книги / Тяговые подстанции городского электрического транспорта

Для открытых установок изготовляются опорные изоляторы штыревого типа, проходные и подвесные. Отличие их от изоля­ торов внутренних установок состоит в усиленной изоляции.

§ 57. Выбор кабелей

Проводники любого назначения должны удовлетворять тре­ бованиям в отношении предельно допустимого нагрева с учетом не только нормальных, но и аварийных режимов (а также перио­ дов ремонта и возможных неравномерностей распределения то­ ков между линиями, секциями шин и т. п.). При этом проверка на нагрев производится по средней нагрузке получасовогомаксимума.

Предельные токи в кабелях и в изолированных проводах как для нормального режима, так и для режима короткого замыка­ ния определяются по условиям старения изоляции. На основа­ нии экспериментальных данных известно, что при достижении температуры жилы кабеля 250° С первый слой изоляции подсу­ шивается. Температура 300° С вызывает повреждение первого слоя, частичное повреждение второго и подсушивание третьегослоев.

Задаваясь предельно допустимой температурой кабеля при расчете токов к. з., можно всегда вычислить, через какой проме­ жуток времени должен отключаться выключатель, чтобы темпе­ ратура кабеля не превысила заданного значения. Но практиче­ ски к заданному режиму токов к. з. и работе выключателя под­ бирается необходимое сечение кабеля. При этом необходимо отметить, что в соответствии с ПУЭ проверка одиночных кабе­ лей на термическую устойчивость должна проходить по токам к. з., вычисляемым для начала каждого участка кабелей после муфты. Это позволяет ступенями уменьшать сечение кабелей по­ длине трассы.

Выбор кабелей по рабочему току производится в зависимости от способа прокладки кабелей (в земле, в воздухе или в воде) по таблицам ПУЭ. Кабели, прокладываемые в земле в трубах,, приравниваются к условиям прокладки в воздухе. На нагрузку кабеля, прокладываемого в блоках и в пучке, вводятся попра­ вочные коэффициенты. Их необходимо вводить даже в том слу~ чае, если на общей трассе ухудшенные условия охлаждения на­ блюдаются на протяженности 10 м и более.

Перегрузка кабелей с бумажной пропитанной изоляцией напряжением до 10 кв по ПУЭ допускается до 130% в течение пяти суток, если в нормальном длительном режиме максималь­ ная нагрузка кабелей не превышает 80%.

Выбор кабелей по экономической плотности тока производит­ ся по формуле

где / у„ — номинальный ток установки, а; уэ — экономическая плотность тока, а/мм2.

Согласно ПУЭ для алюминиевых жил кабелей /э = 1,7 а/мм2 для Т=3000—5000 ч и /э = 1,6 а/мм2 для Г=5000 ч. Здесь Г—

При среднем коэффициенте мощности тяговой подстанции cos(p=0,95 падение напряжения в кабелях обычно не превосхо­

дит 3%.

Выбранный кабель должен быть проверен на термическую устойчивость (см. § 26). В большинстве практических случаев этот показатель и определяет необходимое сечение кабелей.

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА, ЗАЗЕМЛЕНИЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Г л а в а X I V

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ

§ 58. Основные требования к релейной защите

Назначение релейной защиты состоит в том, чтобы отключать, автоматическим выключателем защищаемое оборудование в слу­ чае повреждения или подавать сигнал о нарушении нормального режима работы его.

Основные требования к релейной защите сводятся к обеспе­ чению селективности, быстроты действия, чувствительности и на­ дежности.

Селективностью, или избирательностью, защиты называется такое свойство, при котором отключается лишь тот участок, где произошло повреждение сети. Например, если при коротком за­ мыкании в точке Кз линии, изображенной на рис. 58-1, отклю­ чается только выключатель V, то такая работа защиты будет называться селективной. Если же при этом отключатся также выключатели IV и III, то работа защиты на этих участках будет неселективной.

Селективность работы релейных защит может быть обеспече­ на различными способами, но наиболее употребительный — это применение ступенчатых выдержек времени, например, выклю­ чатель V (рис. 58-1) имеет выдержку времени 0; выключа­ тель IV — At; выключатель /// —2Д/ и т. д.

Быстрота действия защиты уменьшает повреждаемость оборудования токами к. з. С э'той точки зрения желательно иметь защиту мгновенного действия. Но в этом случае трудно •обеспечить селективность действия защиты на всех участках, поэтому быстродействующие защиты могут применяться лишь на конечных участках, например выключатель V (см. рис. 58-1).

