МПС РОССИИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ростовский государственный университет путей сообщения
Министерства путей сообщения Российской Федерации»
(РГУПС)
Е. П. Фигурнов, Т. Е. Петрова, И. П. Петров
ПРОГРАММА ТКЗ
Расчет параметров короткого замыкания в тяговой сети однофазного переменного тока 27,5 кВ
Инструкция по использованию
Методические указания к курсовым и дипломным проектам
Ростов - на - Дону
2002
УДК 621.331.: 621.311 (075.8)
Фигурнов Е.П., Петрова Т.Е., Петров И.П.
Программа ТКЗ. Расчет параметров короткого замыкания в тяговой сети однофазного переменного тока 27,5 кВ. Инструкция по использованию: Методические указания к курсовым и дипломным проектам. – Ростов н/Д: Рост. гос. ун-т путей сообщения, 2002. – 32с.
Содержат инструкцию и правила использования программы ТКЗ, предназначенной для вычисления параметров короткого замыкания в тяговых сетях однопутных и многопутных участков железных дорог, электрифицированных по системе однофазного тока напряжением 27,5 кВ. Расчеты могут быть выполнены для односторонней, двухсторонней, узловой, параллельной и петлевой схем питания тяговой сети, в том числе при наличии усиливающих и обратных (экранирующих) проводов. Программа размещена на сервере кафедры «Автоматизированные системы электроснабжения».
Предназначены для использования при выполнении расчетно-графических работ по дисциплине «Информатика», курсовых проектов (работ) по дисциплине «Релейная защита», «Аварийные режимы в системах электроснабжения», «Электроснабжение железных дорог» и дипломных проектах для студентов дневной, очной и заочной форм обучения специальности 101800 «Электроснабжение железных дорог».
Табл. 4. Прил. 5.
Рецензенты: д-р техн. наук, проф. А. С. Бочев (РГУПС); канд. техн. наук, доц. М. А. Бутакова
Фигурнов Евгений Петрович
Петрова Татьяна Евгеньевна
Петров Илья Петрович
ПРОГРАММА ТКЗ
Расчет параметров короткого замыкания в тяговой сети однофазного переменного тока 27,5 кВ
Инструкция по использованию
Методические указания к расчетно-графическим, курсовым и дипломному проектам
Редактор Ю.Ю. Манжура
Технический редактор и корректор Ю.Ю. Манжура
Подписано в печать 13.11.02. Формат 60х84/16.
Бумага офсетная. Ризография. Усл. печ. л. 2,3.
Уч.-изд. л. 2,5. Тираж 60. Изд. № 3. Заказ № 518.
Цена договорная
Ростовский государственный университет путей сообщения.
Лицензия ЛР № 65-54 от 10.12.99.
Ризография РГУПС. Лицензия ПЛД № 65-10 от 10.08.99.
Адрес университета: 344038, г. Ростов/Д, пл. Народного ополчения, 2.
© Фигурнов Е. П., Петрова Т. Е., Петров И. П., 2002
© Ростовский государственный университет путей сообщения, 2002
СОДЕРЖАНИЕ
1. Основные сведения о программе
2. Перечень параметров соответствия
3. Запуск программы
4. Ввод исходных данных
5. Вывод результатов в числовом режиме
6. Вывод результатов в графическом режиме
7. Обращение за справочными данными
8. Примечания
Приложения
Инструкция по использованию программы
1. Основные сведения о программе
Расчет выполняется на ЭВМ в операционной системе Windows 95, Windows 98 или Windows 2000. Расчет выполняется для межподстанционной зоны участка железной дороги при числе электрифицированных путей от 1-го до 4-х для раздельной, узловой, параллельной и петлевой схем питания контактной сети и различного числа включенных и отключенных выключателей. Расчет токов короткого замыкания ведется при условии, что повреждение находится на первом (нижнем) пути.
Расчет может выполняться для различных видов контактной сети (КС) с разными сопротивлениями, а именно: контактной сети ТП (несущий трос и контактный провод), ТПУ (то же с усиливающим проводом), ТПО (то же с обратным проводом), ТПУЭ (то же с усиливающим и экранирующим проводами), ПРАКС (пространственно-ромбовидная автокомпенсированная КС), ПРАКС-Э (то же с изолированными несущими тросами, соединенными с рельсами).
В результате расчета вычисляются параметры установившегося режима короткого замыкания: модули токов выключателей, значения токов в комплексной форме и их фазные углы (эти углы отсчитываются относительно вектора напряжения холостого хода подстанции А), комплексные сопротивления, напряжения на шинах подстанций и поста секционирования, а также на пунктах параллельного соединения. Можно произвести расчет для короткого замыкания в любой точке межподстанционной зоны. Результаты расчета представляются в виде таблицы численных значений, либо в графическом виде.
