Курсовая работа : Защита фидеров контактной сети тяговой подстанции и поста секционирования 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Курсовая работа >> Транспорт


Защита фидеров контактной сети тяговой подстанции и поста секционирования




Федеральное агентство железнодорожного транспорта.

Иркутский государственный университет путей сообщения

Кафедра: ЭЖТ

Курсовой проект

по дисциплине Релейная защита

Выполнил:

Проверил:

.

Иркутск 2009 г.

Содержание

Введение

Исходные данные

1. Защита фидеров контактной сети тяговой подстанции и поста секционирования

1.1 Комплект защиты фидера тяговой подстанции переменного тока

1.2 Комплект защиты фидера поста секционирования (УЭЗФП)

2. Расчёт уставок электронной защиты фидеров подстанции

2.1 Ненаправленная дистанционная защита ДС1

2.2 Ускоренная токовая отсечка (УТО).

2.3 Вторая ступень дистанционная направленная защита ДС2

2.4 Представление результатов расчета электронной защиты фидера тяговой подстанции

3. Расчёт уставок защиты фидера поста секционирования

3.1 Ненаправленная дистанционная защита второй ступени ДС2

3.2 Представление результатов расчёта электронной защиты поста секционирования

Список литературы

Введение

Тяговые подстанции электрифицированных железных дорог Р.Ф. предназначены для комплексного энергоснабжения электрической тяги переменного или постоянного тока тяговых железнодорожных, не тяговых железнодорожных, промышленных, сельскохозяйственных и других потребителей.

Тяговые подстанции различают по следующим признакам:

1. по системе электрической тяги: тяговые подстанции переменного постоянного тока, стыковые;

2. по схеме подключения к питающей энергосистеме и величине питающего напряжения: опорные и промежуточные 110, 150 или 220кВ, подстанции 35, 10 или 6 кВ;

3. по совмещению с другими устройствами электроснабжения: совмещенные и не совмещенные с дежурными пунктами дистанции контактной сети; если распределительное устройство для питания электрической тяги размещено на территории подстанции энергосистемы, то такая подстанция называется тяговой подстанцией, совмещенной с районной подстанцией энергосистемы;

3.1 по наличию телеуправления: телеуправляемые и не телеуправляемые;

3.2 по способу обслуживания: с постоянным дежурным персоналом, с дежурством на дому и без дежурного персонала.

Кроме того подстанции, исходя из особенностей их конструкции или оборудования, подразделяют: на стационарные или передвижные; с каркасно - панельным, блочным, кирпичным зданием или комплектным блочным зданием заводского изготовления; с оперативным постоянным или переменным током; с подъездным железнодорожным путем или без него и т.п.

Тяговые подстанции постоянного тока также различают по типам установленных преобразовательных агрегатов: подстанции с выпрямительными или выпрямительно-инверторными агрегатами, с двойной или одинарной трансформацией.

Электрифицированная железная дорога является потребителем 1-й категории, нарушение электроснабжения которого может принести значительный ущерб. Поэтому схемы питания тяговых подстанций от энергосистем должны обеспечивать высокую надежность и бесперебойность электроснабжения.

Контактная сеть не имеет резерва, поэтому должна иметь высокую степень защиты от токов короткого замыкания и грозовых перенапряжений.

Защита фидеров контактной сети от грозовых перенапряжений осуществляется, как правило, разрядными устройствами.

Защита от токов короткого замыкания осуществляется с помощью селективных защит. Особенностью режима работы фидеров контактной сети переменного тока является, как правило, соизмеримость максимальных токов нагрузки с минимальными токами короткого замыкания. Так как в этих случаях максимальные токовые защиты не могут обеспечить селективной работы, то для защиты фидеров контактной сети применяют дистанционные защиты, срабатывание которых зависит как от отношения напряжения в месте установки защиты к величине протекающего тока, так и угла сдвига между напряжением и током.

