Dobór nastaw ochronnych dla linii 600 V w podstacjach trakcyjnych

Prąd nastawczy łączników liniowych zależy od obliczonego prądu obciążenia linii oraz wartości prądu zwarciowego na końcu linii.

Obecnie, w związku z wprowadzeniem energochłonnego taboru i wzrostem częstotliwości ruchu, prąd nastawczy zwrotnic liniowych w zależności od obliczonego prądu obciążenia dobiera się w następujący sposób:

1. na tramwaj

gdzie Iras to znamionowy prąd obciążenia, 1000 to wartość stała dla pojedynczych samochodów G, 2000 to taka sama wartość dla samochodów G z dwoma wagonami,

2. na trolejbus

Prąd wyzwalający przełączników VAB-20, VAB-20M i VAB-36 z układu magnetycznego jest dobrany tak, aby był rzędu 4500-5000 amperów.

W praktyce istnieje wiele linii, w których nastawa wybrana zgodnie z prądem znamionowym obciążenia przekracza prąd zwarciowy na końcu linii, co może prowadzić do nieprzerwanego zwarcia i wyżarzania przewodu jezdnego.W związku z tym zmniejszenie prądu nastawczego wyłączników powoduje wiele fałszywych zadziałań wyłączników od normalnych prądów obciążenia, co niekorzystnie wpływa na wyłączniki, przyspieszając ich zużycie i zwiększając ilość napraw, pogarszając jakość zasilania linii i zwiększające się straty energii z wymuszonego ruszania taboru.

Aby móc zwiększać nastawy wyłączników i jednocześnie zapewniać, że wyzwalają one prądy zwarciowe mniejsze niż prąd nastawczy, opracowano kilka rodzajów zabezpieczeń zwarciowych linii. w chwili podstacje trakcyjne najprostsze zabezpieczenie prądowo-czasowe 600 linii elektroenergetycznych w TVZ otrzymało szeroką dystrybucję.

na ryc. 1 przedstawia schemat ochrony według aktualnego czasu. Bocznik znajdujący się w obwodzie chronionej linii jest podłączony przekaźnik RT-40… Gdy w linii płynie prąd równy lub większy od prądu nastawczego przekaźnika, styk T zamyka obwód przekaźnika czasowego, który z zadaną zwłoką czasową zamyka swój styk w obwodzie wyzwalania wyłącznika. Jeśli obciążenie linii spadnie, zanim przekaźnik czasowy zamknie obwód wyzwalający, otwarty styk przekaźnika prądowego T wyzwoli przekaźnik czasowy i wyłącznik nie otworzy się.

Ryż. 1. Schemat zabezpieczenia prądowego linii elektroenergetycznych 600 V

Przekaźnik czasowy. VL-17 można włączyć na dwa sposoby:

• ze wstępnym podaniem napięcia zasilającego (rys. 1, a)

• przy przyłożonym napięciu zasilającym, gdy zestyk sterujący jest zwarty (rys. 1, b).

na ryc. 2 przedstawia schemat funkcjonalny przekaźnika VL-17. Przekaźnik działa w następujący sposób.Przy załączaniu wg schematu z zasilaniem wstępnym na zaciski 1 i 3 podawane jest napięcie, a obwód przekaźnika P1 jest rozwarty. Styk otwierający P1 utrzymuje kondensator C w stanie rozładowanym, a triodę Tr w pozycji 0. W takim przypadku przekaźnik wyjściowy P2 jest wyłączony.

Ryż. 2. Obwody załączania przekaźnika VL-17: a — ze wstępnym podaniem napięcia zasilającego, b — z podaniem napięcia zasilającego przy zwarciu zestyku sterującego U

Figa. 3. Schemat funkcjonalny przekaźnika VL-17.

Gdy styk y zamyka się (patrz rys. 2), przekaźnik P1 jest aktywowany, styk P1 otwiera się i kondensator C zaczyna się ładować. Kondensator jest ładowany przez regulowany rezystor R, którego wartość rezystancji określa czas opóźnienia przekaźnika.

Wartość rezystancji rezystora R jest ustawiana za pomocą przełączników P. Gdy napięcie w kondensatorze C osiągnie określoną wartość, dioda D otworzy się, a od generatora GI przez kondensator C, diodę D, kondensator C1 przekaże impuls prądowy do triody Tr, która przejdzie w pozycję 1 i włączy przekaźnik wyjściowy P2, którego styki są zwarte w obwodzie roboczym.

Gdy styk przekaźnika P1 zostanie otwarty, prąd ustaje, styk P1 zamyka się, a przekaźnik czasowy powróci do pierwotnej pozycji. Napięcie otwarcia diody D jest ustawiane fabrycznie za pomocą regulowanego rezystora R2.

Gdy przekaźnik czasowy jest włączony zgodnie z obwodem z zasilaniem napięciem, gdy styk sterujący jest zamknięty, przejście triody do pozycji O następuje po przyłożeniu napięcia do obwodu przekaźnika.

Ryż. 4.Krzywe stabilności termicznej przewodu jezdnego (krzywe przyjmuje się przy I = 800 A — długotrwałe obciążenie dwóch przewodów o przekroju S = 85 mm2 i maksymalnej temperaturze nagrzewania przewodu 100°C) 1 — toc° = 5 ° C, 2 — toc ° = 20 ° C, 3 — toc ° = 40 ° C

Przekaźniki czasowe VL-17 produkowane są na napięcia 127 lub 220 V i na zakres zwłoki czasowej od 0,1 do 200 sek.

