/4 ВАБ-43, ВАБ-28. В качестве резервной защиты используют защиту минимального напряжения.

Многообразие возможных в эксплуатации схем питания и секционирования а также увеличивающиеся тяговые нагрузки не позволяют выполнить надежную защиту, удовлетворяющую всем предъявляемым к ней требованиям. Не всегда удается сочетать противоречивые требования надежности, чувствительности, быстродействия и селективности

Для того чтобы все же иметь достаточную чувствительность, в различных схемах питания защиту фидеров тяговых подстанций делают двухзонной, а фидеров постов секционирования даже трехзонной с переключением уставок оперативным персоналом или диспетчером. Однако не все фидера подстанций и постов секционирования оборудованы соответствующими устройствами или они недостаточно надежны.

Зачастую оперативно-ремонтный персонал забывает или не успевает вовремя переключить уставки защит всех фидеров на другую зону работы Вместе с тем некоторые параметры тяговой сети слабо зависят от режима работы питающих подстанций, схемы питания и секционирования, на пример, прежде всего сопротивление. На величину сопротивления цепи к.з. реагируют так называемые дистанционные защиты.

Сейчас в качестве дополн ельной защиты фидеров контактной сети от малых токов к.з. разработана дистанционная адаптивная многоопараметрческая защита (ЗМКС-3,3 кВ). Защита от больших токов, близких к.з., осуществляется БВ, уставки срабатывания которых могут быть увеличены на 40 — 50 % чтобы снизить число ложны неселективных отключений от режимов тяги.

Аппаратура защиты фидеров (ЗМКС-3,3 кВ) состоит из двух блоков — измерительного и исполнительного, соединенных между собой гибким кабелем с разъемами. Измерительный блок (см. рисунок) содержит две ступени дистанционной защиты с разными величинами активного сопротивления http://morepic.ru/images3/1_2696_1430.png. Обе имеют блокировку от минимального напряжения с выдержкой времени, обеспечивающей отстройку от помех и селективность по отношению к защитам поста секционирования Кроме того, вторая ступень адаптирована к предшествующему току тягового режима.

Предусмотрена также защита, учитывающая параметры переходного процесса нарастания тока к.з.: приращение тока к.з http://morepic.ru/images3/1_7866_5304.png и площадь (интеграл) приращения тока к.з. за время его нарастания http://morepic.ru/images3/1_6899_8796.png с памятью и блокировкой по величине сопротивления сети адаптацией к тяговому току и выдержкой времени (ступень селективности).

Поскольку в качестве датчика тока используют токовый измерительный.пункт, защита расположена на высоком потенциале + 3,3 кВ. Передача информации о срабатывании на низкий потенциал осуществляется с помощью высоковольтного герконового реле.

Предусмотрено двойное питание измерительных элементов: от делителя напряжения +3,3 кВ — «земля» и от оперативного напряжения 110 (220) В постоянного тока через высокочастотный преобразователь и изолировочный малогабаритный трансформатор. Питание исполнительного блока резервированное, двойное от сети 220 В переменного тока через трансформатор и от постоянного напряжения 110 (220) В через преобразователь.

В защите имеется контроль исправности элементов, сигнализация срабатывания, а также дистанционное переключение уставок при изменении зоны работы и канал резервного отключения и запуска УРОВ.

Как видно из функциональной схемы, измерительные элементы, в качестве которых использованы операционные усилители К140УД20, подключены к датчикам тока (измерительный шунт 75 мВ) и напряжения (регулируемые сопротивления http://morepic.ru/images3/1_6004_4390.png делителя напряжения, включенного между шиной +3,3 кВ и «землей»). Через элементы времени и выходные усилители они связаны с изолирующим высоковольтным герко-новым реле. Его контакты введены в цепь разреза накопительного конденсатора исполнительного блока к катушке включения БВ в направлении, противоположном току включения.

Применение в качестве резервной дистанционной, адаптивной защиты позволяет поднять чувствительность защит фидеров примерно на 30 — 40 %. Особенно эффективно ее применение на фидерах постов секционирования, где токи к.з. меняются очень сильно при изменении схем питания сети (отключение отдельных фидеров для ревизии и ремонтных работ).

Устройство защиты работает следующим образом При к.з. увеличивается ток фидера и уменьшается напряжение в тяговой сети. Соответственно увеличивается падение напряжения на измерительном шунте и уменьшается напряжение на резисторах регулировки уставок защит http://morepic.ru/images3/1_6004_4390.png.