Для повышения надежности электроснабжения на фидерах контактной сети тяговых подстанций и постов секционирования применяют однократное автоматическое повторное включение (АПВ).

В настоящее время на электрифицированных участках переменного тока применяется электронная защита фидеров контактной сети, которая была разработана ВНИИЖТом. Защита фидеров контактной сети может быть дополнена телеблокировкой.

Электронная защита фидеров контактной сети переменного тока имеется в двух исполнениях: УЭЗФТ - для использования на тяговых подстанциях и УЭЗФП - для постов секционирования. В качестве измерительных и пусковых органов в них используются типовые полупроводниковые элементы.

Исходные данные

Фидера подстанции и поста секционирования, защита которых подлежит расчёту (рис.1) - В1В3.

Расстояние между подстанциями А и Б - l = 50 км.

Тип контактной подвески - ПБСМ 1-95 + МФ 100.

Тип рельсов - Р50.

Максимальный ток нагрузки фидера подстанции - 450А.

Максимальный ток нагрузки фидера поста секционирования - 200А.

Пост секционирования находится посередине между подстанциями А и Б.

На подстанциях и посту секционирования установлены масляные выключатели типа ВМК-27,5.

Коэффициент мощности тяговой нагрузки cos φн = 0,85.

При расчёте вторичных параметров защит считаем, что на фидерах подстанции установлены трансформаторы тока 1000/5, а на посту секционирования - 600/5. Трансформаторы напряжения на подстанциях и посту секционирования - 27500/100.

Мощность к. з. на шинах 110кв подстанций А и Б, МВ А ( в числителе в режиме максимума энергосистемы, в знаменателе - в режиме минимума) - 700/500.

Тип, мощность и напряжения понижающих трансформаторов на подстанциях А и Б - ТДТНЭ25000/110-69 115/27,5/11.

Тип подвески - ПБСМ 1-95 + МФ-100.

Активное сопротивление 1км контактной подвески r1кс=0,159ом/км;

Реактивное сопротивление 1км контактной подвески одного пути двухпутного участка x1кс=0,276ом/км; двух путей двухпутного участка при параллельном соединении подвесок r2кс=0,169ом/км;

Тип рельса Р 50.

Активное сопротивление 1км рельсовых путей двухпутного участка r2p=0,065ом/км;

Реактивное сопротивление 1км рельсовых путей двухпутного участка x2рэ=0,180ом/км;

1. Защита фидеров контактной сети тяговой подстанции и поста секционирования

Рис.1.1 - График селективности защит (а - для выключателя Q1 фидера ТП; б - для выключателя Q3 фидера ПС).

1.1 Комплект защиты фидера тяговой подстанции переменного тока

Структурная схема этого комплекта приведена на рис.1.1.2 Как видно из рис.1.1.2 защита является двухступенчатой.

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

Первая ступень защиты - ненаправленная дистанционная защита ДС1-

отключает без выдержки времени К.З. в пределах 80-85% ( 50% при наличии телеблокировки) зоны подстанция - пост секционирования. Характеристикой первой ступени является окружность радиусом, равным сопротивлению срабатывания первой ступени и с центром в начале координат комплексной плоскости сопротивлений.

Для исключения ложных действий первой ступени защиты из-за значительного снижения напряжения при К.З. на смежном пути предусмотрен автоматический перевод датчика ДС1 в режим датчика тока. В этих случаях, т.е. при значительном снижении напряжения, поступающего от трансформатора напряжения, ток в схеме ДС1 определяется стабилизированным напряжением Uст, в связи с чем ДС1 превращается в датчик тока.

Так как первая ступень защиты имеет собственное время срабатывания 30-60 мс, то с целью уменьшения времени отключения К.З., сопровождающихся большим током, дополнительно применена ещё ускоренная токовая отсечка (УТО), имеющая собственное время срабатывания 5-10 мс.

