Направленная дистанционная защита 4-й ступени

ДЗ4 предназначена для отключения КЗ с малым активным током, возникающим при КЗ на разземленных опорах или при падении контактного провода на балласт между рельсов. Кроме того, ДЗ4 защищает от токов КЗ при перекрытии нейтральной вставки (см. ПРИМЕЧАНИЕ 2.1).

При выборе уставок ДЗ4 необходимо учитывать следующее:

1) разброс параметров сопротивления разземленной опоры по данным литературы весьма велик (от 1 до 500 Ом);

2) при узловой схеме питания реально можно выявить пробой на разземленную опору только в ближней зоне, сопротивление, измеренное в месте установки защиты, превышает сопротивление разземленной опоры не более, чем в 4 раза;

3) терминал ЦЗА-27,5-ФКС обладает программной блокировкой от тяговых токов, а также от уравнительных токов двухпутных участков (см. ПРИМЕЧАНИЕ 1.2);

4) существуют неподдающиеся расчету местные особенности участков, например, неодинаковость уравнительных токов в контактных проводам смежных путей, влияние наводок от ЛЭП, параллельных контактной сети и т.д.

Поэтому выбор уставок ДЗ4 определяется следующими соображениями:

1) ДЗ4 можно вводить на ТП и ПС, оборудованных терминалами ЦЗА-27,5-ФКС, для всех схем питания контактной сети;

2) уставка по Rc рекомендуется 200 Ом и далее, по наличию или отсутствию ложных срабатываний, корректируется в меньшую или большую сторону, соответственно; для однопутных линий эту уставку нужно проверять на отстройку от уравнительных токов по выражению (1);

3) уставка по Rd рекомендуется 300 Ом и далее также, по наличию или отсутствию ложных срабатываний, корректируется в меньшую или большую сторону, соответственно; для однопутных линий эту уставку нужно проверять на отстройку от уравнительных токов по выражению (1);

4) уставка по Xa рекомендуется минус 10 Ом;

5) уставка Хb должна обеспечивать перекрытие всей длины ближней зоны, поэтому в качестве уставки по Хb берется значение уставки Zу ДЗ2;

6) уставка по Xc также рекомендуется равной Zу ДЗ2;

7) уставка по Xd рекомендуется минус 30 Ом (чтобы захватывать отрицательные углы до -10° - см. ПРИМЕЧАНИЕ 2.1);

8) уставка по времени для ДЗ4 должна быть не менее, чем у ДЗ2 на ТП; рекомендуется - 0,6 с;

9) рекомендуемое значение уставки по коэффициенту гармоник Кгу = 6% (аналогично п.2.8.1), которое далее, в процессе эксплуатации корректируется в меньшую или большую сторону по наличию или отсутствию ложных срабатываний ДЗ4, соответственно;

10) для однопутных участков уставки Rc и Rd необходимо проверять на условие ОТ аналогично ДЗ3 (см. п. 2.5.1).

Выбор уставок

Исходные данные

При выборе уставок защит ФКС учитываются следующие параметры и влияющие факторы (ниже перечислены параметры для всех 17-ти вариантов из таблицы 1; в каждом конкретном варианте используется свой ограниченный набор параметров).

Параметры подстанций

1) Еmax – максимальное расчетное напряжение на шинах ТП (рекомендуется - 28,9 кВ);

2) Еmin – минимальное расчетное напряжение на шинах ТП (рекомендуется - 26,2 кВ);

3) Хс,max – максимальное сопротивление энергосистемы на входах подстанции, в Ом (задается энергосистемой);

4) Хс,min – минимальное сопротивление энергосистемы на входах подстанции, в Ом (задается энергосистемой);

5) Sт,max – номинальная мощность тягового трансформатора, в МВА (паспортное значение);

6) Uк,min – напряжение короткого замыкания трансформатора, в % (паспортное значение);

7) n - число включенных в работу трансформаторов.

ПРИМЕЧАНИЕ 3.1

1. ТП-А – подстанция, на которой устанавливается защита; ТП-В – смежная подстанция на другом конце межподстанционной зоны.

