КОРОТКИЕ ЗАМЫКАНИЯ В ТЯГОВЫХ СЕТЯХ
РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В ТЯГОВОЙ СЕТИ
Короткие замыкания в тяговых сетях различают по виду, месту возникновения и характеру протекающих процессов. Основные виды коротких замыканий: непосредственное соединение разнополярных проводов между собой или через металлические предметы; соединение полярных проводов через землю или сооружения, установленные в земле. Основными причинами коротких замыканий являются обрывы проводов и тросов контактных подвесок при взаимодействии с токоприемниками или в результате износов, набросы проволоки и замыкания проводов токоприемниками; нарушение изоляции контактной сети и кабельных линий, неисправности на подвижном составе.
По месту возникновения можно выделить замыкания вблизи подстанций на концах коротких питающих линий и удаленные - в конце секций. Характер протекающих при этом процессов различен, так как
внешняя характеристика подстанции зависит от величины токов агрегатов. При близких замыканиях токи агрегатов многократно превосходят номинальный, и внешняя характеристика криволинейна, а при удаленных - прямолинейна. В этой связи и расчетные формулы для определения максимальных и минимальных токов различны. По времени короткие замыкания могут быть устойчивыми или кратковременными, с дуговыми явлениями или без них.
Короткие замыкания всех видов создают опасность. Так, при соединениях полярных проводов в элементах системы протекают значительные токи, приводящие к отжигу проводов, разрушениям оборудования. В случае замыканий на землю в доступных местах появляются потенциалы, опасные для жизни. Отсюда вытекает необходимость отключения участков тяговой сети, имеющих короткие замыкания. Для решения этой задачи следует давать количественную оценку процессов, в частности определить токи и потенциалы земли и сооружений.
Если электрическая цепь постоянного тока имеет источник питания с напряжением Ud , активное сопротивление Rk и индуктивность L, то ток короткого замыкания в связи со временем
По (7.1) величина установившегося значения тока зависит от Ud и Rk, скорость его нарастания и время достижения установившегося значения от L. Без учета переходных процессов (t = со)
Выполним оценки Ud и Rk для случая непосредственного замыкания разнополярных проводов тяговой сети, когда в цепи минимальный ток. Условия, при которых ток минимальный, следующие: замыкание в самой удаленной от питающей линии точке секции; на подстанции включен один агрегат, нагруженный до номинального тока другими фидерами; напряжение в первичной системе понижено на 5 % от номинального (gH = 0,05); замыкание с явлением дуги. Расчетную электрическую цепь для секции с односторонним и двусторонним пи
танием в этом случае можно представить схемой, изображенной на рис. 7.1. С учетом потерь напряжения на эквивалентных сопротивлениях первичной системы и подстанции AUon и в дуге AUd расчетное значение напряжения источника питания
где Ud0 - напряжение холостого хода агрегата.
При неизменном напряжении в первичной линии величина напряжения холостого хода агрегата
При холостом ходе первичной линии
Если пренебречь произведением Къхи • Клн как малой величиной второго порядка и учесть понижение напряжения в первичной линии, то
Потери напряжения в первичной линии и агрегате
Потери напряжения в дуге колеблются в широких пределах, а для Udн = 600 В можно принять А(/д = 10...20 В.
Расчетное сопротивление контура короткого замыкания (см. рис. 7.1)
Здесь Яэп и /^л определяются при одном включенном агрегате и одной первичной линии. Если мощность короткого замыкания в конце первичной линии SK, напряжение короткого замыкания UK и номинальная мощность трансформатора S , то эквивалентное сопротивление
Puc. 7.1. Расчетная схема для оценки токов короткого замыкания
где Аск - коэффициент, зависящий от схемы агрегата (А - 4 • 0,239 в трехфазной мостовой схеме, 0,239 - для схемы две обратные звезды); и2л = 7з и2 - линейное напряжение вентильных обмоток.
Таким образом, полное расчетное уравнение для оценки минимального тока короткого замыкания:
В нормах проектирования [1] рекомендуется определять минимальный ток короткого замыкания в тяговой сети по формуле
Здесь Д?УВ =(5...8)в- потери напряжения в выпрямителе, U2 ~ 550 В - фазное напряжение вентильной обмотки, /?э = + Rin.
