Устройство для защиты от тока короткого замыкания контактной сети переменного тока электрических железных дорог

Устройство для защиты от тока короткого замыкания контактной сети переменного тока электрических железных дорог

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1.УСТРОЙСТВО- ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ТОКА КОРОТКОГО ЗАШКАНИЯ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ, содержащее подключенные к каждой фазе блок ненаправленной дистанционной защиты, включакяций первый измерительный дистанционный пороговый элемент, токовый блокирующий пороговый элемент и резисюры элементов сравнения/ выходы первого измерительного дистанционного порогового элемента и токового блокирующего порогового элемента соединены с первым элементом и, а токо вые входы блока ненаправленной дистанционной защиты связаны через регулировочные потенциометры уставок : защиты, и первый выпрямительный мост с промежуточным трансформатором тока, а входы напряжения подключены к промежуточному трансформатору напряжения через второй выпрямительный мост, блок направленной дистанционной защиты , включгиощий второй измерительный дистанционный пороговый элемент, токовый вход.которого связан через свой регулировочный потенциометр уставки защиты с первым упомянутым выпрямительным мостом, а ого вход напряжения - с вторым упомянутым выпрямительным мостом, и фазосравнивающий элемент, токовый вход которого подключен непосредственно к промежуточному трансформатору тока, а вход напряжения - непосредственно к промежуточнс 1у трансформатору напря ения , при этом выходы второго измерительного дистанционного элемента и фазосравнивающего элемента соединены с входами второго элемента И, выход которого подключен к элементу выдержки времени, соединенному с первым входом элемента ИЛИ, к второму входу которого подключен выход первого элемента И блока дистанционной ненаправленной защиты, выход которого подключен к.исполнительному эле (П менту, входы измерительных дистанционных пороговых элементов соединены с выходами блока отстройки, вхо- , (ды которого свяэаны с промежуточным трансформатором тока, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия путем исключения выдержки времени дистанционной направленной защиты-второй ступени, оно дополнительно снабжено блоком ускорения срабатывания защиты, вторым промежуточным трансформатором тока, треть им выпрямительным мостом и потенциометром регулировки уставки , при этом блок ускорения срабатывания защиты выполнен в виде резисторов элемента сравнения токов смеж .ных фидеров, один кз которых подключен через потенциометр регулировки уставки и первый выпрямительный -мост к промежуточному трансформатору тока, второй через дополнительный потенциометр регулировки уставки и третий выпрямительный мост к второму промежуточному трансформатору тока,первичная обмотка которого подключена к смежному фидеру, третий - к плюсу опорного напряже

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PGK0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3272150/24-07 (22) 02.02.81 (46) 15.07.83. Бюл. Р 26 (72) В.В.Белов, В.A.Зимаков, В.Я.Овласюк и Б.A.Àêñåëüðîä (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Кучма К.Г. и др. Защита от токов короткого замыкания в контактной сети. М., "Транспорт", 1960, глава УШ, g 1.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 792406, кл. Н 02 Н 3/08, 1978. (54)(57) 1,УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗИЦИТЫ

0Т ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПЕРЕИЕННОГО ТОКА ЭЛЕКТРИЧЕСКНХ EEJIF3HbiX g0PO1, содержащее подключенные к каждой фазе блок ненаправленной дистанционной защиты, включающий первый измерительный дистанционный пороговый элемент, токовый блокирующий пороговый элемент и резисторы элементов сравнения, выходы первого измерительного дистанционного порогового элемента и токового блокирующего порогового элемента соединены с первым элементом И, а токовые входы. блока ненаправленйой дистанционной защиты свя аны через регулировочные потенциометры уставок защиты,и первый выпрямительный мост с промежуточным трансформатором тока, а,входы напряжения подключены к промежуточному трансформатору напряжения через второй выпрямительный мост, блок направленной дистанционной защиты, включающий второй измерительный дистанционный пороговый элемент, токовый вход. которого связан через свой регулировочный потенциометр уставки защиты с первым упомянутым ,выпрямительным мостом, à =ro вход

