Онлайн Электрик > Электронная конференция «Электроэнергетика. Новые технологии»

Дата приоритета: 06.11.2012
Код ГРНТИ: 44.00.00
Сертификат участника: Скачать
Прислать статью

Многопараметрическая защита тяговой сети железных дорог постоянного тока

Кузнецов С.М., профессор каф. Электротехнических комплексов
Демиденко И.С., аспирант кафедры ЭТК
ФГБОУ ВПО «НГТУ»

     В настоящее время известны различные способы защиты отдельных элементов системы тяговая подстанция – тяговая сеть – электроподвижной состав (ТП–ТС–ЭПС), которые нашли практическое применение, использованы частично на стадии экспериментальных исследований, но не реализованных практически в силу различных причин. Основной недостаток их состоит в том, что они реагируют (контролируют) только один признак и его параметр одного элемента системы. Эти признаки: ток, напряжение, температура, сопротивление подвержены влиянию каждого в отдельности элемента системы ТП–ТС–ЭПС, структурная схема защиты не предусматривает контроль совместного изменения параметров, которые, как подтверждают теоретические и экспериментальные исследования [1], часто близки при штатных и аварийных режимах. Это обстоятельство приводит к нарушению селективности действия защит.
     Вследствие отсутствия системного подхода к решению проблемы, к настоящему времени её нельзя считать разрешённой даже с помощью новых опытных образцов двухзонных [2, 3] или двухпараметрических [4] защит.
     В данном случае, автором работы предлагается построение защиты (рис.1) по нескольким признакам короткого замыкания. Разработанная защита сможет надежно и селективно отключать токи короткого замыкания вблизи тяговых подстанций, а так же в удаленных точках. Данная защита получила название - многопараметрическая [1]. Основное отличие многопараметрической защиты от существующих защит, умение одновременно и синхронно отслеживать значения нескольких параметров переходных процессов в тяговой сети. В процессе работы сопоставлять их и действовать по определённому алгоритму, соответствующему реальным режимам работы тяговой сети.



Рисунок 1 – Зоны действия многопараметрической защиты:
lу.МТЗ , lм.з..МТЗ – действующая и «мертвая» зоны МТЗ; lу.di/dt , lм.з.di/dt – действующая и «мертвая» зоны защиты по скорости нарастания тока; lу.ΔI/Δt , lм.з.ΔI/Δt – действующая и «мертвая» зоны защиты по приращению ток; lу.Uвч – зона действия защиты по высокочастотной колебания напряжения.


     В качестве примера рассмотрим типовой двухпутный участок тяговой сети постоянного тока (риc.2), включающий в себя два фидера смежных тяговых подстанций. На всех фидерах тяговых подстанций установлены быстродействующие автоматические выключатели, осуществляющие токово-импульсную защиту тяговой сети.
     На каждом из фидеров тяговых подстанций, дополнительно к токово-импульсной защите предполагается устанавливать по комплекту электронной защиты, реализующей несколько алгоритмов: дистанционной защиты U/I, по приращению тока ΔI за время t, скорости нарастания тока di/dt. Таким образом, вместо одного из перечисленных признаков КЗ имеем защитное устройство, включающее в себя четыре признака.



Рисунок 2 – Схема питания участка тяговой сети: Ф1 – Ф4 – фидеры тяговой подстанции; СИ – секционный изолятор; Т – токоприёмник.


     Токово-импульсная защита реализована на отдельном электромагнитном элементе – встроенном или внешнем электромеханическом реле и фактически реагирует на приращение тока ΔI в силу инерционности электромагнитного реле обладает хорошей чувствительностью лишь в ближней зоне. В удалённой точке при большой начальной нагрузке фидера и малых приращениях тока ΔI при КЗ может быть, в зависимости от уставки, или потеря чувствительности или ложное срабатывание. Защита на реле типа РДШ аналогична токовой отсечки. Защиту от КЗ в удалённых точках должна выполнять многопараметрическая электронная защита как составляющая всего защитного устройства фидера. Она функционально должна реагировать на признаки переходного процесса: скорость изменения тока di/dt, величина приращения тока ΔI. В целях повышения селективности её усредняют за некоторое время. Таким образом. имеем электронный вариант ТО, дублирующий электромагнитное реле [3,4].
     Признак di/dt, как самый чувствительный и быстродействующий, для снижения числа ложных неселективных отключений может быть настроен по величине уставки на 50 - 60 % длины межподстанционной зоны, что значительно увеличивает уставку по функции di/dt и повышает селективность защиты в целом. Совместное использование защит по различным параметрам позволяет повысить надежность действия защиты и обеспечить требования правил устройства электроустановок (рисунок 1).
     Анализ электромагнитных процессов в системе позволяет заключить, что наиболее рациональное разрешение проблемы быстрого и селективного отключения токов короткого замыкания следует искать на пути создания защитных устройств, реагирующих на несколько признаков переходного процесса, связанного с коротким замыканием. Такими признаками являются:
     - изменение тока, скорости его нарастания, приращение тока за определённый интервал времени;
     - изменение переменной составляющей напряжения контактной сети;
     - изменение спектра высокочастотных колебаний в электромагнитно связанных контурах, расположенных параллельно тяговой сети;
     - повышение температуры контактного провода;
     - изменение импеданса тяговой сети;
     - многопараметрический следящий контроль большого количества параметров и непрерывный анализ их изменения по сравнению с предельными значениями.

Литература

     1. Кузнецов, С.М. Защита тяговой сети от токов короткого замыкания [Текст]. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005. – 352 с.
     2. Голев, В.А. Влияние дестабилизирующих факторов на работу дистанционной защиты тяговой сети [Текст] / В.А. Голев, В.Я. Овласюк. Вест. ВНИИЖТа. – 1984. – № 6. – С. 32-36.
     3. А.с. RU 2161355 С1. Способ защиты тяговой сети постоянного тока по приращению тока [Текст] / Пупынин В.Н., Гречушников В.А. // Окрытия. Изобретения. № 36.–2000.
     4. АС. SU 1357271 А1. Устройство для защиты контактной сети постоянного тока [Текст]. Белов В.В., Зимаков В.А., Овласюк В.Я., Пупынин В.Н. Бюлл. №45 от 07.12.87.


Библиографическая ссылка на статью:
Кузнецов С.М., Демиденко И.С. Многопараметрическая защита тяговой сети железных дорог постоянного тока // Онлайн Электрик: Электроэнергетика. Новые технологии, 2012.–URL: /articles.php?id=51 (Дата обращения: 01.12.2021)

Библиографическая ссылка на ресурс "Онлайн Электрик":
Алюнов, А.Н. Онлайн Электрик: Интерактивные расчеты систем электроснабжения / А.Н. Алюнов. - Режим доступа: http://online-electric.ru