Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 11
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ростовский государственный университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации» Факультет - Энергетический кафедра Автоматизированные системы электроснабжения Специальность 100800 – Электроснабжение (ж. д. транспорт)
по дисциплине: “Переходные процессы в устройствах электроснабжения ж. д.” на тему: “ Защита фидера контактной сети однофазного переменного тока” И9.70.СД.02.3.96 ПЗ Студент группы Руководитель работы 2006 Исходные данные
Мощность к.з. на вводах ТП в режиме макс. ЭНС Sc
=1900 МВ∙А Сопротивление ЭНС в режиме мин. ЭНС, при Uб
=27,5кВ Xc
=0,945 Ом Тип и мощность ST
понижающих трансформаторов, МВ∙А ТДТНЖ-40000/220 Расстояние между подстанциями LAB
=54 км Число путей m=2 Схема питания узловая Вид тяговой сети ТПУЭ Защита фидера контактной сети на посту ПС Расчетные размеры движения пассажирских и пригородных поездов, пар в сутки 19 Скорость движения, км/ч 68 Средний ток грузового поезда Iср, А 150 Ток трогания грузового поезда Iтр, А 300 Содержание
Введение……………..………………………………………………….................4 1 Расчёт параметров короткого замыкания….…………………………………..5 1.1 Расчёт сопротивления тяговых подстанций А и В…...…………………….6 1.2 Определение погонного сопротивления тяговой сети……………………...7 1.3 Расчёт результирующих сопротивлений ZA
, ZB
, ZAB
……………………......10 1.4 Вычисление токов IA
, IB
подстанции А и В………………………………….12 1.5 Расчёт тока выключателя QПВ1 на посту ПС…………………....................14 1.6 Определение напряжения на шинах UA
подстанции А……………………..15 1.7 Расчёт сопротивления ZQ
ПВ1
, измеряемого защитой выключателя QПВ1………………………………………………………… 17 2 Расчет параметров нормального режима……………………………………...19 Заключение………………………………………………………………………...22 Список использованных источников…………………………………………….23 Приложение А…………………………………………………………………. ...24 Приложение Б……………………………………………………………………..26 Приложение В………………………………………………………………….....27 Приложение Г……………………………………………………………………..28 Введение
Автоматизированная система управления электроснабжением железнодорожного транспорта (АСУЭ), которая находится в стадии становления, призвана обеспечить оптимальные условия передачи и распределения электроэнергии железнодорожными и нетранспортным потребителям в нормальных аварийных режимах. Нарушение нормального режима одного из элементов системы электроснабжения может повлечь за собой нарушение всего процесса перевозок на значительном расстоянии. Особенностью функционирования системы электроснабжения является, в частности, быстротечность электромагнитных и электромеханических процессов при аварийных ситуациях (нарушение нормального режима), вследствие чего диспетчерский или оперативный персонал не может успеть вмешаться в эти процессы для предотвращения их развития. Различают устройства технологической и устройства системной автоматики. Технологическая автоматика управляет локальными процессами нормального режима на отдельных объектах и не оказывает существенного воздействия на режим работы системы электроснабжения в целом. Система автоматики, в свою очередь, делится на: - автоматику управления в нормальных режимах; - автоматику управления в аварийных режимах. Автоматика управления в нормальных режимах обеспечивает должный уровень напряжения и повышения экономичности. К ней относятся, например, устройства автоматического регулирования напряжения на шинах тяговых подстанций (т.п.). К автоматике управления в аварийных режимах относятся устройства релейной защиты, а также сетевая автоматика (автоматическое включение резерва, автоматическое повторное включение, опробование контактной сети на наличие короткого замыкания.). В работе необходимо произвести расчёт параметров короткого замыкания (к.з.), измеряемых защитой выбранного выключателя, и построить графики зависимости этих параметров от расстояния до места к.з. Параметры короткого замыкания, измеряемые защитой, вычисляются в работе только для защиты одного выключателя. В соответствии с заданием принимают схему питания межподстанционной зоны и выключатель, для которого в дальнейшем производится расчёт защиты. На рисунке 1 представлены схемы питания тяговой сети двухпутного участка: а) - полная; б) - упрощенная.
