Реферат: “ Защита фидера контактной сети однофазного переменного тока”
Название: “ Защита фидера контактной сети однофазного переменного тока” Раздел: Остальные рефераты Тип: реферат | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ростовский государственный университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации» Факультет - Энергетический кафедра Автоматизированные системы электроснабжения Специальность 100800 – Электроснабжение (ж. д. транспорт)
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине: “Переходные процессы в устройствах электроснабжения ж. д.” на тему: “ Защита фидера контактной сети однофазного переменного тока” И9.70.СД.02.3.96 ПЗ Студент группы ЭМ-V-605 Дата Проект защищен с оценкой Руководитель работы к.т.н., доц. Н.А. Попова 2006
Исходные данные
Расчетные размеры движения грузовых поездов, пар в сутки 60 Расчетные размеры движения пассажирских и пригородных поездов, пар в сутки 19 Скорость движения, км/ч 68 Средний ток грузового поезда Iср, А 150 Ток трогания грузового поезда Iтр, А 300
Введение Автоматизированная система управления электроснабжением железнодорожного транспорта (АСУЭ), которая находится в стадии становления, призвана обеспечить оптимальные условия передачи и распределения электроэнергии железнодорожными и нетранспортным потребителям в нормальных аварийных режимах. Нарушение нормального режима одного из элементов системы электроснабжения может повлечь за собой нарушение всего процесса перевозок на значительном расстоянии. Особенностью функционирования системы электроснабжения является, в частности, быстротечность электромагнитных и электромеханических процессов при аварийных ситуациях (нарушение нормального режима), вследствие чего диспетчерский или оперативный персонал не может успеть вмешаться в эти процессы для предотвращения их развития. Различают устройства технологической и устройства системной автоматики. Технологическая автоматика управляет локальными процессами нормального режима на отдельных объектах и не оказывает существенного воздействия на режим работы системы электроснабжения в целом. Система автоматики, в свою очередь, делится на: - автоматику управления в нормальных режимах; - автоматику управления в аварийных режимах. Автоматика управления в нормальных режимах обеспечивает должный уровень напряжения и повышения экономичности. К ней относятся, например, устройства автоматического регулирования напряжения на шинах тяговых подстанций (т.п.). К автоматике управления в аварийных режимах относятся устройства релейной защиты, а также сетевая автоматика (автоматическое включение резерва, автоматическое повторное включение, опробование контактной сети на наличие короткого замыкания.). В работе необходимо произвести расчёт параметров короткого замыкания (к.з.), измеряемых защитой выбранного выключателя, и построить графики зависимости этих параметров от расстояния до места к.з. 1 Расчёт параметров аварийного режимаПараметры короткого замыкания, измеряемые защитой, вычисляются в работе только для защиты одного выключателя. В соответствии с заданием принимают схему питания межподстанционной зоны и выключатель, для которого в дальнейшем производится расчёт защиты. На рисунке 1 представлены схемы питания тяговой сети двухпутного участка: а) - полная; б) - упрощенная. Рисунок 1а – Схема узлового питания тяговой сети двухпутного участка (полная)
