Способ защиты тяговой сети двустороннего питания от токов короткого замыкания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9) Ящ. ю)5 Н 02 Н 3/08 ТЕН И К АВТ упынин , Транс Ы СО остоян- ующих в ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗОБР МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Московский институт инженеров железнодорожного транспорта(56) Кучма К,Г. и др. Защита от токов короткого замь 1 кания в контактной сети, Трансжелдориздат, 1960, с.160,Быков Е,И Панин Б.В., ПВ.Н.Тяговые сети метрополитенапорт, 1987 (прототип),(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ТЯГОВОЙ СЕТИДВУХСТОРОННЕГО ПИТАНИЯ ОТ ТОКОВКОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ(57) Изобретение относится к электротехни. ке, к области защиты тяговых сетей от токовкороткого замыкания (К,З,). Целью изобретения является увеличение селективности ичувствительности. Предлагается новый споИзобретение относится к электротехнике, в частности к области защит тяговыхсетей постоянного тока, преимущественнометрополитенов, от токов короткого замыкания,Известна защита тяговой сети иного тока с помощью быстродействвыключателей 11,Однако она имеет недостаточнуючувстительность,Известен способ защиты тяговой сетидвухстороннего питания от токов короткогозамыкания, заключающийся в том, что одновременно измеряют токи фидеров двухсоседних подстанций, питающих защищаемую зону, значениетока каждого фидера 1753538 А 1 соб защиты зон тяговой сети двухстороннего питания от токов К,З., при котором одновременно измеряют токи фидеров двух соседних подстанций, питающихзащищаемую зону, информацию о величине тока каждого фидера передают на соседнюю подстайцию, на каждой подстанции для одного и тога же момента времени определяют значение полусуммы токов своего фидерэ и фидера соседней подстанции, сравнивают ее с уставкой по величине полусуммы токов и, еслиона 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 напряжения, объединенные линией связи таким образом, что при направлении токов К,З. от шин к месту повреждения их выходныесигналы складываются, 1 ил. отдельно сравнивают с уставкой устройства защиты по величине тока и, есливеличина 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 движениязлы 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,17535383 4Целью изобретения является увеличе- зываются много большими половины сумние чувствительности и селективности за- марной нагрузки от поездов в защищаемойщиты тяговой сети двухстороннего питания зоне,. от токов короткого замыкания, В данном же способе защиты установкаУказанная цель достигается тем, что по определяется как полусумма токов рассматсле операции, используемой в известном риваемого фидера и фидера соседней подспособе защиты и состоящей водновремен-станции, питающей эту же зону. Этаном измерении токов фидероа-двух сосед-, полусумма токов всегда равна половинених подстанций, питающих защищаемую суммарной нагрузки от всех поездов на заэону,информацию о величинетока каждого 10 щищаемой зоне. Отсюда логически ясно, чтофидера передают на 6 оседнюй йодстан- максимальноб зйачейие этой полусуммыцию, на каждой подстанции для одного и всегда меньше любого из максимальныхтотогоже момента времени определяют зна- ков фидеровйоконцам защищаемой зоны,чение полусуммытоковсвоегофидера и фи- ясно также, что по этой причине уставкадера соседней подстанции, сравнивают ее 15 защиты по предлагаемому способу можетс уставкой по величйне полсуммы токов и, бытьвыбранасущественноменьше,чемприеслй она.оказывается большей этой устав- известном способе,ки, подают сигнал на отключение выключа- С другой стороныпри наиболее трудно,теля фидера.,: , отключаемом К,З. (в середине защищаемойКак видно в известных и данном спосо зоны) на вход устройства для осуществлебах защиты для определения состбяния зо- ния предлагаемого способа защиты йодаетны - нормальный: режим нагрузки йли же ся полусумма токов К.З, двух соседнихК.З. - используется одна и та же информа- подстанций, которая всегда несколько больция о величине тока по фидерам с обоих ше, чем ток К,З., подводимый к устройствуконцовзащищаемой эоны, Однаковизвест защиты по известному способу, посколькуном и предлагаемом способах эта информа-на рассматриваемой подстайции этот токция 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 дляустройств защиты по току выбираетсяне- его осуществления более надежноотстраисколько большей значения максимального - ваться оттоков нагрузки,т.