Рисунок 1а – Схема узлового питания тяговой сети двухпутного участка (полная)
Рисунок 1б – Схема узлового питания тяговой сети двухпутного участка (упрощенная) Для точных расчётов используют комплексные величины сопротивлений, напряжений и токов с учётом сопротивления троса группового заземления (т.г.з.) и сопротивления дуги в месте к.з. В работе все вычисления можно выполнять с использованием модулей сопротивлений, напряжений и токов. К параметрам к.з. относятся: Выключатель 1.1 Расчёт сопротивления тяговых подстанций А и В
Сопротивление тяговых подстанций А и В принимают одинаковыми и вычисляют по формуле 1, Ом; где Сопротивление подстанций вычисляют для режима максимума и режима минимума энергосистемы. В режиме максимума принимают: Вычислим сопротивление подстанции
В режиме минимума энергосистемы принимают: Мощность короткого замыкания где
Сопротивление этой же подстанции в минимальном режиме равно:
1.2 Определение погонного сопротивления тяговой сети
Схема замещения тяговой сети при коротком замыкании показана на рисунке 2. В схеме использованы так называемые индуктивно развязанные сопротивления контактной сети, которые учитывают все взаимоиндуктивные связи между проводами и рельсами.
Рисунок 2 – Схема замещения тяговой сети Результирующие сопротивления где Принимаем где По формуле 8 рассчитываются В формулах 6, 7, 8 и 9 принимают Схема тяговой сети ТП представлена на рисунке 3, где Т - несущий трос, П - контактный провод, У- усиливающий провод, Э –экранирующий провод, Р - рельсы.
Рисунок 3 – Вид тяговой сети Определим погонное сопротивление тяговой сети ТП двухпутного участка. По таблице 3 методических указаний находим
1.3 Расчет результирующих сопротивлений
ZA
,
ZВ
,
ZAB
Для нахождения значений результирующих сопротивлений, зададим расстояния В межподстанционной зоне намечаются расчётные точки к.з. Они выбираются на шинах одной и второй подстанции, на посту секционирования и равномерно по 4-5 точек между каждой подстанцией и постом секционирования. Обязательными являются точки на шинах тяговых подстанций и посту секционирования. Сопротивления подстанций А и В ( Произведём расчёт параметров к.з. при повреждении на шинах подстанции А (
Произведём те же самые расчёты для Lк
=32,2 км:
Для остальных значений По формулам 3, 4, 5 находим параметры результирующей схемы замещения: -для минимального режима энергосистемы при
- для максимального режима энергосистемы
-для минимального режима энергосистемы при
- для максимального режима энергосистемы
Сопротивления результирующей схемы замещения при различных Lк
приведены в таблице 1 Приложения А - для минимума энергосистемы (ЭНС), таблице 2 Приложения А - для максимума энергосистемы. 1.4 Вычисление токов
IА
,
IВ
подстанции А и В
При расчёте параметров к.з. вначале вычисляют токи Значения токов вычисляют по формулам 10 и 11, А:
Расчётные напряжения подстанций А и В в работе можно принимать одинаковыми Произведём расчёты токов в режиме минимума энергосистемы: -в режиме максимума энергосистемы:
Те же самые расчёты для -в режиме минимума энергосистемы: -в режиме максимума энергосистемы:
В таблице 2 Приложения А отображены значения токов 1.5 Расчет тока выключателя
QПВ1 на ПС
Ток IQ
ПВ1
выключателя QПВ1, если точка короткого замыкания К находится в пределах участка Когда точка К перемещается в пределах