Как только напряжение на измерительном шунте сравняется и станет более отрицательным, чем падение напряжения на резисторах http://morepic.ru/images3/1_6004_4390.png, регулировки уставок, сработают соответствующие измерительные элементы защит http://morepic.ru/images3/1_933_7923.png и далее через элементы http://morepic.ru/images3/1_9605_7031.png выходное герконовое реле Р1.

http://morepic.ru/images3/1_5635_703.png

Контактами этого реле, расположенными уже на низком потенциале, открывается тиристор http://morepic.ru/images3/1_532_4773.png, через который предварительно заряженный до 250 — 300 В накопительный конденсатор http://morepic.ru/images3/1_713_346.png разряжается на катушку включения (отключения) вызывая срабатывание БВ фидера.

Уставка срабатывания второй ступени дистанционной защиты может изменяться в зависимости от величины тока нагрузки фидера. Напряжение, усиленное масштабным усилителемhttp://morepic.ru/images3/1_5920_3335.png,, запоминается конденсатором http://morepic.ru/images3/1_3601_6408.png и через эмиттерный повторитель поступает на прямой вход компаратора К,, вычитаясь из сигнала, пропорционального току фидера таким образом что при большой тяговой нагрузке защита загрубляется Иными словами, она срабатывает при большем токе (меньшем сопротивлении), а при быстром нарастании тока фидера при к.з. уставка защиты не меняется, так как конденсатор С не успевает зарядиться через большое сопротивление резистора http://morepic.ru/images3/1_727_9935.png.

Защита по величине или площади нарастания тока к. з. работает следующим образом. Сигнал, пропорциональный току фидера увеличенный масштабным усилителем http://morepic.ru/images3/1_3441_3599.png, поступает на дифференциаторhttp://morepic.ru/images3/1_5507_5738.pngи с его выхода — на вход интегратораhttp://morepic.ru/images3/1_4805_5225.png, конденсатор http://morepic.ru/images3/1_1058_3872.png. В его цепи обратной связи сигнал расшунтируется на время нарастания тока фидера.

Процесс нарастания тока фиксируется компаратором http://morepic.ru/images3/1_2464_1026.png, На выходе интегратора появляется сигнал, пропорциональный приращению токаhttp://morepic.ru/images3/1_3380_450.png. Если его величина превышает величину напряжения уставки, устанавливаемую резистором http://morepic.ru/images3/1_5481_8815.png срабатывает компаратор http://morepic.ru/images3/1_6721_9001.png, сигнал которого на 50 — 100 мс запоминается элементом временной памяти.

Если при этом сопротивление цепи к. з. меньше уставки сопротивления блокировки и компараторhttp://morepic.ru/images3/1_2938_152.png также срабатывает то появляется сигнал на выходе элемента И, Далее, с выдержкой времени http://morepic.ru/images3/1_4009_2099.png (ступень селективности http://morepic.ru/images3/1_3183_8526.png) через усилитель УС, срабатывает герконовое высоковольтное развязывающее реле http://morepic.ru/images3/1_9502_6100.png также открывающее тиристор http://morepic.ru/images3/1_8164_7524.png в цепи отключения БВ.

При необходимости задействовать защиту, учитывающую площадь нарастания тока к.з., через инвертор может быть включен с помощью переключателей http://morepic.ru/images3/1_7487_7806.png второй интегратор http://morepic.ru/images3/1_7914_3372.png, работающий аналогично первому. Уставка срабатывания описываемых защит корректируется в зависимости от нагрузки фидера, предшествующей току к.з., уменьшаясь с ее увеличением Степень адаптации регулируется резистором http://morepic.ru/images3/1_3959_3396.png.

Все дистанционные защиты имеют блокировку от напряжения, т.е. работают как дистанционные до определенного уровня напряжения, задаваемого делителемhttp://morepic.ru/images3/1_6328_1279.png Если оно в тяговой сети станет ниже напряжения делителя, все защиты переводятся в режим токовых Таким образом предотвращаются изменения срабатывания дистанционных элементов при отсутствии или низком напряжении в тяговой сети.

Чтобы проверить исправность защит используют кнопку http://morepic.ru/images3/1_3710_7625.png, изменение зоны работы контролируют тумблером http://morepic.ru/images3/1_4858_7452.png через высоковольтные развязывающие реле http://morepic.ru/images3/1_4387_3469.png.

В комплекте для постов секционирования модулиhttp://morepic.ru/images3/1_9178_7592.png могут не устанавливать, поскольку обычно бывает достаточно лишь дистанционных защит.

Канд техн наук В.А. ЗИМАКОВ
ВНИИЖТ