Способ защиты тяговой сети двустороннего питания от токов короткого замыкания

 

Изобретение относится к электротехнике , к области защиты тяговых сетей от токов короткого замыкания (К.З.). Целью изобретения является увеличение селективности и чувствительности. Предлагается новый способ защиты зон тяговой сети двухстороннего питания от токов К.З., при котором одновременно измеряют токи фидеров двух соседних подстанций, питающих защищаемую зону, информацию о величине тока каждого фидера передают на соседнюю подстанцию, на каждой подстанции для одного и того же момента времени определяют значение полусуммы токов своего фидера и фидера соседней подстанции, сравнивают ее с уставкой по величине полусуммы токов и, если она оказывается большей этой уставки, подают сигнал на отключение выключателя фидера. Функциональная схема устройства содержит выключатели фидеров, линейные преобразователи тока в напряжение и реле напряжения , объединенные линией связи таким образом, что при направлении токов К.З. от шин к месту повреждения их выходные сигналы складываются. 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 02 Н 3/08

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4763844/07 (22) 30.11,89 (46) 07,08,92. Бюл. hL 29 (71) Московский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) В.Н.Пупынин (56) Кучма К,Г. и др. Защита от токов короткого замыкания в контактной сети, Трансжелдориздат, 1960, с.160.

Быков Е,И.. Панин Б.B., Пупыййн

В.Н.Тяговые сети метрополитена, Транспорт, 1987 (прототип), (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ТЯГОВОЙ СЕТИ

ДВУХСТОРОННЕГО ПИТАНИЯ ОТ ТОКОВ

КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ (57) Изобретение относится к злектротехни. ке, к области защиты тяговых сетей от токов короткого замыкания (К.3,). Целью изобретения является увеличение селективности и чувствительности. Предлагается новый споИзобретение относится к электротехнике, в частности к области защит тяговых сетей постоянного тока, преимущественно метрополитенов, от токов короткого замыкания.

Известна защита тяговой сети постоянного тока с помощью быстродействующих выключателей (1), Однако она имеет недостаточнуючувствительность, Известен способ защиты тяговой сети двухстороннего питания от токов короткого замыкания, заключающийся в том, что одновременно измеряют токи фидеров двух соседних подстанций, питающих защищаемую зону, значение тока каждого фидера. 5U« 1753538 А 1

2 соб защиты зон тяговой сети двухстороннего питания от токов К.З., при котором одновременно измеряют токи фидеров двух соседних подстанций, питающих защищаемую зону, информацию о величине тока каждого фидера передают на соседнюю подстайцию, на каждой подстанции для одного и того же момента времени определяют значение полусуммы токов своего фидерэ и фидера соседней подстанции, сравнивают ее с уставкой по величине полусуммы токов и, если она оказывается большей атой уставки, подают сигнал на отключение выключателя фидера. Функциональная схема устройства содержит вы кл ючатели фиде ров лйнейные преобразователи тока в напряжение и реле напря- жения, объединенные линией связи таким образом, что при направлении токов К.З. от шин к месту повреждения их выходные сигналы складываются, 1 ил. отдельно сравнивают с уставкой устройства защиты по величине тока и, если величина тока фидера оказывается больше уставки, подают сигнал на отключение выключателя своего фидера и фидера соседней подстанции, для чего выключатели блокируют между собой (2).

