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.
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 5…6 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 5…6 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 0,1…0,3 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 0,5…1 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 0,1…0,3 с. после отключения выключателя 8. Если оба выключателя работают нормально, то предохранитель 5 не перегорит.
Если выключатель 8 не отключится, то все равно через 0,1…0,3 с отключится выключатель 3.
Если не отключится выключатель 3, то должен сработать предохранитель 5 через 0,5…1 с.
2.2. Включение КУ. Выключатель 8 включается через 0,1…0,3 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 4…5 кратное значение номинального (это более 600…800 А), то при отказе выключателя 3 команда на включение короткозамыкателя уменьшается до 0,5 с.