Вторая ступень защиты (рис.1.1), защищая зону до шин смежной подстанции, представляет собой дистанционную направленную защиту с выдержкой времени 0,4-0,5 с. В этой ступени используется датчик полного сопротивления ДС2 с круговой характеристикой радиусом, равным сопротивлению срабатывания второй ступени, и фазовый орган ФТН, который обеспечивает срабатывание второй ступени в заданном диапазоне углов (45-95°). Таким образом, характеристика второй ступени представляет собой сектор с центром в начале координат.

Общая характеристика электронной защиты фидера подстанции получается путём наложения характеристик первой и второй ступени, т.е. является комбинированной, образуя так называемую "замочную скважину".

1.2 Комплект защиты фидера поста секционирования (УЭЗФП)

Структурная схема этого комплекта приведена на рис.1.2, из которого видно, что защита также является двухступенчатой.

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

Рис.1.2. Структурная схема комплекта защит (УЭЗФП).

Рис.1.2.1 - Схема полупроводниковой защиты фидера поста секционирования

Защита фидера контактной сети поста секционирования также является двухступенчатой

Первая ступень защиты - дистанционная направленная защита, отключающая без выдержки времени К.З. в пределах 80-85% (50% с телеблокировкой) зоны пост секционирования - подстанция. Эта ступень включает в себя датчик полного сопротивления ДС1 с круговой характеристикой и фазовый орган ФТН, обеспечивающий срабатывание первой ступени в диапазоне углов 45-95°. Характеристика первой ступени представляет собой сектор с центром в начале координат комплексной плоскости сопротивлений.

Первая ступень защиты имеет "мёртвую зону" при К.З. вблизи поста секционирования. В этом случае значительно понижается напряжение на его шинах, которое становится недостаточным для срабатывания датчика ДС1.

В связи с этим первая ступень включает в себя также ускоренную токовую отсечку (УТО), которая является основной защитой при К.З. в пределах "мёртвой зоны". Характеристикой УТО является окружность с центром в начале координат комплексной плоскости сопротивлений.

Вторая ступень защиты - дистанционная ненаправленная защита ДС2- отключает с выдержкой времени 0,4-0,5с.К.З. в зоне, где не работает первая ступень защиты, а также осуществляет её резервирование в зоне работы первой ступени.

Таким образом, защита второй ступени ДС2 распространяется на весь участок поста секционирования и подстанцией, являясь при этом основной для участков, находящихся между концом первой ступени и шинами смежной подстанции.

Характеристика второй ступени защиты на комплексной плоскости сопротивлений имеет вид окружности, центр которой совпадает с началом осей координат.

При снижении напряжения на шинах поста секционирования ненаправленная дистанционная защита ДС2 автоматически переводится в режим токовой отсечки без выдержки времени, резервируя также при этом "мёртвую зону" первой ступени ДС1.

Общая характеристика электронной защиты фидера поста секционирования получается путём наложения характеристик первой и второй ступеней и является комбинированной.

Общая характеристика электронной защиты фидера поста секционирования получается путем наложения характеристик первой и второй ступеней, т.е. является комбинированной.

Диапазон уставок по сопротивлению:

ненаправленная дистанционная защита - 5-58 Ом

направленная дистанционная зашита - 6,8-63 Ом

Диапазон срабатывания по углу сдвига фаз направленных защит от 45-1+5 до 95-5+20

Диапазон уставок по току:

Дистанционные защиты 1 ступени - 1,7-20 А;

Дистанционные защиты 2 ступени - 1,6 - 15 А;

Ускоренные токовые отсечки - 1,8-25 А.

На основании вышерассмотренных общих сведений о защитах фидеров контактной сети тяговой подстанции и поста секционирования необходимо составить их функциональные схемы. Эти схемы должны содержать силовую коммутационную аппаратуру, трансформаторы тока и напряжения с промежуточными трансформаторами, измерительные, логические и выходные органы.