Недостатком известного способа защиты является то, что на участках с большими размерамй движения злы защиты каждым выключателем получаются меньшими половины длины защищаемой зоны, в середине зоны образуется ток, называемая "мертвая зона", т.е, зона, при К.З, в которой не отключает ни один из двух сблокированных выключателей фидеров соседних подстанций, 1753538

3 4

Целью изобретения является увеличе- зываются много большими половины сумние чувствительности и селективности за- марной нагрузки от поездов в защищаемой щиты тяговой сети двухстороннего питания зоне, . от токов короткого замыкания. В данном же способе защиты установка

Указанная цель достигается тем, что по- 5 определяется KBK полусумма токов рассмат сле операции, используемой в известном риваемого фидера и фидера соседней подспособе защиты и состоящей водновремен- станции, питающей эту же зону. Эта ном измерении токов фидеров-двух сосед-, полусумма токов всегда равна половине них подстанций, питающих защищаемую суммарной нагрузки от всех поездов на зазону, информаций о величине тока каждого 10 щищаемой зоне. Отсюда логически ясно, что фидера передают íà соседнюю йодстан- максимальное зйачейие этой полусуммы цию, на каждой подстанции для одного и. - всегда меньше любого из максимальныхтотого же момента времени определяют зна- ков фидерой йо концам защищаемой зоны, чение полусуммытоковсвоегофидера и фи- ясно также, что по этой причине уставка дера соседней подстанции, сравнивают ее 15 защиты по предлагаемому способу может с уставкой по величйне полсуммы токов и, бытьвыбранасущественноменьше,чемпри еслй она оказывается большей этой устав- известном способе. ки, подают сигнал на отключение выключа- С другой стороны при наиболее трудно . теля фидера.,:.,:, отключаемом К,3. (в середине защищаемой

Как видно в известных и данном спосо- 20 зоны) на вход устройства для осуществлебах защиты для определения состбяния зо- ния предлагаемого способа защиты йодаетHbI — нормальный:режим нагрузки или же ся полусумма токов K.3, двух соседних

К.3. — используется одна и та же информа- подстанций, которая всегда несколько больция о величине тока по фидерам с обоих ше, чем ток К,3., подводимый к устройству концов защищаемой эоны. Однако в извест- 25 защиты по известному способу, поскольку ном и предлагаемом способах эта информа- на рассматриваемой подстайции этот ток ция используется по-разному, причем более может формироваться при пониженйом наэффективно в предлагаемом способе, что и пряжении на ее шинах, обеспечивает его преимущества перед йз- В результате все вместе взятое позвовестйым способом. 30 ляет утверждать, что указанный способ заВ известном способе защиты уставка щиты дает возможность устройствам для устройств защиты по току выбирается не- его осуществления более надежно отстраисколько большей значения максимального — ваться от токов нагрузки, т.е. иметь высокую тока нагрузки фидера. Максимальный ток .. селективность, и одновременно более нанагрузки фидера наблюдается в относи- 35 дежно реагировать на минимальный ток тЕпьно редкие моменты времени и реализу= К,З., иметь повышенную чувствительность. ется при экстремальных условиях, когда . Имитационное моделирование процес большая часть поездов сдвийута ближе к сов движения поездов на линиях Московвыключателю рассматриваемого фидера, ского метрополитена, осуществленное в

ace поезда потребляют большие пусковые 40 помощью 3ВМ, показывает, что переходом токи и при этом напряжения на шинах под- от известного к данному способу защиты станции, которой прийадлежйт рассматри- можно за счет указанного повышения селекваемый фидер, больше, чем напряжение на тивности и чувствительности увеличить зону соседней подстанции. Логически ясно, что защиты каждым выключателем на 26-40%, " значение максимального тока нагрузки рас- 45 что практически решает проблему защиты сматриваемого фидерв значительно боль- . тяговых сетей метрополитена на самых

"ше половины суммарной нагрузки от всех трудных участках при одновременном устпоездов на защищаемой зоне, à следова- ранении ложных отключений выключателей тельно, нагрузка фидера на другом конце на фидерах. защищаемой зоны не максимальна и суще- 50 На чертеже приведено устройство, реаственно мейьше половины суммарной на- лизующее предлагаемый способ, в котором грузки. ... информация о токе фидера передается на

