Selezione delle impostazioni di protezione per le linee a 600 V nelle sottostazioni di trazione
La corrente di regolazione degli interruttori di linea dipende dalla corrente di carico calcolata della linea nonché dal valore della corrente di cortocircuito alla fine della linea.
Attualmente, in connessione con l'introduzione di materiale rotabile ad alta intensità energetica e un aumento della frequenza di movimento, la corrente di impostazione degli interruttori lineari, a seconda della corrente di carico calcolata, viene selezionata come segue:
1. per un tram
dove Iras è la corrente di carico nominale, 1000 è un valore costante per auto G singole, 2000 è lo stesso per auto G a 2 auto,
2. per un filobus
La corrente di intervento degli interruttori VAB-20, VAB-20M e VAB-36 dal sistema magnetico è scelta nell'ordine di 4500-5000 ampere.
In pratica, ci sono molte linee in cui l'impostazione selezionata in base alla corrente di carico nominale supera la corrente di cortocircuito alla fine della linea, il che può portare a un cortocircuito continuo e alla ricottura del filo di contatto.A questo proposito, la riduzione della corrente di regolazione degli interruttori provoca molti falsi interventi degli interruttori dalle normali correnti di carico, che hanno un effetto negativo sugli interruttori, accelerandone l'usura e aumentando il numero di riparazioni, deteriorando la qualità della fornitura linea e le crescenti perdite di energia dovute all'avviamento forzato del materiale rotabile.
Per poter aumentare le tarature degli interruttori e allo stesso tempo garantire che intervengano correnti di cortocircuito inferiori alla corrente di taratura, sono state sviluppate diverse tipologie di protezione da cortocircuito di linea. Al momento di sottostazioni di trazione la più semplice protezione in tempo reale di 600 linee elettriche nella TVZ ha ricevuto un'ampia distribuzione.
Nella fig. 1 mostra un diagramma di protezione per ora corrente. Viene collegato uno shunt situato nel circuito della linea protetta relè RT-40… Quando nella linea scorre una corrente uguale o superiore alla corrente di taratura del relè, il contatto T chiude il circuito del relè a tempo che, con un tempo di ritardo prestabilito, chiude il suo contatto nel circuito di sgancio dell'interruttore. Se il carico di linea diminuisce prima che il relè a tempo chiuda il circuito di sgancio, il contatto aperto del relè di corrente T farà scattare il relè a tempo e l'interruttore non si aprirà.
Riso. 1. Schema di protezione corrente delle linee elettriche a 600 V
Relè a tempo. VL-17 può essere attivato in due modi:
• con fornitura preliminare della tensione di alimentazione (fig. 1, a)
• con tensione di alimentazione applicata quando il contatto di controllo è chiuso (fig. 1, b).
Nella fig. 2 mostra uno schema funzionale del relè VL-17. Il relè funziona come segue.All'accensione secondo lo schema con prealimentazione, viene applicata tensione ai terminali 1 e 3 e il circuito del relè P1 è aperto. L'apertura del contatto P1 mantiene il condensatore C nello stato scarico e il triodo Tr in posizione 0. In questo caso il relè di uscita P2 è disabilitato.
Riso. 2. Circuiti per l'accensione del relè VL-17: a - con alimentazione preliminare della tensione di alimentazione, b - con alimentazione della tensione di alimentazione quando il contatto di controllo U è chiuso
Fico. 3. Schema funzionale del relè VL-17.
Quando il contatto y si chiude (vedi Fig. 2), il relè P1 si attiva, il contatto P1 si apre e il condensatore C inizia a caricarsi. Il condensatore viene caricato attraverso un resistore regolabile R, il cui valore di resistenza determina il tempo di ritardo del relè.
Il valore della resistenza del resistore R è impostato dagli interruttori P. Quando la tensione nel condensatore C raggiunge un certo valore, il diodo D si aprirà e dal generatore GI attraverso il condensatore C, il diodo D, il condensatore C1 passerà un impulso di corrente al triodo Tr, che passerà in posizione 1 e attiverà il relè di uscita P2, i cui contatti sono chiusi nel circuito di manovra.
Quando si apre il contatto sul relè P1, la corrente si interrompe, il contatto P1 si chiude e il relè temporizzato ritorna nella sua posizione originale. La tensione di apertura del diodo D è impostata in fabbrica utilizzando un resistore regolabile R2.
Quando il relè temporizzato è acceso secondo il circuito con alimentazione di tensione, quando il contatto di controllo è chiuso, la transizione del triodo in posizione O avviene quando la tensione viene applicata al circuito del relè.
Riso. 4.Curve di stabilità termica del filo di contatto (le curve sono prese a I = 800 A - carico a lungo termine di due fili con una sezione trasversale S = 85 mm2 e la temperatura massima di riscaldamento del filo 100 ° C) 1 - toc ° = 5 °C, 2 — toc ° = 20 ° C, 3 — toc ° = 40 ° C
I relè temporizzati VL-17 sono prodotti per tensioni di 127 o 220 V e per un intervallo di temporizzazioni che vanno da 0,1 a 200 sec.