е. иметьвысокуютока нагрузки фидера. Максимальный ток ., селективность, и одновременно более нанагрузки фидера наблюдается в относи дежно реагировать на минимальный токтЕпьно редкие моменты времени и реализу- К,З., иметь повышенную чувствительность,ется при экстремальных условиях, когда . Имитационное моделирование процесбольшая часть поездов сдвийута ближе к сов движения поездов на линиях Московвыключателю рассматриваемого фидера, ского метрополитена, осуществленное ввсе поезда потребляют большие пусковые 40 помощью ЭВМ, показывает, что переходомтоки и при этом напряжения на шинах под- от известного к данному способу защитыстанции, которой прийадлежйт рассматри- можно за счет указанного повышения селекваемый фидер, больше, чем напряжение на тивности и чувствительности увеличить зонусоседней подстанции. Логически ясно, что защиты каждым выключателем на 25-4000,значение максимального тока нагрузки рас что практически решает проблему защитысматриваемого фидерв значительно боль- . тяговых сетей метрополитена на самых"ше половины суммарной нагрузки от всех трудных участках при одновременном устпоездов на защищаемой зоне, а.следова-ранении ложных отключений выключателейтельно, нагрузка фидера на другом конце на фидерах.защищаемой зоны не максимальна и суще На чертеже приведено устройство, реаственно мейьше половины суммарной на- лизующее предлагаемый способ, в которомгрузки.информация о токе фидера передается наТакже ясно, что максимальная нагрузка соседнюю подстанцию по линии связи в вифидера на другом конце защищаемой эоны де напряжения, пропорционального токуреализуется в какие-то другие моменты вре фидера.мени, когда экстремальные условия, знало- Устройство содержит первый и второйгичные рассмотренным, складываи 5 тся для фидерные выключатели 1 и 2, размещаемыеэтого 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 междутоку с обоих концов защищаемой зоны ока- подстанциями 4, дополнительно введенные1753538 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 отключения соответственно первого 1 и второго 2 выключателей,Устройство для осуществления предлагаемого способа защиты работает следующим образом.Токи 1 и 12 по фидерам при нагрузке 9 или коротком замыкании 10 преобразуется с помощью преобразователей 5 и 6 в пропорциональные им напряжения, соответственно Ч 1 и Ч 2, которые, вследствие оговоренного выше правила подключения выходов по напряжению преобразователей к линии связи,складываются в ней, образуя суммарное напряжение (Ч 1+Ч 2), пропорциональное сумме токов фидеров (1+2), которая при нагрузке равна сумме всех токов поездов, находящихся в защищаемой зоне, а при К,З. - сумме токов К.З. по фидерам левой и правой подстанции. Это суммарное напряжение(Ч 1+Ч 2) 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 одновре 6менно срабатывают и, воздействуя своимивыходными цепями на цепи управления выключателей 1 и 2, отключают их.Правильный выбор уставок реле напря 5 жения предполагает их надежное срабатывание при К.З, в середине защищаемойэоны и несрабатывание при любой максимальной нагрузке зоны.Возможны другие варианты устройств в10 которых информация о токе фидера передается на соседнюю подстанцию в закодированном виде по кабельным, радио илисветовым каналам.Применение предлагаемого способа за 15 щиты тяговых сетей повышает надежностьэлектроснабжения метрополитенов, конкретная реализация устройств по способу обходится на несколько порядков дешевле,чем любые альтернативные варианты (про 20 кладка дополнительного кабеля для усиления контактного рельса, сооружениепунктов секционирования в тоннеле в середине зоны).Применение устройств для осуществле- .25 ния данного способа защиты не мешает работе известных защит, поэтому они могутбыть использованы параллельно,Формула изобретенияСпособ защиты тяговой сети двусторон 30 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 сиг 35 нала на отключение выключателей при превышении уставки, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью увеличения селективности ичувствительности, информацию о величинетока каждого фидера непрерывно передают40 на соседнюю подстанцию, на каждой подстанции для одного и того жемомента времени определяют значение полусуммытоков своего фидера и фидера соседнейподстанции, которую сравнивают с устав 45 кой по величине полусуммы токов,и превышений последней вырабатывают сигналотключения вы кл ючателя фидера.