Расчет уставок электронной защиты фидера ТП

8.2 Расчет уставок электронной защиты фидера ТП

Первая ступень защиты - ненаправленная дистанционная защита является основной и отключает без выдержек времени в пределах 80-85% зоны. При коротком замыкании рядом с шинами подстанции предусмотрен автоматический перевод первой ступени защиты в режим токовой отсечки. Этот перевод обусловлен понижением напряжения на шинах тяговой подстанции до определённого уровня. Вторая ступень защиты - направленная защита с выдержкой времени 0,5 сек. Она резервирует первую ступень защиты. Во второй ступени используется фазовый орган, который ограничивает характеристику срабатывания реле в заданном диапазоне.

Расчет установок электронной защиты

Определение сопротивления тяговой подстанции

, Ом (65)

Сопротивление срабатывания первой ступени защиты

Z_cpi = k_отс × Z_вхi , Ом; (66)

где k_отс = 0,8 - коэффициент отстройки

Z_вхi - входные сопротивления в конце защищаемой зоны, Ом;

Z_вх = Z₁ × l ,Ом; (67)

Z₁ - сопротивление одного пути двухпутного участка.

Выбранное сопротивление Z_срi проверяется на селективность по отношению к токам нагрузки:

(68)

где Z_нmin - минимальное сопротивление нагрузки, Ом;

Ом; (69)

где к_в = 0,9; к_н = 1,2; U_pmin = 25 кВ;

При понижении напряжения на шинах тяговой подстанции ненаправленная дистанционная защита переводится в режим токовой отсечки.

Напряжение перевода:

, В; (70)

где U_kmin- минимальное напряжение при коротком замыкании в конце линии;

, В ; (71)

U_min = 0,9 × 27500 = 24750 В;

где Z₂ - сопротивление двухпутного участка при соединении контактных подвесок, Ом;

Ток срабатывания отсечки:

I_сзуто= к_н × I_кзmax; (72)

где I_кзmax - максимальный ток короткого замыкания, протекающий через фидер;

, А; (73)

U_max = 1,05 × 27500 = 28875 В;

Выбранное значение I_сзуто проверяется:

; (74)

Сопротивление срабатывания направленной дистанционной защиты(вторая ступень)

Z_сз|| = k_ч × Z_кзmax; (75)

где Z_кзmax - максимальное сопротивление при коротком замыкании на шинах смежной подстанции;

Z_кзmax = 2 × (Z₂ × l_ca + Z₁ × l_св), Ом; (76)

Расчет:

Определяем сопротивление тяговой подстанции и внешней сети по формуле (65) :

5.07 Ом;

Z₁ =Z₂ == 0.302 Ом;

Согласно выражению (67):

Z_вх = 0,302 × 20 = 6,04 Ом;

Сопротивление срабатывания первой ступени защиты определим по формуле (66)

Z_сзi = 0,8 × 6,04 = 4,832 Ом;

Выбранное сопротивление проверяем на селективность по отношению к токам нагрузки фидера, используя выражение (68)

Минимальное сопротивление определим по формуле (69):

Z_нmin = 25000 / 1497.2 = 16,7 Ом;

5,1012,525 Ом;

Минимальное напряжение при коротком замыкании в конце линии по формуле(71):

В;

Напряжение перевода в токовую отсечку по формуле (70):

U_сзто = 6727.72 / 1,2 = 5606.43 В;

Максимальный ток короткого замыкания в конце линии по формуле (73):

А;

Ток срабатывания токовой отсечки по формуле (72):

I_сзуто= к_н × I_кзmax = 1.2 × 2599 = 3118.8 А ;

Проверяем ток срабатывания защиты на селективность по отношению к токам нагрузки по формуле (74):

Условие выполняется

Сопротивление срабатывания второй ступени защиты. Максимальное сопротивление короткого замыкания на шинах смежной подстанции определим по формуле (76):

Z_кзmax = 2 × (0,302 × 20 + 0,302 × 20) = 24.16 Ом;

Сопротивление срабатывания второй ступени защиты по формуле (75):

Z_сз|| = 24,16 × 1,5 = 36,24 Ом;

Вывод: электронная защита фидера контактной сети полностью удовлетворяет условиям нормальной работы, так как она надёжно отстроена от минимального сопротивления нагрузки и максимальных токов нагрузки фидеров для узловой схемы.

9. РАСЧЕТ РЕАКТИВНОГО ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ РАСЧЕТНОЙ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ, МОЩНОСТЬ УСТАНОВКИ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ

КОМПЕНСАЦИИ И ЕЁ ПАРАМЕТРЫ

Рис.2. Схема включения компенсирующей установки на тяговой подстанции.

Q = U×I×sin(37º)

P = U×I× cos(37º)

9.1 Определение реактивной мощности плеч питания:

Q_| = 27,5 × 412 × sin(37º) = 6818.56 кВ×Ар;

Q_|| = 27,5 × 465.8 × sin (37º) = 7708.95 кВ×Ар;

9.2 Определение активной мощности плеч питания

P_| = 27,5 × 412 × cos(37º) = 9048.54 кВт;

P_|| = 27,5 × 465.8 × cos(37º) = 10230.12 кВт;

9.3. Определение экономического значения реактивной мощности

tg(φ_э) = 0,25

Q_э = tg(φ_э)×P кВ×Ар

Q_э| = 0,25 × 9048.54 = 2262.135 кВ×Ар;

Q_э|| = 0,25 × 10230.12 = 2557.53 кВ×Ар;

9.4 Мощность, подлежащая компенсации

Q_ку = Q - Q_э

Q_ку| = 6818.56 – 2262.135 = 4556.425 кВ×Ар

Q_ку|| = 7708.95 – 2557.53 = 5151.42 кВ×Ар;

9.5 Ориентировочное значение установленной мощности КБ

Q_уст = Q_ку / k_g;

k_g = 0,5;

Q_уст| = 2 × 4556.425 = 9112.85 кВ×Ар;

Q_уст|| = 2 × 5151.42 = 10302.84 кВ×Ар;

9.6 Количество последовательно включенных конденсаторов:

M = [ U_тс / U_кн ] × 1,1 × 1,05 × 1,15 × 1,15

где 1,1 - коэффициент, учитывающий номинальный разброс;

U_кн - номинальное напряжение 1-го конденсатора = 1,05 кВ;

1,15 – коэффициент, учитывающий увеличение напряжения на КБ от индуктивности защитного реактора;

1,15 - коэффициент, учитывающий дополнительный нагрев конденсаторов токами внешних гармоник и солнечной радиации;

М = 27500 / 1050 × 1,53 = 40 шт;