Устройство поперечной емкостной компенсации в тяговой сети переменного тока

Полезная модель относится к электроснабжению электрических железных дорог переменного тока, в частности, к защите однофазных установок поперечной емкостной компенсации в тяговой сети. Цель полезной модели - повышение надежности работы КУ за счет введения устройства УРОВ. Сущность полезной модели состоит в том, что введен короткозамыкатель и высоковольтный предохранитель. При отказе выключателя срабатывает высоковольтный предохранитель, в противном случае включается короткозамыкатель, шунтирующий КУ.

Полезная модель относится к электроснабжению электрических железных дорог переменного тока, в частности, к защите однофазных установок поперечной емкостной компенсации в тяговой сети.

Известно устройство поперечной емкостной компенсации в тяговой сети переменного тока (КУ), содержащее последовательно соединенные шинный разъединитель с моторным приводом, первый и второй выключатели, конденсаторную батарею и реактор, подключенный к рельсу, демпфирующий резистор подключен параллельно второму выключателю [1, рис.68].

Недостаток схемы. При включении КУ в конце участка тяговой сети с односторонним питанием отсутствует устройство резервирования отказа первого выключателя (УРОВ). Вариант включения КУ на участке с односторонним питанием показан в [2].

Цель полезной модели - повышение надежности работы КУ за счет введения устройства УРОВ.

Для реализации указанного в устройство поперечной емкостной компенсации в тяговой сети переменного тока, содержащей последовательно соединенные шинный разъединитель с моторным приводом, первый и второй выключатели, конденсаторную батарею и реактор, подключенный к рельсу, а также демпфирующий резистор первым выводом подключенный в точку соединения второго выключателя с конденсаторной батареей, введены короткозамыкатель и высоковольтный предохранитель с двумя выходными контактами, причем короткозамыкатель подключен между рельсом и точкой соединения шинного разъединителя с первым выключателем, а высоковольтный предохранитель первым выходным контактом подключен ко второму выводу демпфирующего резистора, а вторым выходным контактом подключен в точку соединения первого и второго выключателей.

В этом случае для первого выключателя УРОВ осуществляется с помощью короткозамыкателя, а для снижения числа случаев включения короткозамыкателя, при котором возникает короткое замыкание на контактной сети, дополнительно включают высоковольтный предохранитель.

Схема полезной модели представлена на рисунке, на котором указаны:

1 - шинный разъединитель с моторным приводом;

2 - короткозамыкатель;

3 - первый выключатель;

4 - второй выключатель;

5 - высоковольтный предохранитель;

6 - демпфирующий резистор;

7 - конденсаторная батарея;

8 - реактор;

9 - рельс.

Схема работает следующим образом. КУ подключено к шинам 27,5 кВ, которые соединены с контактной сетью.

Исходное состояние выключателей при включенном КУ: первый 3 и второй 8 выключатели - включены.

При повреждении в КУ ее защиты воздействуют на отключение первого 3 выключателя и при его отказе защиты с выдержкой времени 1,5 с. воздействуют на включение короткозамыкателя 2, который осуществляет искусственное короткое замыкание (КЗ) на шинах 27,5 кВ, то-есть, на контактной сети. Аналогичная ситуация и при оперативном отключении КУ в случае отказа работы выключателя 3.

В результате отключается фидер контактной сети, питающий указанное КУ (это может быть фидер поста секционирования или фидер (фидера) тяговой подстанции, на схеме не указаны). В безтоковую паузу отключается шинный разъединитель с моторным приводом 1, и затем по АПВ в 5...6 с. включается раннее аварийно отключенный фидер контактной сети.

Таким образом, при работе УРОВ на 56 с.пропадает напряжение на контактной сети, а поврежденное КУ отключается шинным разъединителем 1.

Необходимость высоковольтного предохранителя 5 диктуется желанием уменьшить число включений короткозамыкателя 2 и соответствующего уменьшения случаев пропадания напряжения на 56 сек в контактной сети.