2. Расчёт уставок электронной защиты фидеров подстанции

2.1 Ненаправленная дистанционная защита ДС1

Первичное сопротивление срабатывания первой ступени- ДС1- определяется исходя из условия отстройки от К.З. на шинах поста секционирования:

Zсэ1отс*| Zвх1 | = 0.8*12,7*ej*63.84=10,16*ej*63.84,

где котс- коэффициент отстройки ( меньше 1, так как применяется минимальное реле, срабатывающее при уменьшении сопротивления на его зажимах) Принимается равным 0,8-0,85 Zвх1- входное сопротивление при К.З. в конце защищаемой зоны, т.е. у шин поста секционирования.

Входное сопротивление Zвх1 определяется при К.З. в точке к1 (рис.1.3) и отключенном смежном пути:

Zвх= Z01*l2=0.508·еj*63.84·25=12,7·ej*63.84=5,599+j*11,399,

где Z01- сопротивление 1км тяговой сети одного пути двухпутного участка. Находится в соответствии с выражением

Z01= (r1kc+r2p) +j* (X1kc+X2pэ). Ом.

где составляющие соответственно активные и реактивные сопротивления контактной подвески и рельсовых путей. L2- расстояние от подстанции до поста секционирования.

Рис.2.1

Для первой ступени защиты должна быть обеспечена селективность по отношению к максимальному току "подпитки", протекающему через защищаемый фидер от смежной подстанции при К.З. на соседнем фидере (точка к4, см. рис.1.3)

Определим сопротивление 1 км тяговой сети одного пути двухпутного участка используя выражение (3):

Z01 = (0.159 + 0.065) + j· (0.276 + 0.18) = 0.224 + j0.456 = 0.508 еj*63.84 Ом/км

uксн =0.5* (uквн-си ксн-нн - uквн-нн) = 0.5. (10.5 + 6-17) = - 0.25%.

Итак, сопротивление тягового трансформатора, согласно выражению (9):

X m =10/75\100·27.52/25-0.25/100·27.52/25=3.176 Ом.

Сопротивление системы в режиме минимума, согласно выражению (8):

Xs min=U2н/Sкз min27.52/500=1.512 Ом

Тогда, сопротивление тяговой подстанции в режиме минимума энергосистемы, согласно выражению (7):

Zmin=2·j· (Xs min+Xm) =2·j· (1.512 + 3.176) = j·.9.376 = 9.376*ej·90 Ом.

Сопротивление 1 км тяговой сети двух путей двухпутного участка при параллельном соединении подвесок определим по формуле (6):

Z01= (0,159+0,065) +j* (0,276+0,180) =0,224+j*0,456 ом/км =0,508*ej63,84ом/км

Z02 = (0.159/2+0.065) +j (0.169+0.180) = 0.1446+j·0·349 = 0.3778-ej67·45" Ом.

Минимальное напряжение на шинах подстанции при коротком замыкании на шинах поста секционирования согласно выражению (5):

Ukmin= 27.5·0.3778·25/ 10.134+0.3778·25=13.266кВ.

Тогда напряжение срабатывания защиты, согласно выражению (4) будет равно:

Uсз=13.266/1.3=10.205кВ.

Величину сопротивления Zсз1, исходя из условия обеспечения селективности по отношению к максимальным токам подпитки от смежной подстанции определим по формуле:

Zсз1=Uсз1/kз*Ikmax, ом (10)

где "Ikmax" - максимальный ток, протекающий через защищаемый фидер от соседней подстанции А при коротком замыкании на соседнем фидере (точка к4), определим по формуле:

Ikmax =Uн/2*|ZпАmax+Z02*l|,A (11)

где ZпАmax - сопротивление подстанции А в режиме максимума энергосистемы.

ZПАmax=2·j· (Xsmax+Xm/2) = 2·j· (Uн2/Sкзmax+ Xm/2) = 2·j· (27.52/700 + 3.176/2) = j·5.337= 5.337ej90°ом.