Рисунок 1б – Схема узлового питания тяговой сети двухпутного участка (упрощенная) Для точных расчётов используют комплексные величины сопротивлений, напряжений и токов с учётом сопротивления троса группового заземления (т.г.з.) и сопротивления дуги в месте к.з. В работе все вычисления можно выполнять с использованием модулей сопротивлений, напряжений и токов. К параметрам к.з. относятся: - ток, протекающий через заданный выключатель; - сопротивление, измеряемое защитой этого выключателя ; - напряжение на тех шинах, к которым подключён выключатель . Выключатель расположен на посту секционирования, поэтому =,где - напряжение на шинах поста секционирования. 1.1 Расчёт сопротивления тяговых подстанций А и В Сопротивление тяговых подстанций А и В принимают одинаковыми и вычисляют по формуле 1, Ом; , (1) где - напряжение на вводах тяговой обмотки трансформатора, кВ; - мощность короткого замыкания на вводах в подстанцию, МВ∙А; - номинальная мощность трансформатора, МВ∙А; - число включенных трансформаторов; - напряжение короткого замыкания трансформатора, %; - заводской доступ на величину uк . Сопротивление подстанций вычисляют для режима максимума и режима минимума энергосистемы. В режиме максимума принимают: =27,5 кВ; =−0,05; =1; так как по заданию первичная обмотка трансформатора имеет напряжение 220 кВ, значит =11,4%. Вычислим сопротивление подстанции для максимального режима. Ом. В режиме минимума энергосистемы принимают: =27,2 кВ; = +0,05; =1. По заданию первичная обмотка трансформатора имеет напряжение 220 кВ, значит =13,4%. Мощность короткого замыкания в режиме минимума вычисляют по формуле 2, МВ∙А; , (2) где - сопротивление энергосистемы (таблица 1), Ом, при базовом напряжении , кВ, которое принимается по заданию равным 27,5 кВ. МВ∙А. Сопротивление этой же подстанции в минимальном режиме равно: Ом. 1.2 Определение погонного сопротивления тяговой сети Схема замещения тяговой сети при коротком замыкании показана на рисунке 2. В схеме использованы так называемые индуктивно развязанные сопротивления контактной сети, которые учитывают все взаимоиндуктивные связи между проводами и рельсами. Рисунок 2 – Схема замещения тяговой сети Результирующие сопротивления схемы замещения вычисляют по формулам 3, 4 и 5, Ом; , (3) , (4) , (5) где − сопротивления подстанций А и В; − результирующее сопротивление схемы замещения тяговой сети слева от точки короткого замыкания К; − результирующее сопротивление схемы замещения тяговой сети справа от точки короткого замыкания К; − сопротивление схемы замещения тяговой сети в месте короткого замыкания; − сопротивление троса группового заземления; − сопротивление дуги. Принимаем ==0. Сопротивления ,, для раздельного питания вычисляются по формулам 6, 7, 8 и 9, Ом; , (6) , (7) , (8) , (9) где - погонное сопротивление тяговой сети, Ом/км; - расстояние до точки короткого замыкания, км; - расстояние от подстанции А до поста секционирования (ПС), км; - расстояние от подстанции В до поста секционирования, км. По формуле 8 рассчитываются для точки к.з. в пределах , а по формуле 9 − в пределах . В формулах 6, 7, 8 и 9 принимают Схема тяговой сети ТП представлена на рисунке 3, где Т - несущий трос, П - контактный провод, У- усиливающий провод, Э –экранирующий провод, Р - рельсы.
Рисунок 3 – Вид тяговой сети Определим погонное сопротивление тяговой сети ТП двухпутного участка. По таблице 3 методических указаний находим =0,162 Ом/км. Для двухпутного участка по условию: =0,162 Ом/км, =0,179 Ом/км. 1.3 Расчет результирующих сопротивлений ZA , ZВ , ZAB Для нахождения значений результирующих сопротивлений, зададим расстояния ==27 км, ==27 км. В межподстанционной зоне намечаются расчётные точки к.з. Они выбираются на шинах одной и второй подстанции, на посту секционирования и равномерно по 4-5 точек между каждой подстанцией и постом секционирования. Обязательными являются точки на шинах тяговых подстанций и посту секционирования. Сопротивления подстанций А и В ( ) в режиме максимума и минимума энергосистемы определены в п.п. 1.1 по формуле 1. Произведём расчёт параметров к.