Per creare un ritardo temporale, è possibile utilizzare altri tipi di relè temporali che si adattano all'intervallo di ritardi temporali. L'impostazione del relè di protezione corrente all'ora corrente è determinata dall'espressione:
dove Isc.min è la minima corrente di cortocircuito della linea, 1,3 è il fattore di affidabilità.
Il tempo di ritardo della protezione da sovracorrente è determinato dalla curva di riscaldamento del filo di contatto in funzione della corrente di impostazione dell'interruttore (Fig. 4).
I vantaggi della protezione descritta sono la facilità di installazione e funzionamento e il basso costo.
Il principale svantaggio di questa protezione è che il suo ritardo è indipendente, ovvero non cambia a seconda della variazione di temperatura del filo di contatto e dell'entità della corrente di carico. Pertanto, ci sono casi di falso intervento della protezione. Ciò può essere evitato aumentando il tempo di risposta della protezione, che può portare alla ricottura del filo di contatto. Pertanto su alcune linee è necessario installare più gruppi di protezione: uno con temporizzazione più lunga a corrente di intervento inferiore, l'altro con temporizzazione più breve a corrente di intervento più alta.
Quando si installano due TVZ, le impostazioni della corrente e dell'ora vengono selezionate come segue:
• l'impostazione corrente del primo set è selezionata dall'espressione
e l'impostazione del tempo del primo set è lungo la curva di riscaldamento della sonda a contatto, in funzione della corrente dell'impostazione dell'interruttore,
• l'impostazione corrente del secondo set TVZ è selezionata dall'espressione
l'impostazione del tempo del secondo set è ricavata dalla curva di riscaldamento del filo di contatto, in funzione della corrente di impostazione del primo set.
Poiché l'avvolgimento PT-40 è collegato direttamente allo shunt e ha un potenziale di 600 V, l'isolamento tra l'avvolgimento e i contatti, tra l'avvolgimento e il telaio (terra) viene testato con una tensione di 5 kV a frequenza industriale. La resistenza dei fili di collegamento dallo shunt al relè PT-40 deve essere minima.
I dipendenti di Mosgortransproekt hanno sviluppato un dispositivo per un integratore di protezione corrente — ITVZ. In questa protezione, invece di un relè, allo shunt è collegata una bobina di un amplificatore magnetico. La bobina di uscita dell'amplificatore magnetico è collegata al relè temporizzatore VL-17.
Il vantaggio di questa protezione è che ha una caratteristica dipendente, cioè il tempo di risposta dipende dall'entità della corrente che scorre nel circuito di potenza. Questa protezione controlla indirettamente, attraverso la corrente nel circuito protetto, la temperatura di riscaldamento del filo di contatto.
La protezione è regolata in modo tale che la forma della curva di dipendenza sia simile alla forma della curva di riscaldamento del filo di contatto e nelle stesse ordinate sia al di sotto della curva di riscaldamento.
Gli svantaggi di questa protezione sono il costo e la complessità relativamente elevati, sia nell'installazione che nella messa in servizio e nel funzionamento, rispetto a TVZ.
La Utility Academy ha sviluppato una protezione termica per le linee a 600 V, attualmente in fase di test operativo.Questa protezione è costituita da uno spezzone di filo di contatto collegato in serie alla sottostazione con il circuito della linea di alimentazione. Nel filo viene praticato un foro, nel quale è inserito un termistore, che ha un effetto relè. Ad una certa temperatura, la resistenza del termistore scende bruscamente e contemporaneamente viene attivato un relè che agisce per aprire l'interruttore.Quando il filo si raffredda a una certa temperatura, il termistore recupera la sua resistenza e il relè scompare.
Riso. 5. Schema schematico del tester di cortocircuito IKZ
Oltre a proteggere le linee da basse correnti di cortocircuito, per ridurre l'usura degli interruttori e aumentare l'affidabilità dell'alimentazione delle linee, è necessario escludere la possibilità di accendere l'interruttore di linea se il cortocircuito circuito non è scomparso nella linea. A tale scopo viene utilizzato uno speciale dispositivo di test di linea sviluppato da Moogortransproekt: il rilevatore di cortocircuiti (discriminatore) IKZ.
Quando l'interruttore di linea è disinserito, il suo contatto ausiliario chiude il circuito dell'avvolgimento primario del trasformatore TP — p (Fig. 5) e dal suo avvolgimento secondario, tramite le valvole ON, viene inviata una corrente di prova a semionda a la linea. Inoltre, il circuito di alimentazione del ponte raddrizzatore 1 (I-36 V) è chiuso.
Il valore della corrente di prova inviata dal dispositivo IKZ alla linea dipende dal valore della resistenza di linea.Il rilevatore di cortocircuito è regolato in modo tale che quando la resistenza di linea supera 1 - 1,2 ohm, il relè IKZ dà il permesso di accendere automaticamente l'interruttore di linea e se la resistenza di linea è inferiore a 0,8-0,6 ohm, Il relè IKZ interrompe l'interruttore di chiusura automatica.
La caduta di tensione attraverso i resistori P7 e P8, in parallelo con i quali è collegato il ponte raddrizzatore 2, dipende dall'entità della corrente di prova. L'interazione dei flussi magnetici nell'amplificatore magnetico MU, creata dalle bobine dell'amplificatore collegate ai ponti raddrizzatori 1 e 2, determina il funzionamento del relè IKZ.