Максимальный ток короткого замыкания, согласно выражению (11):

Ik max=Uн/2·|ZnAmax+Z02·l|=27.5·103/2· (5.337+0.3778·50) =567.549 A

Сопротивление срабатывания I ступени ДЗ, согласно выражению (10):

Zсз1=Uсз1/kз*Ikmax=10.205/ 1.2·567.549=0.015

За окончательное сопротивление принимаем 0.015

Выбранное сопротивление срабатывания Zсз1 проверяется на селективность по отношению к максимальным токам нагрузки фидера.

Zсз1≤ZH min/k3 где ZH min

- минимальное сопротивление нагрузки

ZH min = Up min /I H max=25/450= 0, 056 Zсз1=0,015≤0,056/1,2=0,047

k3 - коэффициент запаса =1.2-1.3, 0.0155 ≤ 0,047 - условие выполняется.

2.2 Ускоренная токовая отсечка (УТО)

Первичный ток срабатывания ускоренной токовой отсечки Iсз уто выбирается из условия отстройки от К.З. в конце защищаемой зоны, т.е. у поста секционирования:

Iсз утоз*Iкmax=1.2*1524,73= 1829,68А

где кз- коэффициент запаса, кз= 1,2-1,3; Ikmax- максимальный ток К.З., протекающий через защищаемый фидер подстанции при К.З. на шинах поста секционирования (точка к1, см. рис.1.3), смежный путь считается отключённым.

Ток

Ikmax= Uн/|Zпmax+ Z01*l1| = 27.5*103/|5,336 + 0.508 · 25| = 1524,73А

где Zпmax- сопротивление подстанции в режиме максимума

Zпmax=2*j* (Xsmax+ Xт/n);

Xsmax=27,52/700=1,080 ом

Zпmax=2*j* (1,080+3,176/2) =j*5,336=5,336ej90°ом.

Выбранное значение Iсз уто проверяется по условию селективности к максимальному нагрузочному току:

Iсз уто≥ кз*Iнmax.1829,68≥1,3*450=585.

Условие выполняется.

Затем проверяется чувствительность УТО:

кч=Ikmin/Iсз уто ≥2

где Ikmin-минимальный ток, протекающий по фидеру при К.З. непосредственно за выключателем ( точка к2, см. рис.2 )

Ток Ikmin определяется по выражению:

Ikmin=0,9*Uн/|Zпmin| = 0,9*27,5*103 /9,376=2639,718А

где Zпmin- сопротивление подстанции в режиме минимума энергосистемы. Определяется по формуле при n=1

Кч=Ikmin/Iсзуто=2639,718/1829,68=1,44

Условие кч≥2 не выполняется, значит требуется корректировка тока срабатывания УТО, исходя из выражения:

Iсзуто=Ikmin/2=2639,718/2=1319,859A

2.3 Вторая ступень дистанционная направленная защита ДС2

Первичное сопротивление срабатывания второй ступени выбирается исходя из минимального тока К.З. на шинах смежной подстанции точка к3, Zсэ11= кч*|Zkmax|, где кч- коэффициент чувствительности; Zkmax- максимальное сопротивление, замеряемое защитой при К.З. на шинах смежной подстанции.

При этом смежный путь на участке пост секционирования - подстанция А считается отключенным. Значение Zkmax при узловой схеме питания определяется по выражению:

Zkmax= 2* (Z02*l1+Z01*l2), Ом,

а при раздельном питании путей:

Zkmax= 2*Z02*l.

За расчётное значение Zkmax принимается наибольшее из полученных.

Zkmax=2· (0.3778ej67,45*25+0,508*ej63,84*25) =2* (3,617+j*8,727+5,6+j*11,405) =2* (9,217+j*20,132) =18,434+j*40,264=44,28ej65,4

Zkmax при раздельной схеме питания, согласно выражению:

Zkmax=2*Z02*l=2*0,3778*ej67,45*50=37,78*ej67,45=14,488+j*34,892ом.

За расчётное значение Zkmax принимается наибольшее из полученных значений, то есть 44,28ом.