3.1.2 Параметры тяговой сети

Для расчета уставок нужно задать длины участков тяговой сети (все в км):

L0 – длина фидера от места установки защиты на ТП-А до контактной сети, в км;

L_АП – длина участка контактной сети от точки подключения ТП-А к КС до ПС;

L_ПВ – длина участка контактной сети от ПС до ТП-В;

L_ВН – длина участка контактной сети от ТП-В до её нейтральной вставки;

L_НА – длина участка контактной сети от нейтральной вставки до точки

подключения на ТП-А к КС (для петлевой схемы питания);

L₁₁ – длина участка контактной сети от точки подключения ТП-А к КС до ППС1;

L₁₂ – длина участка контактной сети от ППС1 до ПС;

L₂₁ – длина участка контактной сети от ПС до ППС2;

L₂₂ – длина участка контактной сети от ППС2 до ТП-В.

В дальнейшем в формулах дополнительно используются следующие обозначения:

L_ПН = L_ПВ + L_ВН – длина участка контактной сети от ПС до нейтральной вставки на ТП-В;

L_НП = L_НА + L_АП – длина участка контактной сети от нейтральной вставки на ТП-А до ПС.

При этом справедливы следующие соотношения: L_АП + L_ПВ = L_АВ; L₁₁ + L₁₂ = L_АП;

L₂₁ + L₂₂ = L_ПВ.

Параметры сопротивления тяговой сети:

Z₁₁ – погонное комплексное сопротивление тяговой сети однопутного участка, в Ом/км;

Z₂₁ – погонное комплексное сопротивление тяговой сети двухпутного участка, на котором контактная сеть на одном пути отключена, в Ом/км;

Z₂₂ – погонное комплексное сопротивление тяговой сети двухпутного участка при условии, что в работу включены и соединены параллельно контактные сети обоих путей , в Ом/км;

Z_1,2 – погонное комплексное сопротивление одного пути тяговой сети двухпутного участка, на котором токи контактных сетей обоих путей одинаковы, но имеют противоположное направление, в Ом/км

Z’_P,2 комплексное сопротивление взаимного влияния смежных путей, в Ом/км;

dZ – относительная величина, задающей возможное увеличение Z₁₁ или Z₂₁ в следствие износа контактного провода (рекомендуемое значение для вновь электрифицируемых участков – 0; для действующей тяговой сети - в зависимости от степени износа контактного провода 0,1 ¸ 0,2).

ПРИМЕЧАНИЕ 3.2 -Если L0 – длина фидера от места установки защиты на ТП-А до контактной сети более 0,5 км, то ее желательно учитывать при расчете уставок, т.е. принимать L’_АП = L_АП + L0. При этом для простоты полагается, что параметры погонного сопротивления фидера от ТП-А до контактной сети и самой контактной сети равны.

ПРИМЕЧАНИЕ 3.3Для двухпутного участка погонные сопротивления Z_1,2 и Z₂₂ с достаточной для практических применений точностью могут быть вычислены из Z₂₁ и Z’_P,2 следующим образом:

Z_1,2 = Z₂₁ - Z’_P,2 ; (3)

Z₂₂ = 0,5×(Z₂₁ + Z’_P,2). (4)

Параметры нагрузки и КЗ

Основной параметр нагрузки: I_Н,max – максимальный расчетный ток нагрузки (измеренный в месте установки защиты). Исходя из него может быть вычислено минимальное значение полного сопротивления нагрузки, измеряемое защитами фидера:

Z_Н,min = U_H,min/I_H,max; (5)

где U_H,min = 25000 В – минимальное напряжение на шинах ТП

Кроме того, следует учитывать, что в момент включения тягового трансформатора на электровозе или при перерывах в питании амплитуда бросков тока намагничивания может достигать I_БТН,mах » 3500 А (из опыта применения терминалов).

Комплексное сопротивление места повреждения (КЗ) складывается из: сопротивления троса группового заземления, сопротивления дуги и переходного сопротивления «контактная сеть-земля». При вычислении уставок токовых защит и защит первой и второй ступени рекомендуется принимать Z_КЗ = 0; для защит третей ступени - Z_КЗ,max = 8 Ом (с учетом большого сопротивления дуги при перекрытии нейтральной вставки на смежной ТП, если дуга после срабатывания собственных защит подпитывается только токами двух смежных ТП).

Для проверки отстроенности ДЗ3 и ДЗ4 от уравнительных токов задается их максимальное значение значение: I_УР,max. Это значение тока для данной МЗ может быть определено только опытным путем.