Aby utworzyć opóźnienie czasowe, można użyć innych typów przekaźników czasowych, które pasują do zakresu opóźnień czasowych. Ustawienie aktualnego przekaźnika zabezpieczającego w bieżącym czasie określa wyrażenie:

gdzie Isc.min to minimalny prąd zwarciowy linii, 1,3 to współczynnik niezawodności.

Zwłoka czasowa zabezpieczenia nadprądowego jest określona przez krzywą nagrzewania przewodu jezdnego w zależności od prądu zadziałania wyłącznika (rys. 4).

Zaletami opisywanego zabezpieczenia są łatwość instalacji i eksploatacji oraz niski koszt.

Główną wadą tego zabezpieczenia jest to, że jego zwłoka czasowa jest niezależna, to znaczy nie zmienia się w zależności od zmiany temperatury przewodu jezdnego i wielkości prądu obciążenia. Dlatego zdarzają się przypadki fałszywego zadziałania zabezpieczenia. Można tego uniknąć zwiększając czas reakcji zabezpieczenia, co może prowadzić do wyżarzania przewodu jezdnego. Dlatego na niektórych liniach konieczne jest zainstalowanie kilku zestawów zabezpieczeń: jeden o większej zwłoce przy niższym prądzie zadziałania, drugi o krótszym zwłoce przy wyższym prądzie zadziałania.

Podczas instalacji dwóch zestawów TVZ ustawienia prądu i czasu wybiera się w następujący sposób:

• bieżące ustawienie pierwszego zestawu jest wybierane przez wyrażenie

a ustawienie czasu pierwszego zestawu odbywa się wzdłuż krzywej grzania sondy kontaktowej, w zależności od prądu ustawienia przełącznika,

• bieżące ustawienie drugiego zestawu TVZ jest wybierane przez wyrażenie

ustawienie czasu drugiego zestawu pobierane jest z krzywej nagrzewania przewodu jezdnego, w zależności od ustawienia prądu pierwszego zestawu.

Ponieważ uzwojenie PT-40 jest podłączone bezpośrednio do bocznika i ma potencjał 600 V, izolacja między uzwojeniem a stykami, między uzwojeniem a ramą (masą) jest testowana napięciem 5 kV o częstotliwości przemysłowej. Rezystancja przewodów łączących bocznik z przekaźnikiem PT-40 musi być minimalna.

Pracownicy Mosgortransproekt opracowali urządzenie dla integratora zabezpieczeń prądowych — ITVZ. W tym zabezpieczeniu zamiast przekaźnika do bocznika podłączona jest cewka wzmacniacza magnetycznego. Cewka wyjściowa wzmacniacza magnetycznego jest podłączona do przekaźnika czasowego VL-17.

Zaletą tego zabezpieczenia jest to, że ma ono charakterystykę zależną, to znaczy czas zadziałania zależy od wielkości prądu płynącego w obwodzie mocy. Zabezpieczenie to pośrednio poprzez prąd w zabezpieczanym obwodzie monitoruje temperaturę nagrzewania przewodu jezdnego.

Zabezpieczenie dobiera się w taki sposób, aby kształt krzywej zależności był zbliżony do kształtu krzywej grzania przewodu jezdnego iw tych samych rzędnych znajdował się poniżej krzywej grzania.

Wadą tego zabezpieczenia jest stosunkowo wysoki koszt i złożoność, zarówno w instalacji, jak i uruchomieniu i eksploatacji, w porównaniu z TVZ.

Akademia Użytkowa opracowała zabezpieczenie termiczne dla linii 600 V, które obecnie przechodzi testy eksploatacyjne.Zabezpieczenie to składa się z kawałka przewodu jezdnego połączonego szeregowo z podstacją z obwodem linii zasilającej. W drucie wykonany jest otwór, w który wkładany jest termistor, który ma działanie przekaźnika. W określonej temperaturze rezystancja termistora gwałtownie spada i jednocześnie wyzwalany jest przekaźnik, który otwiera przełącznik.Gdy drut ostygnie do określonej temperatury, termistor odzyskuje swoją rezystancję i przekaźnik znika.

Ryż. 5. Schemat ideowy testera zwarć IKZ

Oprócz zabezpieczenia linii przed małymi prądami zwarciowymi, w celu zmniejszenia zużycia łączników i zwiększenia niezawodności zasilania linii należy wykluczyć możliwość załączenia wyłącznika liniowego w przypadku zwarcia obwód nie zniknął w linii. W tym celu wykorzystywane jest specjalne urządzenie do badania linii opracowane przez firmę Moogortransproekt - wykrywacz zwarć (dyskryminator) IKZ.

Gdy wyłącznik sieciowy jest wyłączony, jego styk pomocniczy zamyka obwód uzwojenia pierwotnego transformatora TP — p (rys. 5) iz jego uzwojenia wtórnego poprzez zawory ON podawany jest prąd probierczy prądu półfalowego do linia. Dodatkowo obwód zasilania mostka prostowniczego 1 (I-36 V) jest zamknięty.

Wartość prądu pomiarowego wysyłanego przez przyrząd IKZ do linii zależy od wartości rezystancji linii.Detektor zwarcia jest ustawiony w taki sposób, że gdy rezystancja linii przekroczy 1 — 1,2 oma, przekaźnik IKZ pozwoli na automatyczne załączenie wyłącznika linii, a gdy rezystancja linii będzie mniejsza niż 0,8-0,6 oma, Przekaźnik IKZ przerywa autozamykanie.

Spadek napięcia na rezystorach P7 i P8, z którymi połączony jest równolegle mostek prostowniczy 2, zależy od wielkości prądu testowego. Oddziaływanie strumieni magnetycznych we wzmacniaczu magnetycznym MU, wytwarzane przez cewki wzmacniacza podłączone do mostków prostowniczych 1 i 2, determinuje działanie przekaźnika IKZ.