з. при повреждении на шинах подстанции А (=0 км) по формулам 6, 7, 8, для режима минимума и максимума энергосистемы: Ом, Ом, Ом. Произведём те же самые расчёты для Lк =32,2 км: Ом, Ом, Ом. Для остальных значений расчёты производятся аналогично, они сведены в таблицу 1 и 2 Приложения А. По формулам 3, 4, 5 находим параметры результирующей схемы замещения: -для минимального режима энергосистемы при =0 км: Ом, Ом, Ом . - для максимального режима энергосистемы =0 км: Ом, Ом, Ом. -для минимального режима энергосистемы при =32,2 км: Ом, Ом, Ом; - для максимального режима энергосистемы =32,2 км: Ом, Ом, Ом. Сопротивления результирующей схемы замещения при различных Lк приведены в таблице 1 Приложения А - для минимума энергосистемы (ЭНС), таблице 2 Приложения А - для максимума энергосистемы. 1.4 Вычисление токов IА , IВ подстанции А и В При расчёте параметров к.з. вначале вычисляют токи подстанции А и В. По этим токам определяют значения тока , заданного выключателя . Значения токов вычисляют по формулам 10 и 11, А: , (10) . (11) Расчётные напряжения подстанций А и В в работе можно принимать одинаковыми =27500 В. Произведём расчёты токов подстанции А и В при =0 км: в режиме минимума энергосистемы: А, А; -в режиме максимума энергосистемы: А, А. Те же самые расчёты для =32,2: -в режиме минимума энергосистемы: А, А; -в режиме максимума энергосистемы: А, А; В таблице 2 Приложения А отображены значения токов при других значениях для режима максимума, а в таблице 1 Приложения А - для минимума энергосистемы. 1.5 Расчет тока выключателя QПВ1 на ПС Ток IQ ПВ1 выключателя QПВ1, если точка короткого замыкания К находится в пределах участка , определяется из равенства: ; (12) Когда точка К перемещается в пределах , то ток выключателя QПВ1 определяется из равенства: (13) Току каждого из выключателей присваивается знак «+» или «−». Знак «+» соответствует направление тока от шин, к которым подключен выключатель, в линию. Знак «−» соответствует противоположному направлению: из линии к шинам. Знак «+» обычно не ставится. Вычислим ток выключателя QПВ1: -в режиме минимума энергосистемы для =0 км: А; - в режиме минимума энергосистемы для =32,2 км: А; - в режиме максимума энергосистемы для =0 км: А; - в режиме максимума энергосистемы для =32,2 км: А. В таблице 2 Приложения А представлены значения тока выключателя QПВ1 на посту секционирования при различных значениях , для максимума энергосистемы. В таблице 1 Приложения А - для минимума ЭНС. 1.6 Определение напряжения UПС на шинах поста секционирования
Напряжение на шинах и подстанций А и В находят по формулам: , (14) , (15) Эти напряжения вычисляют для режимов максимума и минимума энергосистемы. Произведём расчёт для =0 км: -в режиме минимума энергосистемы: В; В; - в режиме максимума энергосистемы: В; В; Произведём расчёт для =32,2 км: - в режиме минимума энергосистемы: В; В; - в режиме максимума энергосистемы: В; В; Значения величин и при разных приведены в таблице 2 Приложения А, для режима максимума энергосистемы. В таблице 1- минимума для ЭНС. Напряжение на шинах поста секционирования ПС в том случае, когда точка короткого замыкания К находится в пределах участка , вычисляют по формуле: (16) Эти напряжения вычисляют для режимов максимума и минимума энергосистемы. Произведём расчёт для =0 км: - в режиме минимума энергосистемы: В; - в режиме максимума энергосистемы: В; Если точка короткого замыкания К находится в пределах участка , то используется формула: (17) Произведём расчёт для =32,2 км: - в режиме минимума энергосистемы: В; - в режиме максимума энергосистемы: В. 1.7 Расчет сопротивления ZQ ПВ1 , измеряемого защитой выключателя QПВ1
