Устройство защиты тяговых сетей постоянного тока от короткого замыкания

 

Изобретение относится к устройствам защиты тяговой сети постоянного тока от короткого замыкания и обеспечивает повышение чувствительности защиты. Указанная цель достигается корректировкой уставки измерительного дистанционного органа защиты плавно или дискретно в сторону заглубления и пропорционально предшествующей нагрузке, а при быстром возрастании тока короткого замыкания уставку оставляют неизменной. Применение предлагаемого способа защиты позволяет увеличить массу поездов и грузонапряженность перевозок. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 В 60 M 3 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4086661/27-11 (22) 03.07.86 (46) 23.05.89. Бюл. № 19 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (72) В. В. Белов, В. А. Зимаков, В. Н. Пупынин и Ю.Н. Березуцкий (53) 621.316.9 (088.8) (56) Голев В. А. и др. Дистанционная защита контактной сети постоянного тока.

Труды ВНИИЖТ. Повышение эффективности работы электрифицированных участков.—

М.: Транспорт, !985, с. 82 — 83.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к защите тяговых сетей постоянного тока, и может быть использовано на магистральных и пригородных железных дорогах, метрополитене, трамвае, троллейбусе и т. д.

Цель изобретения — повышение чувствительности защиты.

На чертеже представлена функциональная блок-схема устройства защиты тяговых сетей постоянного тока от короткого замыкания.

Устройство содержит датчик тока, выполненный в виде токового измерительного шунта 1, включенного между шиной 2 подстанции и быстродействующим выключателем 3, связанным с исполнительным блоком

4, который через усилитель 5 связан с выходом элемента 6 выдержки времени, вход которого подключен к выходу нульоргана 7, соединенного входом с выходом компаратора 8, инверсный вход которого подключен через резистор 9 к среднему выводу резистора I О, входящего в состав дели„„SU,» 1481106 A 1

2 (54) УСТРОЙСТВО ЗАШИТЫ ТЯГОВЫХ

СЕТЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА ОТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ (57) Изобретение относится к устройствам защиты тяговой сети постоянного тока от короткого замыкания и обеспечивает повышение чувствительности защиты. Указанная цель достигается корректировкой уставки измерительного дистанционного органа защиты плавно или дискретно в сторону загрубления и пропорционально предшествующей нагрузке, а при быстром возрастании тока короткого замыкания уставку оставляют неизменной. Применение предлагаемого способа защиты позволяет увеличить массу поездов и грузонапряженность перевозок. 1 ил. теля напряжения, содержащего и резистор

11, подключенный через стабилитрон 12 с преобразователем 13 напряжения.

Прямой вход компаратора 8 4ерез резистор 14 подключен к токовому измерительному шунту 1 и через резистор 15 к конденсатору 16, зарядному резистору 17 и диоду 18. Устройство содержит масштабный усилитель 19, входы которого через резисторы 20 и 21 подключены к токовому измерительному шунту I, а на выходе которого подключен резистор 22 нагрузки и содержащий резистор 23 обратной связи.

Питание всей схемы может осуществляться либо от стабилитрона 12 делителя напряжения через преобразователь 13 напряжения, имеющий на выходе стабилизированное напряжение tU со средней (нулевой) точкой, либо от изолированного трансформатора от сети 220В.

Устройство защиты работает следующим образом.

При отсутствии тока фидера на инверсный вход компаратора 8 подается отри!

481!06 ь i (/ср=R>>и I(р, откуда R„=—

Им Ки

I„р ki где U„-, — среднее напряжение;

)," — — средний ток.

Если выбрано Icp(l!«Ä IIли Рср>004, где Й» --- сопротивление 1 км тяговои сети, 4 — расстояние от подстанции до места удален ного короткого за м ыка ни я, среднее сопротивление, то защита в этом случае работает как обычная защита coI!ротивления, защищая всю зону тяговой сети до ее удаленной точки.

Если же на линии имеется некоторая нагрузка Л,, то на резисторе 22 нагрузки масштабного усилителя 19 появляется напряжение, равное R I„. Спустя некоторое время, определяемое временем заряда конденсатора 16 через резистор 17, это напряжение появляется на конденсаторе !6.

Теперь на инверсный вход компаратора 8 подается напряжение, равное kiU, а на прямой вход — напряжение равное разности напряжений

K Rau?и

?к К»> где 1„>1„„— ток короткого замыкания с учетом остаточного тока нагрузки;

1,, — коэффициент пропорциональности.

При срабатывании устройства реализуется уставка, которую можно найти из соот1 ношения Лi U),=-I:.,R — — -1, Й.—

>; цательное относительно нуля питания напряжение, пропорциональное напряженик) подстанции kiU (где Й;! — коэффициент пропорциональности), на его выходе положительное напряжение, удерживающее нульорган 6 в несработанном состоянии. На входе масштабного усилителя нулевые сигналы и на его выходе — потенциал нуля.

Если в этот момент на линии в самой удаленной ее точке происходит короткое замыкание, через токовый измерительный шунт (его сопротивление R ) протекает ток короткого замыкания, создавая на нем падение напряжения, пропорционально току шинь> 2.

Отрицательное напряжение (р „R (Iq,„„. —— минимальный ток короткого замыкания) подается на прямой вход компаратора 8.