„„SU„„ 1029321 А 50 Н 02 Н 7/26, Н О? Н 3/38 напряжения — с вторым упомянутым выпрямительным мостом, и фазосравнивающий элемент, токовый вход которого подключен непосредственно к промежуточному трансформатору тока, а вход напряжения — непосредственно к промежуточному трансформатору напряжения,при этом выходы второго измерительного дистанционного элемента и фазосравнивающего элемента соединены с входами второго элемента И, выход которого подключен к элементу выдержки времени, соединенному с пер- вым входом элемента ИЛИ, к второму входу которого подключен выход первого элемента И блока дистанционной ненаправленнбй защиты, выход которо- ® го подключен к.исполнительному элементу, входы измерительных дистанционных пороговых элементов соединены с выходами блока отстройки, входы которого связаны с промежуточным трансформатором тока, о т л и ч а ю- С щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия путем исключения выдержки времени дистанционной направленной защиты-второй ступени, оно дополнительно снабжено блоком ускорения срабатывания защиты, вторым промежуточным трансформатором тока, третьим выпрямительным мостом и потенциометром регулировки уставки, при этом блок ускорения срабатывания защиты выполнен в виде резисторов элемента сравнения токов смежных фидеров, один из которых подключен через потенциометр регулировки уставки и первый выпрямительный

-мост к промежуточному трансформатору тока, второй через дополнительный потенциометр регулировки уставки и третий выпрямительный мост к второму промежуточному трансформа:тору тока, первичная обмотка которого подключена к смежному 4идеру, третий — к плюсу опорного напряже1029321 ния, выход элемента сравнения токов смежных фидеров подключен к входу порогового элемента, выход которого подключен к первым входам третьего и четвертого . элементов И, к вторым входам которых подключен выход второго элемента И блока дистанционной направленной защиты, а к третьему входу третьего элемента И подключен выход элемента И блока направленной дистанционной защитьтемежного фидера, соединенный через элемент задерж ки и инвертор с третьим входом четвертого элемента И, выходы третьего и четвертого элементов И подключены к третьему и четвертому входам элемента ИЛИ.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения селективности путем улучшения отстройки от токов нагрузки при гололеде на контактной сети, блок отстройки выполнен в виде фильтра высших гармоник, выпрямителя, элемента сравнения на резисторах, порогового элемента, конденсатора, t

Изобретение относится к релейной защите электрических сетей от токов короткого замыкания, в частности,t к защите фидеров контактной сети электрических железных дорог перемен- 5 ного тока.

Известно устройство для защиты фидеров контактной сети от томов короткого замыкания, в котором для.повышения селективности и надежности от- j0 стройки от режимов нагрузки применен принцип искусственного торможения ее исполнительных органов эа счет высших гармонических составляющих в токе фидера. Применение торможения при нагрузке по 3-ей гармонике поэволяет отстраиваться от токов нагрузки, даже если они превышают минимальный ток короткого замыкания. При режиме короткого замыкания содержание гармонических составляющих снижается, торможение уменьшается и защита срабатывает f1).

Однако эта защита обладает недостаточно высокой надежностью и селективностью отстройки от режимов нагруз .ки при больших токовых нагрузках.

При удаленных коротких замыканиях и большой предшествующей нагрузке защита с торможением по З-ей.гармонике может не срабатывать, так как процент гармонических составляющих усилителя, разделительных диодов и резисторов, причем вход фильтра высших гармоник соединен непосред.твенно:с промежуточным трансформатором тока защищаемого фидера, а выход через последовательно соединенные выпрямитель, первый резистор элемента сравнения, пороговый элемент, усилитель, конденсатор, первый разделительный диод и первый резистор соединен с входом измерительного дистанционного элемента блока выправленной дистанционной защиты, вход порогового элемента через второй резистор элемента сравнения, потенциометр регулировки уставки и диоды положительных полуволн тока подключен к промежуточному трансформатору тока защищаемого фидера, выход усилителя соединен через второй резистор с входом блока направленно дистанционной защиты, вход второго разделительного диода подключен к точке с нулевым потенциалом— а выход ; к входу первого разделительного диода.