Время отключения короткого замыкания складывается из времени действия.реле защиты t3Qill и времени действия высоко­

•общее время отключения короткого замыкания лежит в преде­ лах 0,13—0,20 сек, т. е. отключение произойдет в течение 6—10 периодов.

Чувствительность защиты должна обеспечить надежную работу защиты в пределах всего защищаемого участка’ и надеж­ ное срабатывание при повреждении на соседнем участке, если защита этого участка отказала в действии. Например, защита / должна работать надежно при повреждениях на участке 1 и при повреждениях на участке 2, если защита II не сработала (см. рис. 58-1).

В то же время защита не должна отключать установку от толчков рабочих токов.

Срабатывание защиты / при повреждении на участке 3 не требуется, так как этот участок отключается защитами III и II.

Здесь / к. мин — первичный ток замыкания при коротком замыка­ нии в конце защищаемой зоны, а\

/ср.защ — ток срабатывания реле защиты, а\ /р.макс— максимальный рабочий ток нагрузки, а;

kTT— коэффициент трансформации трансформатора тока.

Коэффициент чувствительности регламентируется ПУЭ и в зависимости от условий работы установки меняется в пре­ делах от 1,3 до 2.

Надежность работы защиты зависит от качества применяе­ мых реле, выбранной схемы, монтажа и ухода в эксплуатации.

Если защита работает ненадежно, то она может явиться причиной распространения аварии, так как, если не отключить, поврежденный участок, может произойти отключение других нормально действующих установок.

§59. Основные виды релейных защит

иамперсекундные характеристики реле

Основные виды релейных защит характеризуются способом включения реле. Реле бывают первичные и вторичные.

Первичные токовые реле включаются последовательно с за­ щищаемой цепью и через изоляционные тяги воздействуют на отключающую защелку выключателя (рис. 59-1,а). Преимуще­ ство первичных реле — простота устройства, недостатки —низ­ кая чувствительность и пониженная надежность. Вследствие этого они не находят распространения.

Вторичные токовые реле включаются через измерительные трансформаторы. Эти реле повсеместно распространены вслед­ ствие таких преимуществ, как высокая чувствительность и на­ дежность, возможность при ограниченном количестве типов получения разнообразных схем защиты, а также осмотра и за­ мены реле без отключения установки (рис. 59-1,6, в, г).

По способу воздействия на выключатель реле бывают пря­ мого и косвенного действия.

Реле прямого действия одновременно выполняют две функ­ ции: как устройство, реагирующее на изменение тока или напря­ жения, и как отключающий электромагнит выключателя (см. рис. 59-1,6). Такими реле прямого действия снабжается, напри­ мер, привод типа ПРБА.

Вследствие пониженной чувствительности реле прямого дей­ ствия применяются лишь на неответственных установках ручно­ го управления напряжением до 10 кв.

Реле косвенного действия воздействуют на выключатель при помощи отключающего электромагнита привода, цепь которого замыкается контактом защитного реле (рис. 59-1,в).

тока, изменение направления передачи мощности, понижение напряжения и понижение сопротивления цепи, то и реле защиты

являются токовые реле, которые могут иметь различные амперсекундные характеристики. По этому признаку реле классифи­ цируются следующим образом:

2)ограниченно-зависимая характеристика с зоной /, где име­ ет место зависимая характеристика, и зоной II, в которой вы­ держка времени не зависит от контролируемого параметра (рис. 59-2,6);

3)независимая характеристика мгновенного действия, когда

В последнем случае дополнительная выдержка времени At обыч­ но обеспечивается применением реле времени;

4) ограниченно-зависимая характеристика с отсечкой, когда по достижении определенного значения тока выдержка времени мгновенно уменьшается до минимальной (рис. 59-2,6).

Наконец, необходимо отметить такой важный показатель работы реле защиты, как коэффициент возврата.

Если ток срабатывания токового реле обозначить /ср.р, а ток возврата, при котором якорь реле при спадении тока начи­ нает возвращаться в исходное положение, через /вр, то коэффи­ циент возврата токового реле

Коэффициент возврата всегда меньше единицы и характери­ зует чувствительность перехода реле от включенного положения к отключенному.

Высокий коэффициент возврата реле весьма важен в защите оборудования от перегрузок, так как при малом коэффициенте возврата токового реле кратковременный толчок нагрузки (не опасный по своей продолжительности) приводил бы к отключе­ нию установки. Поэтому для исключения ложных отключений установок коэффициент возврата должен быть по возможности большим. Обычно коэффициент возврата реле составляет 0,7-f- 0,85.