Программа в наиболее полном виде учитывает факторы, оказывающие существенное влияние на результат расчета, к ним относят: сопротивления энергосистемы в различных режимах; изменение напряжения короткого замыкания трансформатора, вызванного заводскими допусками, а так же автоматическим регулированием напряжения (АРПН); изменения напряжения холостого хода смежных подстанций и различные режимы работы энергосистемы; взаимные индуктивные связи проводников тяговой сети; наличие троса группового заземления, наличие дуги и переходного сопротивления в месте повреждения; нелинейную зависимость коэффициента, учитывающего шунтирующее влияние земли; от расстояния; возможные угловые сдвиги фаз между напряжениями холостого хода смежных подстанций, возможное переходное сопротивление «рельсы—земля» и ряд других факторов. Все влияющие факторы по желанию пользователя можно изменить. Для удобства выбора исходных данных приведена таблица соответствия.
В программе используются так называемые индуктивно развязанные сопротивления тяговой сети, учитывающие взаимную индуктивную связь проводов контактных сетей и рельсов разных путей между собой и взаимную индуктивную связь между контактными сетями разных путей и рельсами. Использование индуктивно развязанных сопротивлений, значения которых приведены в прилагаемых таблицах не требует от пользователя дополнительного внимания к таким связям — они учитываются автоматически при вводе исходных данных и выполнении вычислений.
Использование программы осуществляется в следующем порядке:
1. Запуск программы.
2. Ввод исходных данных в окна.
2.1. Окно «Исходные данные. Выбор схемы питания».
2.2. Окно «Исходные данные. Режим питания».
2.3. Окно «Исходные данные. Напряжения тяговых подстанций».
2.4. Окно «Исходные данные. Мощность тяговых подстанций».
2.5. Окно «Исходные данные. Сопротивление тяговой сети».
2.6. Окно «Исходные данные. Шунтирующее влияние земли».
2.7. Окно «Исходные данные. Параметры дуги».
2.8. Окно «Исходные данные. Расстояния».
2.9. Окно «Исходные данные. Выключатели».
3. Вывод результатов расчета в числовом виде.
3.1. Окно «Параметры рельсовой цепи и схемы замещения».
3.2. Окно «Токи результирующей схемы замещения и ППС».
3.3. Окно «Токи выключателей фидеров и ПС».
3.4. Окно «Сопротивления, измеряемые релейной защитой П и ПС».
3.5. Окно «Сопротивления, измеряемые релейной защитой ППС и плеч питания».
3.6. Окно «Напряжения на шинах П, ПС и ППС».
4. Вывод результатов расчета в графическом виде.
4.1. Окно «Построить графики токов».
4.2. Окно «Построить графики напряжения».
4.3. Окно «Построить графики сопротивлений».
4.4. Окно «Изменить масштаб графиков токов».
4.5. Окно «Изменить масштаб графиков напряжения».
4.6. Окно «Изменить масштаб графиков сопротивлений».
4.7. Окно «Автоматическое масштабирование».
4.8. Окно «Выделение цветом или стилем».
4.9. Окно «Вывод масштабной сетки».
2. Перечень параметров соответствия
В таблице соответствия (табл. 2.1) схемы приведены условные обозначения величин, используемых в Инструкции и в программе при операциях с ЭВМ.
|
Таблица 2.1
|
Наименование величины
|
Условное
обозначение,
используемое
в программе
|
Размерность
|
1. ОБЩИЕ
|
Тяговые подстанции А и В
|
пА, пВ
|
—
|
Пост секционирования
|
ПС
|
—
|
Пункт параллельного соединения
|
ППС, ППС1, ППС2
|
—
|
2. ПАРАМЕТРЫ ВВОДА
|
2.1. НАПРЯЖЕНИЯ
|
Расчетное напряжение холостого хода
подстанций А и В
|
Upa, Upb
|
B
|
Фазовый угол между напряжениями
подстанций А и В
|
Fi
|
oэл
|
2.2. МОЩНОСТИ
|
Номинальные мощности трансформаторов
подстанций А и В
|
Stna, Stnb
|
мВ·А
|
Число одновременно включенных в работу трансформаторов на подстанциях А и В
|
Nta, Ntb
|
—
|
Мощность короткого замыкания на вводах подстанций А и В (если неизвестно сопротивление энергосистемы)
|
Ska, Skb
|
мВ·А
|
Сопротивление энергосистемы, приведенное к базовому напряжению подстанций А и В (реактанс)
|
Xca, Xcb
|
Ом/км
|
Базовое напряжение для подстанций А и В
|
UbazA, UbazB
|
кВ
|
2.3. СОПРОТИВЛЕНИЯ
|
Активное и реактивное сопротивления контактной сети одного пути с учетом индуктивного влияния рельсов
|
rku, xku
|
Ом/км
|
