Расчет уставки срабатывания второй ступени электронной защиты

Вторая ступень также является дистанционной направленной защитой с углом действия от 0 до 120°. Уставка ДНЗ 2 регулируется с помощью патенциометра R3. Если сопротивление к. с. меньше сопротивления срабатывание второй ступени, то на выходе 7 модуля У3 появляется сигнал логической единицы, который поступает на вход 26 схемы "и-не" модуля У1. На вход 12 схемы "и-не" поступает сигнал с модуля ИФМ 1. На входе 15 появляется сигнал логического нуля, который поступает на вход 11 схемы "не" модуля У2 и на вход 7 реле времени модуля У5. На выходе 14 схемы "не" модуля У2 появляется сигнал логической единицы, который поступает на вход 12 схемы "и-не" модуля У3. На вход 26 схемы "и-не" по истечении выдержки времени 0,5 сек. с реле времени поступает также логическая единица. На выходе 15 схемы "и-не" модуля У3 появляется сигнал логического нуля, который поступает в модуль индикации, при этом загорается светодиод второй ступени. С выхода реле времени сигнал логической единицы поступает также на схему " и-не" модуля У5 и на выходе 2 этой схемы появляется сигнал логического нуля, который поступает в модуль отключения. Расчет сопротивления срабатывания второй ступени защиты

 

,

 

Iнмах – максимальный ток нагрузки фидера.

 

 Ом

 

Рисунок 3-Характеристика срабатывания 2-ой ступени (ДЗ-2)

 

Расчет уставки третьей ступени электронной защиты ДЗ3

Третья ступень защиты работает до шин смежной подстанции с выдержкой времени 0,5 сек. и является основной ступенью электронной защиты. Характеристика срабатывания третьей ступени представляет собой сектор в диапазоне углов от 50⁰ до 120⁰ . Принцип работы аналогичен работе второй ступени.

 

,

 

где Кч=1,5 – коэффициент чувствительности; Zкзмах – максимальное сопротивление на защищаемом фидере при к. з. на шинах смежной подстанции.

Расчет сопротивления срабатывания третьей ступени электронной защиты

 

Ом.

 

Рисунок 4-Характеристика срабатываня третьей ступени (ДЗ-3)

Рисунок 5-Общая характеристика срабатывания 3-х ступенчатой электронной дистанционной защиты

 

3.4 Расчёт уставки четвертой ступени дистанционной зашиты ДЗ-R

 

Для зашиты контактной сети от повреждений на разземлённых опорах при К.З. через большое переходное сопротивление Rпер (сопротивления дуги, опор, заземляющих цепей и т.д.) могут использоваться реле сопротивления ДЗ-R (четвёртая ступень) с угловой характеристикой срабатывания УХС.

Параметры УХС реле ( ступени защиты) ДЗ-R определяются исходя из того, что фазовый угол  при максимальной нагрузке нормального режима (при минимальном значении сопротивления нагрузки  ) имеет значение от  до .

Угол принимают равным от  до  градусов, угол принимают равным от  до .

Зависимость между значениями и определяется особенностями конфигурации области нагрузки Н на комплексной плоскости сопротивлений и может быть представлена примерными соотношениями.

При наибольшем значении  =142 имеем а =6

Уставка срабатывания по оси активных сопротивлений R выбирается как наименьшая из вычисленных по условиям

,

.

 

Где – наименьшее напряжение в нормальном режиме, В

- максимальное значение уранительного тока в диапазоне углов от - 15 до +15  А; Кз - коэффициент запаса.

Значение до тяговых подстанций принимают равным 25000 В, коэффициент запаса принимают равным от 1,15 до 1,25. Ступень защиты ДЗ-R необходимо устанавливать на высоковольтных выключателях фидеров контактной сети. Время срабатывания ДЗ-R принимают от 1 до 1,5(с).

Ступень защиты зашиты ДЗ-R должна обеспечивать условия чувствительности, как правило, при нормальной схеме питания. Также допускается каскадное действие ступеней ДЗ-R. При каскадном действии защита ДЗ-R рассматриваемого выключателя срабатывает после отключения выключателя (тоже оборудованного ступенью ДЗ-R) фидера того же пути на противоположном конце защищаемого участка.

Защищаемым участком является вся зона между тяговой подстанцией и постом секционирования.

Коэффициент чувствительности для защиты ДЗ-R принимают на участках с опорами, нормально не соединенными с рельсами (разземлёнными опорами ) 1,5. Расчёт сопротивления срабатывания четвёртой ступени

 

 

Принимаем уставку срабатывания Ом.

Проверяем условие:

,

Ом

 

Поскольку 19,05 13,02,то условие не выполняется.

По формуле вычисляем:

 

,

Ом

 

Поскольку 14,6 13,02,то условие и в этом случае не выполняется.

Определяем максимальную длину участка ,на котором защита может обеспечить устойчивость функционирования.