§ 60. Источники оперативного тока

По Правилам технической эксплуатации устройства релей­ ной защиты всегда должны быть готовы к действию, поэтому источники оперативного тока релейных защит должны обеспе­ чить надежность питания защиты в любых режимах работы оборудования.

Источники оперативного тока могут быть разделены на неза­ висимые и зависимые.

Независимыми оперативными источниками являются аккуму­ ляторные батареи и конденсаторные батареи.

Зависимыми оперативными источниками являются трансфор­ маторы собственных нужд и трансформаторы тока. У этих источников отбираемая для целей защиты мощность зависит от величины тока к. з.

Питание отключающих катушек выключателей и реле защи­ ты от трансформатора собственных нужд (с. н.) может быть лишь в том случае, когда ток к. з. не создает снижения напря­ жения на шинах с. н. более чем на 15%. Обычно система с. н. как источник оперативного тока используется только для авто­ матического включения резерва (АВР).

В ^трансформаторе тока, работающего как источник опера-: тивного тока, с повышением тока к. з. увеличивается и мощность в цепи вторичной обмотки, поэтому этот источник оперативного

По роду тока источников оперативного тока защита может юыть на оперативном постоянном токе и на оперативном пере­ менном токе.

Если на тяговой подстанции нет аккумуляторной батареи, то защита выполняется обычно на оперативном переменном токе. Специально для релейной защиты аккумуляторную батарею не устанавливают.

Источниками оперативного переменного тока для защиты в энергосистемах служат:

а) трансформаторы тока с непосредственным питанием от­ ключающих катушек выключателей или через быстронасыщающиеся трансформаторы (автотрансформаторы);

б) конденсаторные устройства; в) комбинированные устройства для получения выпрямлен­

ного тока от трансформаторов тока и напряжения. Насыщающиеся трансформаторы тока являются низковольт­

ными катушечными трансформаторами и питаются от вторичной обмотки основного трансформатора тока.

Для постоянства вторичного тока, при широких пределах изменения первичного тока, сердечник трансформатора выпол­ няется быстронасыщающимся.

При переходе на оперативный переменный ток быстронасыщающиеся трансформаторы первое время применялись для литания отключающих электромагнитов приводов выключате­ лей. В последнее время защита на оперативном переменном токе осуществляется с питанием отключающих электромагнитов непосредственно от трансформаторов тока (см. рис. 59-1,г). Быетронасыщающиеся трансформаторы тока сейчас применяют­ ся лишь встроенными в реле, например в промежуточном реле РП-341.

Конденсаторные устройства могут быть применены с приво­ дами, мощность отключающих электромагнитов которых не пре­ вышает 200 вт при напряжении 220 в. В этом случае достаточно емкости конденсатора 30 мкф при зарядном напряжении 400 в. Для этой цели обычно применяют конденсаторы типа МБГП или

.МБГО, соединенные по схеме, изображенной на рис. 60-1. Комбинированные устройства производят отбор мощности от

первичной сети через трансформатор тока и трансформатор на­ пряжения с применением промежуточных трансформаторов ПТТ и ПТН и выпрямителей В (рис. 60-2).

Промежуточный трансформатор ПТТ является насыщающим­ ся с параллельным феррорезонансным контуром. Этим обеспечи-

вается стабильность выходного напряжения при колебаниях первичного тока.

В режимах больших токов к. з. реле защиты питаются от про­ межуточного токового трансформатора ПТТ. При малых токах к. з. и перегрузке, когда мощность в цепи вторичных обмоток трансформатора мала, а посадка напряжения на шинах незна­

выходе 110 в пригоден для любых трансформаторов тока и на­ пряжения с вторичным током 5 а и напряжением 100 в .

§61. Схемы включения трансформаторов тока

ивторичных реле защиты

Наиболее распространенные схемы включения трансформа­ торов тока и вторичных реле защиты приведены на рис. 61-1.

В релейных защитах на тяговых подстанциях в целях эконо­ мии обычно ставят не три, а два трансформатора тока. Эти трансформаторы устанавливаются в цепях желтой и красной фаз. Наличие двух трансформаторов тока с токовыми реле в це­ пи каждого из них обеспечивает достаточно высокую надеж­ ность защиты.

Если количество реле велико и трансформатор тока выходит за пределы заданного класса, то применяют двухобмоточные трансформаторы тока, при этом каждая из обмоток может иметь свою схему соединения.

Поскольку класс точности.трансформатора зависит от нагруз­ ки в цепи его вторичной обмотки, то для каждой из схем соеди­ нений расчетным путем требуется определить эту нагрузку (гн )*