2 в этом случае оказывается значительным, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее блок дистанционной ненаправленной защиты с токовой блокировкой в качестве первой ступени, блок дистанционной направленной защиты в качестве второй ступени и исполнительный блок. Устройство снабжено также блоком отстройки от бросков токов намагничивания трансформаторов,, работающим на принципе выделения апериодической составляющей в токе фидера. Первая ступень не имеет выдержки времени,срабатывает при коротких замыканиях в зоне, прилегающей к тяговой подстанции составляющей 50-70% расстояния от подстанции до поста. Вторая ступень имеет выдержку времени 0,5 с,т.е. отключает К3 за время 0,6-0,65 с.

Она является основной в зоне до,вин поста секционирования 2 .

Однако указанная выдержка времени является нежелательной, так как увеличивает вероятность nepeaora контактного провода. Кроме того, устройство обладает недостаточной селективностью по отношению к тяговым токам нагрузки при гололеде. Это объясняется тем, что процесс токо1029321 тока, второй через дополнительный потенциометр регулировки уставки

10 и третий выпрямительный мост — к второму промежуточному трансформатору тока, первичная обмотка которого подключена к смежному фидеру, третий — к плюсу опорного напряже15 ния, выход элемента, сравнения токов смежных фидеров подключен к входу порогового элемента, выход которого подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И, к вторым входам кбторых подключен выход второго элемента И блока дистанционной направленной защиты фидера, а к третьему входу третьего элемента И подключен выход эл"мента И блока направленной дистанционной защиты смежного фидера, соединенный через элемент задержки и инвертор с третьим входом четвертого элемента.И, выходы третьего и четвертого элементов И подключены к третьему и четвертому входам элемента ИЛИ.

Кроме того, в устройстве блок отстройки выполнен в ниде фильтра высших гармоник, выпрямителя, элемента сравнения на резисторах, порогового элемента, конденсатора, усилителя, разделительных диодов и резисторов, причем вход фильтра высших гармоник соединен непосредственно с промежуточным трансформатором тока, защи-. щаемого фидера, а выход через после40 донательно соединенные выпрямитель, первый резистор элемента. сравнения, пороговый элемент, усилитель, конденсатор, первый разделительный диод и первый резистор. соединен с входом

45 измерительного дистанционного элемента блока направленной дистанционной защиты, вход порогового элемента через второй резистор элемента сравнения, потенциометр регулировки устан50 ки и диоды положительных полуволн, тока подключен к .промежуточному транс. форматору тока защищаемого фидера, выход усилителя;соединен через второй резистор с входом блока направленной дистанционной защиты, вход второго резделительного диода подг лючен к точке с нулевым потенциалом, в выход — к входу первого раздели-тельного диода.

65 съема при гололеде происходит с отрывом токоприемника от контактного провода, причем отрыв сопровождается дугой, что приводит.к увеличению гармонического состава тягового тока и изменению угла между током и напряжением. Иэ-за гололеда имеет место ложная работа защит, в частности органов направления.

Цель изобретения — увеличение быстродействия защиты. путем исключения выдержки времени дистанционной направленной защиты второй ступени и повышение селективности путем улучшения отстройки от токов нагрузки при гололеде на контактной сети °