Реактивное сопротивление взаимоиндукции между контактными сетями двух путей с учетом индуктивного влияния рельсов
|
xkvs
|
Ом/км
|
Число рельсовых путей, контактная сеть которых включена в работу
|
n
|
—
|
Активное и индуктивное сопротивления рельсов всех путей с учетом индуктивного влияния контактной сети
|
rr, xr
|
Ом/км
|
2.4. ВЛИЯНИЕ ЗЕМЛИ
|
Сопротивление контура «рельсы—земля»» для одного пути
|
zrz
|
Ом/км
|
Переходное сопротивление «рельсы—земля»» для одного пути
|
rp
|
Ом/км
|
Коэффициент, учитывающий наведенную составляющую тока в рельсах (требуется для расчета коэффициента  (НЮ) )
|
Numin
|
—
|
Среднее значение коэффициента (НЮ) на участках от пА или пВ до точки короткого замыкания (КЗ)
|
Nua, Nub
|
—
|
2.5. ПАРАМЕТРЫ ДУГИ
|
Число изоляторов в гирлянде
|
niz
|
—
|
Длина пути утечки по одному изолятору
|
Ly
|
м
|
Сопротивление дуги в месте КЗ
|
Rd
|
Ом
|
Активная и реактивная составляющие сопротивления троса группового заземления (ТГЗ)
|
Rtgz, Xtgz
|
Ом/км
|
Длина троса группового заземления (ТГЗ)
|
Ltgz
|
км
|
2.6. РАССТОЯНИЯ
|
2.6.1. Параллельная схема
|
Между тяговыми подстанциями пА и пВ
|
L
|
км
|
Между пА и первым пунктом параллельного соединения ППС1
|
L1
|
км
|
Между пА и постом секционирования ПС
|
L2r
|
км
|
Между пА и вторым пунктом параллельного соединения ППС2
|
L3r
|
км
|
От пА до места короткого замыкания
|
Lk
|
км
|
2.6.2. Узловая схема
|
Между тяговыми подстанциями пА и пВ
|
L
|
км
|
Между пА и постом секционирования ПС
|
L1
|
км
|
От пА до места короткого замыкания
|
Lk
|
км
|
2.6.3. Раздельная схема
|
Между тяговыми подстанциями пА и пВ
|
L
|
км
|
От пА до места короткого замыкания
|
Lk
|
км
|
2.7. ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
|
Выключатели плеч питания подстанций
пА и пВ
|
1, 2
|
—
|
Выключатели пунктов параллельного
соединения ППС1 и ППС2
|
3, 4
|
—
|
Выключатели фидеров контактных сетей путей (первая цифра соответствует номеру
пути)
|
11 ... 44
|
—
|
3. ПАРАМЕТРЫ ВЫВОДА
|
3.1. ПАРАМЕТРЫ РЕЛЬСОВОЙ ЦЕПИ И СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ
|
Сопротивления подстанций А и В
( ,  )
|
Zpa, Zpb
|
Ом
|
Сопротивления рельсовой цепи от точки
короткого замыкания до подстанций А и В
соответственно ( , )
|
Zra, Zrb
|
Ом
|
Сопротивление контактной сети поврежденного пути от точки короткого замыкания до левой и правой узловых точек соответственно ( ,  )
|
Z1, Z2
|
Ом
|
Сопротивления взаимоиндукции между контактными сетями поврежденного и неповрежденного путей на участке между смежными узловыми точками соответственно слева и справа от точки короткого замыкания ( ,  )
|
Z1vs, Z2vs
|
Ом
|
Сопротивления, соединенные звездой и преобразованные из сопротивлений Z1, Z2 и Zq участков контактных сетей поврежденной зоны, соединенных треугольником
 ,  , 
|
Z1k, Z2k, Z3k
|
Ом
|
Результирующие сопротивления эквивалентной Т-образной схемы замещения
( ,  ,  )
|
Za, Zb, Zab
|
Ом
|
2. ТОКИ РЕЗУЛЬТИРУЮЩЕЙ СХЕМЫ И ППС
|
Токи подстанций пА и пВ ( ,  )
|
Ia, Ib
|
А
|
Ток короткого замыкания ( )
|
Ik
|
А
|
Суммарный ток контактных сетей неповрежденных путей участка ( )
|
Iq
|
А
|
Токи контактной сети поврежденного участка соответственно слева и справа от точки короткого замыкания ( ,  )
|
I1s, I2s
|
А
|
Токи выключателей 3 и 4 пунктов параллельного соединения ППС1 и ППС2 (только для параллельной схемы питания) ( ,  )
|
I3, I4
|
А
|
3. ТОКИ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ ФИДЕРОВ И ПС
|
( — ) сверху вниз, начиная с первого участка
|
I[4,1] ... I[1,4]
|
А
|
4. СОПРОТИВЛЕНИЯ, ИЗМЕРЯЕМЫЕ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТОЙ
ПОДСТАНЦИЙ И ПС
|
(сверху вниз, начиная с первого участка)
|
Z[4,1] ... Z[1,4]
|
Ом
|
5. СОПРОТИВЛЕНИЯ, ИЗМЕРЯЕМЫЕ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТОЙ ППС И
ПЛЕЧ ПИТАНИЯ
|
Сопротивление плеч питания (выключателей 1 и 2)
|
Zv1, Zv2
|
Ом
|
Сопротивления ППС1 и ППС2 (выключателей 3 и 4)
|
Zv3, Zv4
|
Ом
|
6. Напряжения на шинах подстанций ПС и ППС
|
Напряжения подстанций А и В
|
Ua, Ub
|
В
|
Напряжение поста секционирования ПС
|
Uc2
|
В
|
Напряжение пунктов параллельного соединения ППС1 и ППС2
|
Uc1, Uc3
|
В
|
|