Току каждого из выключателей присваивается знак «+» или «−». Знак «+» соответствует направление тока от шин, к которым подключен выключатель, в линию. Знак «−» соответствует противоположному направлению: из линии к шинам. Знак «+» обычно не ставится. Вычислим ток -в режиме минимума энергосистемы для
- в режиме минимума энергосистемы для - в режиме максимума энергосистемы для
- в режиме максимума энергосистемы для
В таблице 2 Приложения А представлены значения тока 1.6 Определение напряжения
UПС
на шинах поста секционирования
Напряжение на шинах Эти напряжения вычисляют для режимов максимума и минимума энергосистемы. Произведём расчёт для -в режиме минимума энергосистемы:
- в режиме максимума энергосистемы:
Произведём расчёт для - в режиме минимума энергосистемы:
- в режиме максимума энергосистемы:
Значения величин Напряжение Эти напряжения вычисляют для режимов максимума и минимума энергосистемы. Произведём расчёт для - в режиме минимума энергосистемы:
- в режиме максимума энергосистемы:
Если точка короткого замыкания К находится в пределах участка Произведём расчёт для - в режиме минимума энергосистемы:
- в режиме максимума энергосистемы:
1.7 Расчет сопротивления
ZQ
ПВ1
, измеряемого защитой выключателя
QПВ1
Сопротивление, измеряемое защитой выключателя, находим по формуле:
Рассчитываются эти сопротивления для режима минимума и максимума энергосистемы, определим для -в режиме минимума энергосистемы:
- в режиме максимума энергосистемы:
Для Lк
=32,2 км: - в режиме минимума энергосистемы:
- в режиме максимума энергосистемы:
Сведём в таблицу 2 Приложения А значения 2 Расчет параметров нормального режима К параметрам нормального режима относятся: - наибольшее значение тока - наименьшее значение сопротивления При правильном выборе установок срабатывания защита не должна реагировать на параметры Расчетную величину тока, протекающего через заданный выключатель где Число поездов где Полученное по формуле 20 дробное число Минимальное значение напряжения Минимальное значение сопротивления
Рассчитаем число поездов Вычисляем искомое значение максимального тока фидера поста секционирования в нормальном режиме:
Минимальное значение сопротивления, измеряемое защитой фидера в нормальном режиме, рассчитаем: Заключение
В курсовой работе были рассчитаны параметры короткого замыкания для схемы узлового питания тяговой сети двухпутного участка. К параметрам короткого замыкания относятся: IQ
– ток, протекающий через заданный выключатель ZQ
– сопротивление, измеряемое защитой этого выключателя Uш
– напряжение на тех шинах, к которым подключён выключатель Значения параметров к.з. при различных Список использованных источников
1. Фигурнов Е.П.
Релейная защита: Учебник для вузов ж.-д. трансп. М.: Желдориздат, 2001. 720 с. 2. Фигурнов Е.П., Петрова Т.Е.
Релейная защита систем электроснабжения. Ч. 2. Тяговые сети переменного тока напряжением 27,5 кВ: Учеб. пособие для вузов ж.-д. трансп. Ростов н/Д: РГУПС, 1998. 90 с. 3. Фигурнов Е.П.
Релейная защита устройств электроснабжения железных дорог. М.: Транспорт, 1981. 216 с. Приложение А
Таблица 1- Значение параметров аварийного режима при минимуме ЭНС Рас-стоя-ние до точки к.з. Lк