Поставленная цель достигается тем, что устройство для защиты от тока короткого замыкания контактной сети переменного тока электрических желез-. ных дорог, содержащее подключенные к каждой фазе блок ненаправленной дистанционной защиты, включающей первый измерительный дистанционный пороговый элемент, токовый блокирующий пороговый элемент и резисторы элементов сравнения, выходы упомянутых элементов соединены с первым элементом И, а токовые входы блока направленной дистанционной защиты связаны через регулировочные потенциометры уставок защиты и первлй выпрямительный мост с промежуточным трансформатором тока, а входы напряжения подключены к промежуточному трансформатору напряжения через второй выпрямительный мост, и блок направленной дистанционной защиты, включающей второй измерительный дистанционный пороговый элемент, токовый вход которого связан через свой регулировочный потенциометр уставки защиты с первым упомянутым выпрямительным мостом, а его вход напряжения - с вторымупомянутым выпрямительным мостом,и фазосравнивающий элемент, токовый вход которого подключен непосредственно к промежуточному трансфорг ътору тока, а вход напряжениянепосредственно к промежуточному трансформатору напряжения, при этом их нходы соединены с входами второго элемента И, выход которого подключен к элементу выдержки времени, соединенному с первым входом элемен та ИЛИ,.к второму входу которого под ключен выход первого элемента И блока дистанционной ненаправленной защиты, выход которого подключен к исполнительному элементу, входы измерительных дистанционных пороговых элементов соединены с выходами блока отстройки, выходы которого связаны с промежуточным трансформатором тока, дополнительно снабжено блоком ускорения срабатывания защиты, вторым промежуточным трансформаторомтока, третьим выпрямитель;гым мостом и потенциометром регулировки уставки, при этом блок ускорения срабатывания защиты, выполнен в виде резисторов элемента сравнения токов смежных фидеров, одий из которых подключен через потенциометр регулировки уставки и первый выпрямительный мост к промежуточному трансформатору

На чертеже приведена схема устройства для защиты от тока короткого замыкания контактной сети переменного тока электрических железных дорог.

Устройство содержит промежуточный трансформатор 1 тока защищаемого

1029321

10 ленной дистанционной защиты, включающий элемент сравнения с резисторами 17-20, второй измерительный дистан; ционный пороговый элемент 21, фазоограничивающий элемент 22, второй элемент И 23, и элемент 24 выдержки времени, блок 25 направленной дистанционной защиты смежного фидера, выполненного аналогично блоку 16, 20 блок 26 ускорения срабатывания защиты включаюций элемент сравнения с резисторами 27-29, пороговый элемент 30, третий и четвертый элементы И 31 и

32, элемент 33 задержки и инвертор 34>25 блок 35 отстройки, включакщий фильтр 36 высших гармоник, выпрямитель 37, элемент сравнения с резисторами 38 и 39, пороговый элемент 40, усилитель 41, конденсатора 42, разделительные диоды 43 и 44, резисторы 45 и 46, элемент ИЛИ 47, исполнительный элемент 48, потенциометры 49-54 регулировки уставки защиты. фидера контактной сети и промежуточный. трансформатор 2 тока смежного фидера, промежуточный трансформатор 3 напряжения, первый-третий выпрямительные мосты 4-6, диоды 7 положительных полуволн тока, блок 8 ненаправленной дистанционной защиты, включающей резисторы 9-12 элементов сравнения, измерительный дистанционный пороговый элемент 13, токовый блокирующий пороговый элемент 14, первый элемент И 15, блок 16 направ. Устройство работает следующим образом.

В нормальном эксплуатационном режиме имеется номинальное напряжение. и отсутствует ток короткого замыкания. При этом блоки направленной 18 и ненаправленной 16 дистанционных защит находятся в несработанном состоянии. Также отсутствуют сигналы на выходах блока 26 ускорения защиты. Исполнительный элемент 47 обесточен.

При коротком замыкании в зоне действия первой ступени защиты при увеличении тока фидера и уменьшении напряжения, соответственно увеличивается выпрямленное отрицательное напряжение . на выходе выпрямительного моста 4 и уменьшается выпрямительное положительное напряжение на выходе моста 5 в цепи трансформатора 3 напряжения. Срабатывает измерительный дистанционный пороговый элемент 13 и токовый блокирующий пороговый элемент 14. При этом, так. как на входах ложного элемента И 15 появляется сигнал сравнения, он сра батывает и через элемент ИЛИ 47 на исполнительный элемент 48 поступает команда на отключение фидера.