Тогда сопротивление срабатывания второй ступени дистанционной защиты

Zcз11ч*|Zkmax|=2*44,28=88,56ом.

2.4 Представление результатов расчета электронной защиты фидера тяговой подстанции

Полученные при расчетах значения первичных сопротивлений Z^, напряжения L/сз и тока 1сз срабатывания защит нужно привести ко вторичным сторонам измерительных трансформаторов, то есть определить для соответствующих величин уставки реле электронных защит:

ZcpJ=ZC3nm/nH,

Ucp=UC3/nH,

Icp=Iсз. /nm. получим:

Zcp1=10.16-200/270=7.526 Ом;

Zcp2=88,56-200/270=65.6 Ом;

Uср=10.205-103/270=37.796 В

Iср=1319,859/200=6,599 А

где

nт, пн - соответственно коэффициент трансформации трансформатора тока и напряжения.

Найденные числовые значения соответствующих первичных и вторичных параметров следует указать на построенной в масштабе общей (совмещённой) характеристике электронной защиты подстанции, указав на ней также зоны срабатывания - несрабатывания.

Далее следует привести (в масштабе) график селективности защит заданного фидера тяговой подстанции, т.е. указать зоны действия и времена срабатывания электронных защит

Рис.2.4 - Совмещенная характеристика электронной защиты подстанции

3. Расчёт уставок защиты фидера поста секционирования

а) Дистанционная направленная защита ДС1.

Первичное сопротивление срабатывания ДС1 выбирается из условия отстройки от К.З. на шинах смежной подстанции:

Zсз1отс*|Zвх1|, Ом.

Zсз1=0,85*|5,599+j*11,399|=0,85*|12,7*ej63,84|=10,795ом

где котс- коэффициент отстройки, котс= 0,8-0,85 (0,5 при наличии телеблокировки).

Zвх1- входное сопротивление при К.З. в конце защищаемой зоны, т.е. у шин смежной подстанции.

Входное сопротивление Zвх1 определяется на основании выражения (1.15).

Селективность защиты 1-й ступени ДС1 по отношению к токам нагрузки обеспечивается его угловой характеристикой, в связи с чем её можно было бы не проверять. Однако во избежание случаев неселективного действия защиты при нагрузках, имеющих значительную долю тока холостого хода трансформаторов электроподвижного состава, выбранное сопротивление Zсз1 проверяется по выражению Zсз1Zнminз. При этом минимальное напряжение на шинах поста секционирования в рабочем режиме принимается равным 22кв, а максимальный ток нагрузки фидера поста секционирования приведён в задании.

Zнmin=Uрmin/Iнmax=22*103/200=110 ом.

10,795≤110/1,3=84,615 ом.

Условие селективности выполняется.

б) Ускоренная токовая отсечка (УТО).

За первичный ток срабатывания УТО выбирается наибольшее из двух значений:

Iсз уто≥к31*Iнmax;

Iсз уто≥к32*Ikmax>1,3*200=260А,

где к31, к32- коэффициенты запаса, к31=1,2-1,3; к32=1,5-2; Iнmax- максимальный ток нагрузки фидера поста секционирования; Ikmax- максимальный ток, протекающий по фидеру поста секционирования ( например, В5, см. рис.1.3) при К.З. у шин подстанции Б ( точка к3, см. рис.1.3). Ток Ikmax определяется при условии отключения смежного пути на участке пост секционирования - подстанция, где произошло К. З.:

Ikmax= Uн/|ZпБmax+ Z02*l1+ Z01*l2|,

где ZпБmax- сопротивление подстанции Б в режиме максимума энергосистемы.

ZПБmax=5,337ej90°

Ikmax=27500/|5,337ej90+0,508ej63,84°*25+0,3778*ej67,45*25|=1000,655А

Iсзуто32*Ikmax=2*1000,655=2001,31A

Выбранное значение Iсз уто проверим на селективность по отношению к максимальным токам " подпитки", протекающим через фидер поста секционирования ( например, В5, см. рис1.3) при К.З. на смежном фидере вблизи поста секционирования.