Сопротивление, измеряемое защитой выключателя, находим по формуле: . (18) Рассчитываются эти сопротивления для режима минимума и максимума энергосистемы, определим для =0 км: -в режиме минимума энергосистемы: Ом; - в режиме максимума энергосистемы: Ом. Для Lк =32,2 км: - в режиме минимума энергосистемы: Ом; - в режиме максимума энергосистемы: Ом. Сведём в таблицу 2 Приложения А значения для различных , в режиме максимума энергосистемы. В таблице 1 Приложения А - для минимума ЭНС. Графики, показывающие зависимость токов выключателя, напряжений на шинах и сопротивлений, измеряемых защитой, от удаленности точки короткого замыкания, приведены в приложение Б, В, Г. 2 Расчет параметров нормального режима К параметрам нормального режима относятся: - наибольшее значение тока ,max
, протекающего через заданный выключатель; - наименьшее значение сопротивления ,min , измеряемое защитой заданного выключателя. При правильном выборе установок срабатывания защита не должна реагировать на параметры ,max , ,min , ,min . Расчетную величину тока, протекающего через заданный выключатель ,max при нормальном режиме работы для фидера тяговой подстанции вычисляют по формуле: , (19) где - трогание грузового поезда, А; - средний ток грузового поезда, А; - общее число поездов, находящихся на одном пути в расчетной зоне; -число путей; – расстояние между смежными подстанциями, км; - расстояние от поста секционирования ПС до правой подстанции В, км. Число поездов в зоне питания в нормальном режиме вычисляют по формуле: , (20) где - средняя скорость движения поезда, км/ч; - интервал попутного следования поездов, принимаемый в зависимости от расчетных размеров движения поездов, как грузовых, так пассажирских и пригородных, мин; -длина расчетной зоны, принимаемая для фидера поста секционирования =LПВ . Полученное по формуле 20 дробное число округляется до целого значения. Если дробная часть равна или менее 0,1, то округление производится в меньшую сторону. Если дробная часть более 0,1,то округление производится в большую сторону. Минимальное значение напряжения ,min на шинах поста секционирования принимаем равным 21000 В. Минимальное значение сопротивления ,min , измеряемое защитами выключателей поста секционирования в нормальном режиме работы, вычисляют по формуле: . (21) Рассчитаем число поездов , находящиеся в период интенсивного движения в зоне 46 км между подстанциями: поездов. Вычисляем искомое значение максимального тока фидера поста секционирования в нормальном режиме: A. Минимальное значение сопротивления, измеряемое защитой фидера в нормальном режиме, рассчитаем: Ом. Заключение В курсовой работе были рассчитаны параметры короткого замыкания для схемы узлового питания тяговой сети двухпутного участка. К параметрам короткого замыкания относятся: IQ – ток, протекающий через заданный выключатель ; ZQ – сопротивление, измеряемое защитой этого выключателя ; Uш – напряжение на тех шинах, к которым подключён выключатель . Значения параметров к.з. при различных сведены в таблицу 1, 2 Приложения А. По данным этих значений построены графики, показывающие зависимость токов выключателя, напряжений на шинах и сопротивлений, измеряемых защитой, от удаленности точки короткого замыкания . Они показаны в приложении Б, В, Г. Список использованных источников 1. Фигурнов Е.П. Релейная защита: Учебник для вузов ж.-д. трансп. М.: Желдориздат, 2001. 720 с. 2. Фигурнов Е.П., Петрова Т.Е. Релейная защита систем электроснабжения. Ч. 2. Тяговые сети переменного тока напряжением 27,5 кВ: Учеб. пособие для вузов ж.-д. трансп. Ростов н/Д: РГУПС, 1998. 90 с. 3. Фигурнов Е.П. Релейная защита устройств электроснабжения железных дорог. М.: Транспорт, 1981. 216 с. Приложение А Таблица 1- Значение параметров аварийного режима при минимуме ЭНС
Таблица 2 - Значение параметров аварийного режима при максимуме ЭНС
|
Работы, похожие на Реферат: “ Защита фидера контактной сети однофазного переменного тока”