, км. Сопротивление схемы замещения, Ом. Сопротивление результирующей схемы замещения, Ом. Значение тока, А. Значе-ние тока выключателя,А. Напряжение на шинах подстанций А и В, В. Напряжение на шинах ПС, В. Сопротив-ление выкл-ля,Ом ZтсА
+Z’тс
,i
ZтсВ
+Z”тс
,i
Z’”тс
,i
ZA
ZВ
ZAB
IА
IВ
IQ
ПВ
1
UA
UВ
UПС
ZQ
ПВ
1
0 0 8,748 0 7,05 15,802 0 3898,63 1740,31 -870 0 15224,25 7612,13 -8,748 4,6 0,745 8,003 0,3416 7,80 15,057 0,3416 3306,31 1712,59 -856, 4178,1 15419,78 7928,90 -9,25953 9,2 1,490 7,258 0,5428 8,54 14,311 0,5428 2922,09 1744,54 -872 6888,3 15194,4 7563,77 -8,67135 13,8 2,236 6,512 0,6038 9,29 13,566 0,6038 2668,18 1827,02 -914 8679,3 14612,62 6621,23 -7,24811 18,4 2,981 5,767 0,5245 10,03 12,821 0,5245 2506,92 1962,09 -981 9816,8 13659,9 5077,74 -5,17585 23 3,726 5,022 0,304963 10,78 12,076 0,304963 2421,42 2161,55 -1080 10420 12252,94 2798,321 -2,58918 27 4,374 4,374 0 11,43 11,428 0 2406,42 2406,42 3609 10526 10525,68 0 0 27 4,374 4,374 0 11,43 11,428 0,0000 2406,42 2406,42 3609 10526 10525,68 0,00 0 32,2 5,216 3,532 0,3758 12,27 10,585 0,3758 2102,20 2436,80 2884 12672 10311,4 3476,51 1,205649 36,8 5,962 2,786 0,5587 13,02 9,8402 0,5587 1921,31 2541,27 2382 13948 9574,454 5543,72 2,327269 41,4 6,707 2,041 0,6014 13,76 9,095 0,6014 1800,68 2724,41 1956 14798 8282,644 6922,21 3,538604 46 7,452 1,296 0,5039 14,506 8,3498 0,5038519 1731,20 3007,55 1568 15289 6285,421 7716,26 4,922224 50 8,1 0,648 0,305 15,15376 7,7018 0,304963 1712,46 3369,39 1233 15421 3733,139 7930,40 6,433551 54 8,748 0 0 15,80 7,0538 0 1740,31 3898,63 870 15224 0 7612,13 8,748 Таблица 2 - Значение параметров аварийного режима при максимуме ЭНС Расс-тояние до точки к.з. Lк
, км. Сопротивление схемы замещения, Ом. Сопротивление результирующей схемы замещения, Ом. Значение тока, А. Значение тока выклю-чате-ля,А. Напряжение на шинах подстанций А и В, В. Напряжение на шинах ПС, В. Сопротив-ление выкл-ля,Ом ZтсА
+Z’тс
,i
ZтсВ
+Z”тс
,i
Z’”тс
,i
ZA
ZВ
ZAB
IА
IВ
IQ
ПВ
1
UA
UВ
UПС
ZQ
ПВ
1
0 0 8,748 0 4,89 13,639 0 5622,40 2016,26 - 1008 0 17638,2 8819,1 -8,748 4,6 0,745 8,0028 0,3416 5,64 12,894 0,3416 4488,18 1961,92 -980,96 5547,67 17903,95 9322,508 -9,50344 9,2 1,490 7,2576 0,5428 6,38 12,149 0,5428 3814,40 2003,64 -1001,82 8843,21 17699,88 8935,941 -8,91969 13,8 2,236 6,5124 0,6038 7,13 11,404 0,6038 3391,74 2119,70 -1059,85 10910,52 17132,26 7860,708 -7,41683 18,4 2,981 5,7672 0,5245 7,87 10,658 0,5245 3130,73 2312,27 -1156,13 12187,13 16190,36 6076,502 -5,25588 23 3,726 5,022 0,304962963 8,62 9,913 0,304963 2993,29 2601,96 -1300,98 12859,36 14773,41 3392,419 -2,60758 27 4,374 4,374 0 9,27 9,265 0 2968,11 2968,11 4452,17 12982,53 12982,53 0 0 27 4,374 4,374 0,0000 9,27 9,265 0,0000 2968,11 2968,11 4452,17 12982,53 12982,53 0 0 32,2 5,216 3,5316 0,3758 10,11 8,423 0,3758 2515,03 3018,12 3491,27 15198,60 12737,95 4197,842 1,202382 36,8 5,962 2,7864 0,5587 10,85 7,678 0,5587 2253,86 3185,98 2859,62 16476,06 11916,9 6617,703 2,314193 41,4 6,707 2,0412 0,6014 11,60 6,932 0,6014 2082,45 3483,98 2340,06 17314,44 10459,36 8205,807 3,50667 46 7,452 1,296 1 12,34 6,187 0,503852 1985,25 3960,50 1873,48 17789,86 8128,593 9106,376 4,860682 50 8,1 0,648 0,304962963 12,99115 5,539146 0,304963 1962,695 4603,174 1467,71 17900,17 4985,203 9315,347 6,346867 54 8,748 0 0 13,63915 4,891146 0 2016,255 5622,404 1008,13 17638,20 0 8819,1 8,748
|