I´kmax= Uн/2*|ZпБmax + Z02*l2|, А

Ikmax=27500/ (2*|j*5,337+ ( (0,1449+j*0,3489) *25|) =777,627A

Если условие Iсзуто32*Ikmax при подстановке него тока Ikmax не выполняется, то следует считать, что исправление неселективных действий УТО осуществляется при помощи АПВ.

Iсзуто32*Ikmax=2*777,627=1555,254A.

Условие селективности выполняется.

3.1 Ненаправленная дистанционная защита второй ступени ДС2

Первичное сопротивление срабатывания выберем по выражению:

Zсз2ч*|Z´kmax|, Ом

Кч - коэффициент чувствительности, кч=1.5;

Zkmax - сопротивление короткого замыкания,

Z´kmax=2*Z01*l2, Ом Z´kmax=2* (0,508*ej63,84) *25=25,4*ej63,84ом.

Zсз2=1,5*|25,4еj63,84|=38,1 ом.

Проверку выбранного значения Zсз2 на селективность по отношению к максимальным нагрузочным токам поста секционирования можно не производить ввиду того, что эти токи невелики.

При близких к посту секционирования коротких замыканиях напряжение на его шинах значительно понижается и орган ДС2 переводится в режим токовой отсечки без выдержки времени. Напряжение перевода Uсз выбирается по условию:

Uсзч*Ukmax,

Где Ukmax - максимальное напряжение на шинах поста секционирования при коротком замыкании на расстоянии 2-3 км от поста.

При этом предполагается, что выключатель В1 отключен, энергосистема работает в режиме максимума и на подстанциях параллельно работают два трансформатора.

Напряжение Ukmax определяется по формуле:

Ukmax=Uн*|Zокс1*lk|/|Zэкв+Zокс*lk|, кв

Где: lk - расстояние от шин поста секционирования до точки к. з. (2-3 км);

Zэкв - эквивалентное сопротивление:

Zэкв= (Zпаmax+Z02*l1) * (Zпбmax+Zокс1*l2+Z2pэ* (l2-lk)) / (Znamax+Z02*l1+Zпбmax+Zокс1*l2+Z2рэ* (l2-lk)),

Zэкв= (j5,337+ (0,1446+j*0,349) *25) * (j*5,337+ ( (0,159+j*0,276) *25) + (0,065+j*0,18) * (25-3)) / (j*5,697+ (0,1446+j*0,349) *25+j*5,337+ (0,159+j*0,276) *25+ (0,065+j*0,18) * (25-3)) =

8,916*ej-49.9=6,314+j*5,666ом.

Где Zокс1-сопротивление 1 км контактной подвески одного пути двухпутного участка.

Z2рэ - сопротивление 1 км рельсовых путей двухпутного участка.

Ukmax=27,5*| (0,318*ej60,05) *3|/| (6,314+j*5,666) + ( (0,318*ej60,05) *3) |=2,66 кв.

Uсз>1,5*2,66=3,99кв

3.2 Представление результатов расчёта электронной защиты поста секционирования

Zср1=10,795*120/270=4,798ом.

Zср2=38,1*120/270=16,933ом.

Uср1=3,99*103/270=14,777в

Iср=Iсрз/nm=1555,254/120=12,96A.

Список литературы

  1. Фигурнов Е.П. Релейная защита устройств электроснабжения железных дорог. Учебник для ВТУЗов ж. д. трансп. - М.: "транспорт", 1981. - 215 с.

  2. Фигурнов Е.П. Защита тяговых сетей переменного тока от коротких замыканий. М., - Транспорт, 1979, 160с.

  3. Справочник по релейной защите / М.А. Беркевич, В. Н, Вавин, М.Л. Голубев и др.; Под ред. Берковича М.А. М. - Л., Госэнергоиздат, 1963, 512 с.

Похожие работы: