Seleção de configurações de proteção para linhas de 600 V em subestações de tração
A corrente de ajuste dos interruptores de linha depende da corrente de carga calculada da linha, bem como do valor da corrente de curto-circuito no final da linha.
Atualmente, em conexão com a introdução de material rodante com uso intensivo de energia e um aumento na frequência de movimento, a corrente de ajuste dos interruptores lineares, dependendo da corrente de carga calculada, é selecionada da seguinte forma:
1. para um bonde
onde Iras é a corrente de carga nominal, 1000 é um valor constante para carros G individuais, 2000 é o mesmo para carros G de 2 carros,
2. para trólebus
A corrente de disparo dos interruptores VAB-20, VAB-20M e VAB-36 do sistema magnético é escolhida para ser da ordem de 4500-5000 amperes.
Na prática, existem muitas linhas em que o ajuste selecionado de acordo com a corrente de carga nominal excede a corrente de curto-circuito no final da linha, o que pode levar a um curto-circuito ininterrupto e recozimento do fio de contato.Nesse sentido, a redução da corrente de ajuste dos interruptores causa muitos disparos falsos dos interruptores das correntes normais de carga, o que afeta negativamente os interruptores, acelerando seu desgaste e aumentando o número de reparos, deteriorando a qualidade do fornecimento linha e aumentando as perdas de energia da partida forçada do material rodante.
Para poder aumentar as configurações dos interruptores e ao mesmo tempo garantir que eles desarmem correntes de curto-circuito menores que a corrente de ajuste, vários tipos de proteção de curto-circuito de linha foram desenvolvidos. no momento de subestações de tração a proteção de tempo atual mais simples de 600 linhas de energia no TVZ recebeu ampla distribuição.
Na fig. 1 mostra um diagrama de proteção por tempo atual. Um shunt localizado no circuito da linha protegida é conectado relé RT-40… Quando circula na linha uma corrente igual ou superior à corrente de ajuste do relé, o contato T fecha o circuito do relé temporizado, que, com uma temporização predeterminada, fecha seu contato no circuito de disparo do disjuntor. Se a carga da linha cair antes que o relé de tempo feche o circuito de disparo, o contato aberto do relé de corrente T disparará o relé de tempo e o disjuntor não abrirá.
Arroz. 1. Esquema de proteção de corrente de linhas de energia de 600 V
Relé de tempo. O VL-17 pode ser ativado de duas maneiras:
• com alimentação preliminar da tensão de alimentação (fig. 1, a)
• com tensão de alimentação aplicada quando o contato de controle está fechado (fig. 1, b).
Na fig. 2 mostra um diagrama funcional do relé VL-17. O relé funciona da seguinte maneira.Ao ligar de acordo com o esquema com pré-alimentação, a tensão é aplicada aos terminais 1 e 3 e o circuito do relé P1 é aberto. A abertura do contato P1 mantém o capacitor C no estado descarregado e o triodo Tr na posição 0. Neste caso, o relé de saída P2 é desabilitado.
Arroz. 2. Circuitos para ligar o relé VL-17: a — com alimentação preliminar da tensão de alimentação, b — com alimentação da tensão de alimentação quando o contato de controle U está fechado
Figo. 3. Diagrama funcional do relé VL-17.
Quando o contato y fecha (ver Fig. 2), o relé P1 é ativado, o contato P1 abre e o capacitor C começa a carregar. O capacitor é carregado através de um resistor ajustável R, cujo valor de resistência determina o tempo de atraso do relé.
O valor da resistência do resistor R é definido pelos interruptores P. Quando a tensão no capacitor C atingir um determinado valor, o diodo D será aberto e, do gerador GI, através do capacitor C, o diodo D, o capacitor C1 passará um pulso de corrente para o triodo Tr, que passará na posição 1 e ligará o relé de saída P2, cujos contatos estão fechados no circuito operacional.
Quando o contato abre no relé P1, a corrente para, o contato P1 fecha e o relé de tempo retornará à sua posição original. A tensão de abertura do diodo D é ajustada na fábrica usando um resistor ajustável R2.
Quando o relé de tempo é ligado de acordo com o circuito com alimentação de tensão, quando o contato de controle é fechado, a transição do triodo para a posição O ocorre quando a tensão é aplicada ao circuito do relé.
Arroz. 4.Curvas de estabilidade térmica do fio de contato (as curvas são feitas em I = 800 A - carregamento de longo prazo de dois fios com seção transversal S = 85 mm2 e temperatura máxima de aquecimento do fio 100 ° C) 1 - toc ° = 5 ° C, 2 — toc ° = 20 ° C, 3 — toc ° = 40 ° C
Os relés temporais VL-17 são fabricados para tensões de 127 ou 220 V e para uma faixa de temporização de 0,1 a 200 seg.
Para criar um atraso de tempo, você pode usar outros tipos de relés de tempo que se ajustam ao intervalo de atrasos de tempo. A configuração do relé de proteção atual no momento atual é determinada pela expressão:
onde Isc.min é a corrente mínima de curto-circuito da linha, 1,3 é o fator de confiabilidade.
A temporização da proteção de sobrecorrente é determinada pela curva de aquecimento do fio de contato dependendo da corrente de ajuste do disjuntor (Fig. 4).
As vantagens da proteção descrita são facilidade de instalação e operação e baixo custo.
A principal desvantagem dessa proteção é que seu tempo de atraso é independente, ou seja, não muda em função da mudança de temperatura do fio de contato e da magnitude da corrente de carga. Portanto, há casos de falso acionamento da proteção. Isso pode ser evitado aumentando o tempo de resposta da proteção, o que pode levar ao recozimento do fio de contato. Portanto, em algumas linhas é necessário instalar vários conjuntos de proteção: um com maior retardo de tempo em corrente de operação mais baixa, outro com menor retardo de tempo em corrente de operação mais alta.
Ao instalar dois aparelhos TVZ, as configurações de corrente e hora são selecionadas da seguinte forma:
• a configuração atual do primeiro conjunto é selecionada pela expressão
e o ajuste de tempo do primeiro conjunto é ao longo da curva de aquecimento da sonda de contato, dependendo da corrente do ajuste do interruptor,
• a configuração atual do segundo conjunto TVZ é selecionada pela expressão
o ajuste de tempo do segundo conjunto é obtido a partir da curva de aquecimento do fio de contato, dependendo da corrente de ajuste do primeiro conjunto.
Como o enrolamento PT-40 é conectado diretamente ao shunt e tem potencial de 600 V, a isolação entre o enrolamento e os contatos, entre o enrolamento e a carcaça (terra) é testada com tensão de 5 kV em frequência industrial. A resistência dos fios de conexão do shunt ao relé PT-40 deve ser mínima.
Os funcionários da Mosgortransproekt desenvolveram um dispositivo para um integrador de proteção de corrente - ITVZ. Nesta proteção, ao invés de um relé, uma bobina de um amplificador magnético é conectada ao shunt. A bobina de saída do amplificador magnético é conectada ao relé de temporização VL-17.
A vantagem dessa proteção é que ela possui uma característica dependente, ou seja, o tempo de resposta depende da magnitude da corrente que circula no circuito de potência. Esta proteção monitora indiretamente, através da corrente no circuito protegido, a temperatura de aquecimento do fio de contato.
A proteção é ajustada de forma que o formato da curva de dependência seja semelhante ao formato da curva de aquecimento do fio de contato e nas mesmas ordenadas ficaria abaixo da curva de aquecimento.
As desvantagens dessa proteção são o custo relativamente alto e a complexidade, tanto na instalação quanto no comissionamento e operação, em comparação com o TVZ.
A Utility Academy desenvolveu uma proteção térmica para linhas de 600 V, que está em fase de testes operacionais.Esta proteção consiste em um pedaço de fio de contato conectado em série à subestação com o circuito da linha de alimentação. É feito um orifício no fio, no qual é inserido um termistor, que tem efeito de relé. A uma certa temperatura, a resistência do termistor cai drasticamente e ao mesmo tempo um relé é acionado, agindo para abrir o interruptor.Quando o fio esfria até uma certa temperatura, o termistor recupera sua resistência e o relé desaparece.
Arroz. 5. Diagrama esquemático do testador de curto-circuito IKZ
Além de proteger as linhas de baixas correntes de curto-circuito, a fim de reduzir o desgaste das chaves e aumentar a confiabilidade do fornecimento de energia das linhas, é necessário excluir a possibilidade de ligar a chave de linha se o curto circuito não desapareceu na linha. Para este fim, é usado um dispositivo de teste de linha especial desenvolvido pela Moogortransproekt - localizador de curto-circuito (discriminador) IKZ.
Quando a chave de linha é desligada, seu contato auxiliar fecha o circuito do enrolamento primário do transformador TP — p (Fig. 5) e de seu enrolamento secundário, através das válvulas ON, uma corrente de teste de meia onda é enviada para a linha. Além disso, o circuito de alimentação da ponte retificadora 1 (I-36 V) está fechado.
O valor da corrente de teste enviada pelo dispositivo IKZ para a linha depende do valor da resistência da linha.O detector de curto-circuito é ajustado de forma que, quando a resistência da linha exceder 1 - 1,2 ohms, o relé IKZ permite ligar automaticamente a chave de linha e, se a resistência da linha for inferior a 0,8-0,6 ohms, O relé IKZ interrompe o interruptor de fechamento automático.
A queda de tensão nos resistores P7 e P8, em paralelo com os quais a ponte retificadora 2 está conectada, depende da magnitude da corrente de teste. A interação dos fluxos magnéticos no amplificador magnético MU, criados pelas bobinas amplificadoras conectadas às pontes retificadoras 1 e 2, determina a operação do relé IKZ.