автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Система защиты кабельных линий постоянного тока 0,6 кВ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

На правах рукописи

НИКОЛАЕВ ДМИТРИЙ ЮРЬЕВИ;

СИСТЕМА ЗАЩИТЫ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА 0,6КВ

Специальность 05.09.03 "Электротехнические комплексы и системы"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 6 НОЯ 2009

Москва 2009

003484883

Работа выполнена в ГОУВПО «Московский энергетический институт (технический университет)» на кафедре Электрического транспорта.

Научный руководитель кандидат технических наук, доц.

Долаберидзе Герман Парменовяч

Официальные оппоненты доктор технических наук, проф.

Гамазнн Станислав Иванович

кандидат технических наук, доцент Комаров Валентин Макарович

Ведущая организация

Открытое акционерное общество «Академия коммунального хозяйства имени К.Д.Памфилова»

Защита диссертации состоится 11 декабря 2009 г. в аудитории М-611 в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.157.02 при Московском энергетическом институте (техническом университете) по адресу: 111250, Москва, ул.Красноказарменная, д. 13.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направить по адресу: 111250, Москва, ул.Красноказарменная, д.14, Ученый Совет МЭИ (ТУ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан .((,' ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Цырук С.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Ответственной частью системы электроснабжения городского электрического транспорта являются кабели постоянного тока 0,6 кВ. Питающие кабели городского электрического транспорта подключаются к положительной шине тяговой подстанции с помощью линейных автоматических быстродействующих выключателей, осуществляющих защиту тяговой сети от токов короткого замыкания. При ухудшении изоляции между токопрово-дящей жилой кабеля и его оболочкой возникает аварийный режим замыкания на землю. Ток замыкания на землю в большинстве случаев имеет малую величину, поэтому не может быть отключен защитным автоматическим быстродействующим выключателем.

Аварийные ситуации в кабеле могут привести к простою транспортных средств на линии от 5-10 минут до 1,5 часов, при этом в час-пик на данной транспортной магистрали могут возникнуть серьезные затруднения.

В настоящее время на тяговых подстанциях городского электрического транспорта широко применяется косвенный метод контроля за целостностью изоляции кабеля, основанный на анализе состояния его контрольных жил. Однако нередко имеют место ситуации, когда аварийный режим не распознается, что может привести к тяжелым пожароопасным последствиям.

Зачастую ситуация осложняется прокладкой тяговых кабелей в коллекторах или траншеях совместно с высоковольтными кабелями и телефонными линиями, таким образом существует опасность поджига соседних кабелей, что может способствовать развитию серьезной аварии. Повреждение соседних кабелей 6-1 ОкВ в некоторых случаях может привести к обесточиванию всего района.

Актуальным вопросом является разработка системы защиты кабельных линий, осуществляющая непосредственный контроль состояния основной изоляции кабеля, при нарушении которой система защиты должна выдавать сигнал

на отключение автоматического выключателя, защищающего питающую линию.

Цель работы. Целью работы является создание нового поколения устройств защиты кабельных линий на основе высокочастотного резонансного принципа с целью снижения вероятности возникновения и развития пожаров при замыканиях на землю в кабелях постоянного тока 0,6кВ наземного городского электрического транспорта.

Достижение цели исследования потребовало решения следующих научно-исследовательских и практических задач:

1. Проведения критического анализа существующих устройств защиты и определение технических требований, предъявляемых к современным защитам кабельных линий постоянного тока;

2. Разработки электрической схемы замещения кабельной линии и проведение уточненного расчета ее параметров с учетом неравномерности распределения тока по сечению элементов кабеля вследствие влияния поверхностного эффекта;

3. Создания физической и компьютерной имитационной моделей для определения частотных характеристик кабельной линии и исследования работоспособности предложенного высокочастотного резонансного принципа защиты;

4. Экспериментального исследования предложенных моделей и сопоставление результатов с данными, полученными на реальных кабельных линиях;

5. Разработки функциональных и принципиальных электрических схем защитного устройства, осуществляющего контроль состояния кабельной линии по двум параметрам: амплитуде и фазе тока зондирующего гармонического сигнала, прикладываемого между оболочкой и контрольными жилами кабеля.