Также ясно, что максимальная нагрузка соседнюю подстанцию по линии связи в вифидера на другом конце защищаемой эоны де напряжения, пропорционального току реализуется в какие-то другие моменты вре- 55 фидера. мени, когда экстремальные условия, знало- Устройство содержит первый и второй гичные рассмотренным, складываи5тся для фидерные выключатели 1 и 2. Размещаемые этого фидера. В результате в известном спо- на соседних подстанциях и питающие защи. собе защиты уставки устройств защиты по щаемую зону 3, а также линию связи между току с обоих концов защищаемой зоны ока- подстанциями 4, дополнительно введенные

1753538 первый 5 и второй 6 линейные преобразователи тока в напряжение с одинаковыми коэффициентами преобразования, а также первое 7 и второе 8 реле напряжения с оди- наковыми входными сопротивлениями и уставками, размещаемые, соответственно, вблизи укаэанных первого и второго выключателей, причем токовые входы первого и второго преобразователей включены последовательно соответственно с первым и вторым выключателем, выходы по напряжению первого и второго преобразователей соединены последовательно через входы первого

7 и второго 8 реле напряжения и линию связи 4 таким образом, что при направлении токов нагрузки 9 или короткого замыкания 10 от шин через фидерные выключатели в защищаемую зону напряжения с выходом преобразователей по линии.связи складываются (см. например знаки "+" и "-", показанные на чертеже), при этом выходные цепи первого 7 и второго 8 реле напряжения (показаны стрелками) заведены в цепи QTключения соответственно первого 1 и второго 2 выключателей, Устройство для осуществления предлагаемого способа защиты работает следующим образом.

Токи!1 и fz rio фидерам при нагрузке 9 или коротком замыкании 10 преобразуется с помощью преобразователей 5 и 6 в пропорциональные им напряжения, соответственно Ч и Ч, которые, вследствие оговоренного выше правила подключения выходов по напряжению преобразователей к линии связи, складываются в ней, образуя суммарное напряжение (Ч +Ч ), пропорциональное сумме токов фидеров (I>+lz), которая при нагрузке равна сумме всех токов поездов, находящихся в защищаемой зоне, а при К,3. — сумме токов К.З. по фидерам левой и правой подстанции. Это суммарное напряжение (Ч +Ч ) делится поровну по входам реле 7 и 8 напряжений, поскольку входные сопротивления их одинаковы, Так как одинаковы и уставки реле напряжения, то при некоторой величине тока реле одновре6 менно срабатывают и, воздействуя своими выходными цепями на цепи управления выключателей 1 и 2, отключают их.

Правильный выбор уставок реле напря5 жения предполагает их надежное срабатывание при К.З. в середине защищаемой эоны и несрабатывание при любой максимальной нагрузке зоны.

Возможны другие варианты устройств в

10 которых информация о токе фидера передается на соседнюю подстанцию в закодированном виде по кабельным, радио или световым каналам.

Применение предлагаемого способа за15 щиты тяговых сетей повышает надежность электроснабжения метрополитенов, конкретная реализация устройств по способу обходится на несколько порядков дешевле, чем любые альтернативные варианты (про20 кладка дополнительного кабеля для усиления контактного рельса, сооружение пунктов секционирования в тоннеле в середине зоны).

Применение устройств для осуществле- .

25 ния данного способа защиты не мешает работе известных защит, поэтому они могут быть использованы параллельно, Формула изобретения

Способ защиты тяговой сети двусторон30 него питания от токов короткого замыкания, заключающийся в измерении токов фидеров на каждой иэ двух соседних подстанций, питающих защищаемую зону, сравнении и их с уставкой и выработке сиг35 нала на отключение выключателей при превышении уставки, отличающийся тем, что, с целью увеличения селективности и чувствительности, информацию о величине тока каждого фидера непрерывно передают

40 на соседнюю подстанцию, на каждой подстанции для одного и того же момента времени определяют значение полусуммы токов своего фидера и фидера соседней подстанции, которую сравнивают с устав45 кой по величине полусуммы токов, и превышений последней вырабатывают сигнал отключения вы кл ючателя фидера.