-при селективном действии:

 

,

 Км

 

-при каскадном действии:

 

,

 Км

Для обеспечения устойчивого функционирования защиты ДЗ-R на фидере тяговой подстанции необходимо примерно в середине участка  установить пункт продольного секционирования ППРС.В этом случае .Подставив это число в формулу ,

Получим:

 

 Км

 Ом

 

Принимаем  Ом:

Поскольку 11 13,02,то условие выполняется,

Определяем уставку срабатывания :

 

,

Ом

,

Ом

 

150 А-это max уравнительный ток в диапозоне от -15 до+15

Принимаем Ом:

Находим наибольшее значение ,при котором защита устойчиво срабатывает

,

 Ом

 

При каскадном действии защиты:

 

,

Ом.

 

Рисунок 6-Характеристика срабатыания четвертой ступени (ДЗ-R)

 

3.5 Расчет уставки срабатывания максимально токовой защиты фидера контактной сети (МТЗ)

 

Максимальная токовая защита

МТЗ на ФКС и ОВ – 27.5 кВ выполнена на базе токового реле типа

РТ – 40 и задействована от отдельной вторичной обмотки трансформатора тока. МТЗ является резервной защитой и защищает межподстанционную зону не полностью, чувствительность защиты к к.з. в конце зоны недостаточна. Защита вводится в работу накладкой "НМ" – максимально-токовая защита установленной на релейном блоке каждого ФКС и ОВ – 27.5 кВ. Накладка "НМ" должна быть всегда введена.

При срабатывании защиты выпадает блинкер "БМ" установленный на релейном блоке, загорается световое табло "ТСУ – 27.5 кВ" – блинкер не поднят на панели "ОПС", работает аварийная сигнализация (сирена) мигает зелёная лампа на панели отключенного ФКС или ОВ –27.5 кВ.

Расчет тока уставки срабатывания МТЗ

Ток уставки срабатывания МТЗ выбирается по условию:

 

,

 

где: К_З – коэффициент запаса, принимается равным 1,2;

К_В – коэффициент возврата реле, принимается равным 0,9;

К_Ч – коэффициент чувствительности. Принимается равным 1,5;

I_{K min} – ток К.З. в минимальном режиме, определяется по формуле:

 

,

 

где U_H – номинальное значение напряжения ФКС, принимается равным 27,5 кВ.

Z_Пmin – сопротивление подстанции в минимальном режиме

 

 А.

 

Определение первого условия выбора уставки срабатывания МТЗ.

 

 А,

 

По первому условию: I_{У МТЗ} ≥ 1600 А.

Определение второго условия выбора уставки срабатывания МТЗ

 

 А,

 

Согласно двум условиям ток уставки МТЗ должен удовлетворять условиям:

 

,

 

Принимаем ток уставки МТЗ равным I_{У МТЗ} =2000 А,

 

1600≤1800≤2713 А.

 

Для того чтобы трансформаторы тока работали в нужном классе точности необходимо их выбирать по условию

 

I_НТТ>I_{УМТЗ ,}

 

Выбираем трансформатор тока I_НТТ=2000 А, ток вторичной обмотки 5 А. Определяем коэффициент трансформации ТТ.

 

 

Определяем ток во вторичной цепи трансформатора тока МТЗ

 

,

А

 

Расчет уставки срабатывания токовой отсечки на ФКС-27,5 кВ

Токовая отсечка с выдержкой времени резервирует отказ МТЗ – 27,5 кВ.

Токовая отсечка используется как дополнительная защита, реагирующая на близкие короткие замыкания. Она выполняется, как правило, с помощью датчиков тока, воздействующих на отключение фидерного быстродействующего выключателя. В отдельных случаях, например в двухзонной защите, токовая отсечка реализуется с помощью того автоматического быстродействующего выключателя, который имеет полный пакет шунта.

Выбор уставки срабатывания токовой отсечки ФКС-27,5

Уставка срабатывания токовой отсечки выбирается по условию:

 

,

 

где К_ОТС – коэффициент отстройки (1,2 – 1,6).

I_{КЗ max} – ток короткого замыкания в режиме максимума, определяется по формуле

 

,

 

где L₁ – расстояние от подстанции до поста секционирования.

Z₀₁ – погонное сопротивление контактной сети.

 

 А.

 

Определяем условие выбора тока уставки срабатывания токовой отсечки

 

 А.

 

Согласно условию выбираем ток уставки I_{У ТО}=2200 А.

Выбранная уставка должна быть больше, чем вычисленная по формуле:

 

,

 

где К_З – коэффициент запаса принимается равным 1,15 – 1,25

 

 А

 

Кроме того, выбранная уставка проверяется по коэффициенту чувствительности по формуле:

 

,

,

 

Выбранная уставка токовой отсечки I_УТО=2200 А соответствует всем условиям.

Выбор трансформатора тока для токовой отсечки и определение тока во вторичной цепи ТТ.