Методы исследования. Для решения поставленных задач были использованы методы математического анализа, методы теории электрических цепей, методы цифрового и физического моделирования.

Обоснованность и достоверность результатов. Справедливость теоретических положений подтверждается результатами компьютерного и физического моделирования, а также результатами экспериментальных исследований, полученных на реальных кабельных линиях.

Научная новизна. Научная новизна результатов, полученных в диссер-

то(Ц1лиил1> по^лто оогтлиоат^я г» лплтттлгтту плплм'йттпV■

» Приведено теоретическое обоснование представления кабельной линии как линии с распределенными параметрами;

» Представлены уточненные расчеты физической модели кабельной линии с учетом неравномерности распределения тока по сечению элементов кабеля вследствие влияния поверхностного эффекта; « Проведены исследования работоспособности высокочастотного резонансного принципа защиты при замыкании между различными элементами кабельной линии;

« Представлены исследования амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик при различной длине моделируемого кабеля и способе соединения его контрольных жил;

® Определены зависимости чувствительности защитного принципа к замыканию токопроводящей жилы на оболочку при различном удалении места повреждения кабеля от его начала;

» Проведено исследование чувствительности защитного принципа при возникновении дугового процесса, сопровождающего нарушение основной изоляции кабеля;

« Предложен вариант практического внедрения устройства зашиты на базе разработанных печатных плат с применением 05Р-контроллера.

Практическая ценность. Результатом выполненной диссертационной работы стала разработка схемотехнических и конструктивных решений для включения системы защиты в серию разрабатываемых распределительных устройств КРУм-600 и для внедрения устройства защиты на действующих тяговых подстанциях городского электрического транспорта. Результаты исследований могут быть использованы при разработке частотных защит и систем поиска неисправности, использующих высокочастотные методы контроля параметров кабеля.

РеяГШЗЯШИЯ пяйптм. аимпяги пйтчплт^а м

------------ ------------------- I--------------Х---1---~ *- " ** —

иие печатных плат в новую линейку комплектных распределительных устройств, разработки компании ЗАО «НПП Энергия», предназначенных для питания линий городского наземного электрического транспорта напряжением 0,6кВ постоянного тока.

Апробация. Диссертационная работа и ее основные положения докладывались и обсуждались на XII и XIV международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов (Москва, 2006г., 2008г.); на XI международной конференции электромеханики, электротехнологии, электротехнических материалов и компонентов (Крым, Алушта 2006г.); на международной научно-технической конференции «Проблемы электротехники, электроэнергетики и злектротехнолопш» (Тольятти, 2009г.); а также на заседании кафедры Электрического транспорта МЭИ(ТУ) в 2009г.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 6 печатных работах, в том числе 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации основных результатов диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата технических наук и имеют приоритет подтвержденный патентом России № 78988 на полезную модель.

Структура н объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и 7 приложений. Объем работы со-

ставляет 117стр. основного текста и содержит 44 рисунка, 14 таблиц, 43 наименования списка литературы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы технические требования к защитным устройствам, разрабатываемым для применения на тяговых подстанциях в системах одностороннего и двухстороннего питания участков контактных сетей, с заземленным отрицательным полюсом и с изолированными от земли полюсами.

В качестве перспективного метода защиты представлен высокочастотный резонансный способ контроля состояния изоляции кабеля, основанный на изменении индуктивных и емкостных параметров кабеля и, как следствие, его амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик (АЧХ и ФЧХ) при аварийном режиме замыкания на землю. Система защиты, настроенная на резонанс в нормальном режиме, реагирует на изменение амплитуды тока и сдвиг его фазы, неизбежно следующего за ухудшением изоляции между токопрово-дящей жилой (ТЖ) и оболочкой (Об). Отмечено, что положительной особенностью данного принципа защиты является непосредственный контроль за состоянием изоляции кабеля.