При коротком замыкании в зоне действия второй ступени защиты ана35

65 логично при увеличении тока фидера срабатывает измерительный дистанционный пороговый элемент 21 направленной защиты. Фазоограничивающий элемент 22 разрешает работать защите, срабатывает элемент И 23 и сигнал срабатывания подается на вход эле мента 24 вйдержки времени.

Одновременно, если токи смежных фидеров отличаются друг от друга в К в срабатывает пороговый элеР мент 30. Коэффициент запуска К показывает во сколько раз величина тока, протекающего через поврежденный фи; дер больше тока, протекающего через смежный фидер.

Коэффициент К вводится для обеспечения селективной работы при повреждении контактной сети вблизи поста секционирования, когда токи в смежных фидерах мало отличаются друг от друга. Обычно коэффициент запуска берется равным 1,2-1,5.

При, этом, если сработали блоки направленных защит поврежденного 16 и смежного 25 фидера и пороговый элемент 30, на всех входах элемента И 31 появляются разрешающие сигналы и он срабатывает, его выходной сигнал через элемент ЙРИ 17 поступает на исполнительный элемент 48, минуя элемент 24 выдержки времени блока 16 направленной дистанционный защиты.

В том случае, когда короткое замыкание находится вблизи поста секционирования, токи в смежных фидерах почти одинаковы, несмотря на срабатывание блоков 16 и 25 направленных защит, пороговый элемент 20 блока 26 ускорения срабатывания защиты не срабатывает.

При этом от блока 8 защиты первой ступени без выдержки времени на посту секционирования отключается масленный выключатель поврежденного фидера. Ток в смежном фидере уменьшается, при этом блок 25 в дистанционном направлении защиты возврацается в исходное состояние, однако сигнал на выходе элемента 33 задержки еце присутствует и через инвертор 34 сигнал поступает на один из входов элемента И 32. Как только пооле отключения фидера срабатывает пороговый элемент 30, фиксирующий отклонение токов в смежных фидерах, срабатывает и элемент И 32, отключая поврежденный фидер через элемент ИЛИ 48 без выдержки времени каскадно вслед за выключателем поста секционирования.

В случае, если смежный фидер оперативно отключен, не срабатывает

его блок,25 дистанционной направленной защиты, на входах элементов И 31 и 32 присутствует запрещаюций сигнал, 7 1029321 8

ВНИИПИ Заказ 4995/54

Тираж 617 Подписное чем исключается ложное неселективное срабатывание защиты при коротких замыканиях за постом секционирования.

Короткое замыкание эа постом секционирования в случае отказа выключателя поста при этом отключается как обычно направленной защитой подстанции с выдержкой времени, т.е. защита работает селективно.

При тяговой нагрузке и особенно при гололеде на контактной сети воз- 10 растают высшие гармоники в токе фидера. При этом по цепи: фильтр 36 высших гармоник, выпрямитель 37 на вход элемента сравнения через резистор 38 поступает отрицательное напря- 5 жение, заставляющее сработать пороговый элемент 40, фиксирующий, таким образом, соотношение тока фидера и содержание в нем высших гармоник. Положительное напряжение через резистор 46 поступает на вход изме- рительного дистанционного порогового элемента 21 блока 16 направленной дистанционной защиты, эагрубляя уставку срабатывания.

Положительный сигнал также поступает на вход измерительного дистан . ционного порогового элемента 13 блока 8 ненаправленной дистанционной защиты, блокируя срабатывание. При этом, связь с этим блоком выполнена динамической через конденсатор 42. .Таким образом, введение в устройство блока ускорения срабатывания защиты по отношению токов в смежных фидерах и эагрубление срабатывания защиты при большом содержании высших гармоник в токе фидера позволяет увеличить быстродействие и селективность защиты фидеров кснтактной сети.

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä,óë.ÏðoåêòHàÿ,.