При работе защит и при оперативных отключениях команда на отключение первого выключателя 3 дается одновременно с командой на отключение второго выключателя 8. Но в схеме предусмотрено [1], что первый выключатель 3 отключается позже на 0,10,3 с, чем второй выключатель 4. Поэтому, если будет отказ первого выключателя 3, то в течение времени до 1 с. должен сработать предохранитель в соответствие с его характеристиками [3], (см. Приложение), и повреждение локализуется. Если высоковольтный предохранитель 5 не сработает по каким - либо причинам, то через 1,5 с. подается команда на включение короткозамыкателя 2.

При включении КУ и при отказе в работе первого 3 и второго 8 выключателей команда на включение короткозамыкателя 2 подается через 1,5 сек после команды на включение КУ.

Предусмотрено для демпфирующего резистора протекание номинального тока КУ в 2,7 с., поэтому задержка работы короткозамыкателя в 1,5 с. допустима.

Технико-экономический эффект определяется повышением надежности КУ, так как при отказе выключателей не будет повреждений его оборудования (конденсаторов, демпфирующего резистора и т.д.)

1. Бородулин Б.М., Герман Л.А., Николаев Г.А. Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог.-М.: Транспорт, 1983-183 с.

2. Герман Л.А. Поперечная емкостная компенсация в тяговых сетях железных дорог. Промышленная энергетика 10, 2009. С.30-35.

3. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. М.: Высшая школа, 2008. 640 с.

Приложение

1. Исходные данные

1) Демпфирующий резистор 6.

Сопротивление - 80 Ом.

Максимальная энергия аккумулирования при однократном включении - 4МДж.

При включенном в цепи КУ демпфирующим сопротивлении 6 ток КУ - 140 А.

Определим максимально допустимое время протекания тока 140 А. Напряжение на резисторе 140 х80=11200 В.

Потери мощности в резисторе за 1 сек:

140x11200x1=1568000 Дж=1,57 МДж.

Тогда допустимое время работы демпфирующего резистора под током равно 4/1,57=2,7 с.

2) Исходные данные по предохранителю 5.

Применяем предохранитель ПКТ напряжением 35 кВ.

Плавкая вставка на ток 20А: ее характеристика - см. [3, рис.4.4].

При токе 140 А вставка перегорает за 0,51 с.

Несмотря на номинальный ток КУ - 160А принимаем номинальный ток плавкой вставки - 20А. Это объясняется тем, что демпфирующий резистор 6 с предохранителем 5 в работу включается кратковременно - на 0,1...0,3 с

2. Анализ работы устройства УРОВ.

2.1. Отключение КУ. Выключатель 3 отключается через 0,10,3 с. после отключения выключателя 8. Если оба выключателя работают нормально, то предохранитель 5 не перегорит.

Если выключатель 8 не отключится, то все равно через 0,10,3 с отключится выключатель 3.

Если не отключится выключатель 3, то должен сработать предохранитель 5 через 0,51 с.

2.2. Включение КУ. Выключатель 8 включается через 0,10,3 с. после включения выключателя 3. Если оба выключателя работают нормально, то предохранитель 5 не перегорит.

Если не включится выключатель 8, то через 0,5 с. дается команда на отключение выключателя 3.

В случае отказа выключателя 3 при отключении КУ, а также при отказе выключателей 3 и 8 при включении КУ запуск УРОВ происходит через 1,5 с после включения (отключения) КУ.

Если при повреждении в КУ ее ток превзойдет 45 кратное значение номинального (это более 600800 А), то при отказе выключателя 3 команда на включение короткозамыкателя уменьшается до 0,5 с.

Устройство поперечной емкостной компенсации в тяговой сети переменного тока, содержащее последовательно соединенные шинный разъединитель с моторным приводом, первый и второй выключатели, конденсаторную батарею и реактор, подключенный к рельсу, а также демпфирующий резистор первым выводом подключен в точку соединения второго выключателя с конденсаторной батареей, отличающееся тем, что введены короткозамыкатель и высоковольтный предохранитель с двумя выходными контактами, причем короткозамыкатель подключен между рельсом и точкой соединения шинного разъединителя с первым выключателем, а высоковольтный предохранитель первым выходным контактом подключен ко второму выводу демпфирующего резистора, а вторым выходным контактом подключен в точку соединения первого и второго выключателей.