Для того чтобы трансформаторы тока работали в нужном классе точности необходимо их выбирать по условию:

 

I_НТТ>I_УТО.

 

Выбираем трансформатор тока I_НТТ=2500 А, ток вторичной обмотки 5 А.

Определяем коэффициент трансформации ТТ.

 

 

Определяем ток во вторичной цепи трансформатора тока ТО.

 

А

 

4. Исследование условий для замены релейной защиты УЭЗФМ-ФКС-27,5 на ЦЗА-ФКС-27,5 на тяговой подстанции Заудинск

 

Как известно в 70-е годы на тяговых подстанциях взамен релейно-контактной аппаратуры начали внедрять электронную аппаратуру комплексной системы автоматики и телемеханики. Она включала в себя и защиты с телеблокировкой типа УЗТБ. Выпускались также отдельные комплекты электронной защиты типа УЭЗФТ для тяговых подстанций и типа УЭЗФП для постов секционирования. В защитах УЗТБ, УЭЗФТ, УЭЗФП реализованы сходные принципы и схемы.

В середине 80-х была разработана аппаратура усовершенствованной защиты на интегральных микросхемах АЗФИ и ее аналог на дискретных полупроводниковых элементах УЭЗФМ. Она содержит три ступени дистанционной защиты ДЗ1-ДЗ3 и токовую блокировку.

 

4.1 Общая характеристика срабатывания трехступенчатой электронной дистанционной защиты

 

 

Также как появление в 70-е УЗТБ, в 80-е УЭЗФМ было необходимо для развития хозяйства электроснабжения, так и сейчас установка ЦЗА необходимая мера. Так как электронные защиты на данный момент уже устарели и физически и морально. Одним из основных преимуществ ЦЗА является то, что затраты на ее обслуживание минимальные.

 

4.2 Техническое обслуживание ЦЗА

 

Устройство ЦЗА-27,5-ФКС выполнено на микроэлектронной элементной базе и имеет встроенные средства тестового контроля. Для него устанавливаются следующие виды планового технического обслуживания:

- проверка (наладка) при новом включении;

- первый профилактический контроль;

- профилактический контроль;

- тестовый контроль;

- технический осмотр.

Проведение профилактического восстановления (ремонта) при плановом техническом обслуживании устройства не предусматривается.

В состав профилактических работ при проведении технического обслуживания входит:

а) проверка надежности подключения блоков БУ и БЗА к контуру защитного заземления на объекте;

б) удаление пыли и загрязнения с поверхности лицевой панели блока БУ и клеммных соединителей блоков БУ и БЗА;

в) проверка надежности подключения всех соединителей, расположенных на блоках БУ и БЗА;

г) контроль функционирования устройства ЦЗА-27,5-ФКС.

При обнаружении недостатков при проведении технического обслуживания должны быть приняты меры по их устранению.

 

Диагностирование

 

Перед началом ремонтных работ необходимо произвести диагностирование и зафиксировать техническое состояние устройства.

В состав диагностических работ входят проверки:

- внешнего вида;

- сопротивления изоляции;

- работоспособности;

- дискретных входов;

- дискретных выходов;

- связи с АСУ ТП.

 

Таблица 13-Возможные причины и устранения

Описание последствия отказа и повреждения	Возможная причина	Указание по устранению последствия отказа и повреждения
1 Все светодиоды и дисплей погашены	1 Отсутствует питание устройства ЦЗА-27,5-ФКС (оперативное напряжение) 2 Неисправен модуль питания БЗА 3 Неисправен БУ	Проверить наличие напряжения питания устройства ЦЗА-27,5-ФКС Заменить модуль питания БЗА Заменить БУ
2 После подачи питания одновременно мигают зеленый и красный светодиоды "ВВ ВКЛ" и "ВВ ОТКЛ", либо "ЛР ВКЛ" и "ЛР ОТКЛ", либо "ОР ВКЛ" и "ЛР ОТКЛ"	Не собрана схема ячейки. Состояние сигналов "РПО ВВ" и "РПВ ВВ", либо "РПО ЛР" и "РПВ ЛР", либо "РПО ОР" и "РПВ ОР" не соответствует требуемому	Проверить монтаж схемы управления ячейкой
3 Отсутствует обмен данными с АСУ	Поврежден канал связи с АСУ	Проверить целостность канала связи и устранить его повреждение

 

Проверка внешнего вида производится в соответствии с указаниями п. 2.2.2. Проверка сопротивления изоляции выполняется по методике п. 2.2.3.

Проверка работоспособности производится по прохождению теста непрерывного фонового контроля системы самодиагностики устройства (п. 2.2.4.1) и проверкой на стендовом оборудовании (п. 2.2.4.3).

Проверка работоспособности дискретных входов и выходов, тестирование связи с АСУ ТП производится при расширенном тестировании по п.2.2.4.2.

 

Текущий ремонт