Когда падение напряжения на шунте 1 сравнивается с падением напряжения на потенциометре 10 регулировки уставки, на выходе компаратора 8 появляется отрицательный сигнал, приводящий к срабать>ванию нульорган 7 элемента 6 выдержки времени усилителя 5 и исполнительного элемента 4 отключения выключателя, в этом случае реализуют уставку срабатывания, определяеM>7Io соотношением

10 откуда

I,р К>А! I,.;,R!ü Ri; I,„ где К!.! — сопротивление резистора 14;

Ri,; — сопротивление резистора 15.

Уставка по сопротивлению уменьшается с ростом нагрузки. Если правильно выбрано /г2, то (, компаратор 8 сраба ср (ср

А Ъ тывает и в этом случае, несмотря на,меньшение уставки Iio сопротивле>>ию. выключатель 3 отключается.

Зависимость уставки по co!Iðoгивлению от величины тока нагрузки, пре)!1)eel вую)цсго ток y коро кого 32;v, ы на li)>я, вы о ажаетс?! линейной зависимостью.

При сбросе нагрузки;ставка по сопротивленигс> практически мгновенно увеличиВаетСЯ ДО ЗНаЧЕНИЯ, СОСтВЕтетВУЮ>ЦЕГО НОВОму jj меньшеннОMу 3нdчен и lo Ока. Зтv >! рo— исходит благодаря быстрому разряду конденсатора 16 через диод 18 и резистор 22 наi-рузки, величина которого много меныпс сопротивления зарядного резне гора 17. г1а конденсаторе 16 устанавливается новое значение напряжения, соответствую>цее напряжению на выходе масшта" íîãî усилителя 19, пропорционального новому зпаченнlo тока нагрузки и быстродейсгн) i .i!i; выклю >атель 3 срабатывает .>ри !. >р >>ком замыка нии в удаленной точь I.-II) г>1?и новой уставке.

Если вместо масцггабного усили;"с-,>я сигнала, пропорциональ|гого гоку фидера, использовать ком>>аратор или пороговый элемент, настроенный )*а срабать>ванне при каком-то значении тока нагрузки, прсвышающем заданное значение, гогда Mo?YHo скачком загрублять уставку за>питы l10 collpoтивлению (или по току, если вместо реле сопротивления использов;! i! i ковое реле), начиная с некоторого значс>!>>:> тока фидера.

Данный способ загрубления уставки защиты в зависимости от величины предшествующего тока загрузки мoжнс. Iiрименить для тяпoBI!x сетеи 2х > KB в KDTopbIx npu удаленных коротких замыканиях предшествующая на;-рузка как правило не отключается при коротких замыканиях, так как напряжение в контактной сети практически ill. снижается из-за мощных автотрансформатоg0. ров и выпрямители электровозов B отличии от сети 25 кВ не запираются, т. е. в системе электроснабжения 2х25к так же как и в сетях постоянного тока ток удаленного короткого замыкания складывается с предшествую!цей нагрузкой, располо?кенной бли55 же к тяговой подстанции. Расчеты величины установившегося в зависимости от величины предшествующего .>ока нагрузки тока короткого замыкания показывают, что ис1481106

Формула изобретения

7п

Составитель . 1. Резникова

Ре:.иктор В. Бугренкова Текред И. Верес Корректор, 1. 11илипенко

Заказ 2625/I 7 Тираж 523 Г1 одни снос

ВГ!ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при РК11Т СССР

1!3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раугпская наб., д. 5

Iipo«çâîдственно-издательскии комбинат «Г!атент», г. Ужгород, у.! Гагарина. 10!.пользован.« предлагаемого способа изменения усra«<»; дистанционной или токовой защит позволит без принятия каких-либо дополнительных мер. в частности увеличения сечения тяговой сети, пропускать ток нагрузки примерно в 1,5 раза боль!«е минимального тока короткого замыкания. Указанное позволит снять ограничение тяговых токов по условиям защиты и увеличить веса поездов и грузонапряженность дорог, что даст несомненный экономический эффект.

Устройство защиты тяговых сетей постоянного тока от короткого замыкания, содержашее датчик тока, выполненный в виде токового измерительного шунта, включенного между шиной подстанции и быстродейст«ующим выключателем, датчик напряжена-. фидера, включенный в цепь делителя напряжения и «ыполненный в виде потепш!ометра, средний вывод которого и один из выводов датчика тока через входные резисторы подключены соответственно к инверсному и прямому входам компаратора, выход которого подключен к входу нульоргана, соединенного в !ходом через элемент выдержки времени с входом исполнительного блока, связанного выходом с быстродействующим выключателем, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности. оНо снабжено масштабным усилителем, выполненным на операционном усилителе с

1О резистором обратной связи, резистором нагрузки, времязадающим конденсатором, зарядным резистором. шунтирующим его диодом и резистором изменения уставки, при этом прямой н инверсные входы масштабного усилителя подключены к выводам датчи15 ка тока, а выход — к одному из выводов резистора нагрузки и одному из выводов зарядного резистора, другой вывод которого подключен через резистор изменения уставки к прямому входу компаратора и к одной из обкладок времязадаюгцего конденсатора, другая обкладка которого соединена с другим выводом резистора нагрузки.