В первой главе рассмотрены основные устройства защиты кабельных линий постоянного тока, применяемые в настоящее время на тяговых подстанциях городского электрического транспорта.

Отмечено, что рассмотренные устройства защиты не обеспечивают 100% отключения поврежденного кабеля, что ¡может привести в определенных условиях к неотключаемым замыканиям на землю. Самому распространенному на сегодняшний момент методу косвенной защиты кабелей на переменном токе, применяемому в шкафах комбинированной защиты, присущ серьезный недос-

таток, не позволяющий определить нарушения основной изоляции кабеля, без повреждения изоляции его контрольных жил.

Одним из наиболее распространенных недостатков большинства как токовых, так и потенциальных защит является возможность их ложного срабатывания.

Показано, что зарубежные системы защиты кабельных линий не приспособлены под принятую в России схему присоединения кабельных линий и не могут в полной мере выполнять заявленных функций.

/Л^м «пттаттл пттпгплттп r»no*4TxirTiА-Пгл r'ftixnrirr Тч 1?r\rrr~\r\r>\г rmAt»iAtnnn

v/imvivii« wJU/iviiuviu v ivwvwin, -U ii^vnjum.iu

замыкание на землю, в связи с тем, что токопроводящие жилы гальванически объединены на сборную шину +600В, а оболочки кабелей подключены к контуру заземления.

Во второй главе приведены теоретические обоснования возможности представления кабеля в виде линии с распределенными параметрами, а также представлены основные зависимости, описывающие процессы, происходящие в линии при приложении к элементам кабеля высокочастотного гармонического сигнала.

Частотные характеристики цепей с распределенными параметрами представляют собой зависимости их входных сопротивлений от частоты. В общем виде частотная характеристика может быть представлена функцией:

Zex=za-e^=Z(jco) (1)

Входные сопротивления цепей с распределенными параметрами - комплексные величины, и поэтому выражение вида (I) распадается на два:

= mod Z„ = z(ft>) ф

<p„ = arg Z,r = <p(co) P)

Зависимость модуля входного сопротивления от частоты (2) называется амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ); зависимость аргумента входного сопротивления от частоты (3) - фазочастотной характеристикой (ФЧХ).

Для получения АЧХ и ФЧХ кабельной линии необходимо определить зависимость входного сопротивления линии от частоты гармонического сигнала, для этого необходимо найти распределение напряжения и тока вдоль всей линии, определив тем самым напряжение и ток на ее входе.

Система уравнений для напряжения и тока на входе линии имеет следующий вид:

иа = игсИ(у1) + 11-гв-зЦГГ) (4)

-в , (5)

где V] и /, - напряжение и ток в конце линии, / - длина линии, 2Ь - волновое сопротивление линии, у - коэффициент распространения.

Входное сопротивление линии рассчитывается по формуле:

2 = ^ _ А +А ■ • *Ку1) = г, • ск(71)+-ак{у1)

—и г и X '

аЦуГ) + /, ■ ск(у1) у- • 5И(у1) + ек{уГ)

£ ^ и

—вх ■—ц

где 2[, = ¡7, / /, - сопротивление нагрузки (отношение напряжения к току в конце линии). Анализ полученных АЧХ и ФЧХ кабельной линии позволяет выбрать рабочую резонансную частоту предлагаемой системы защиты.

Невозможность исследования работоспособности защитного устройства в различных точках по длине реального кабеля, из-за необходимости нарушения его целостности привела к необходимости моделирования кабельной линии.

Предложена электрическая схема замещения кабельной линии (рис.1), проведен уточненный расчет ее параметров с учетом взаимоидуктивной связи между элементами, а также с учетом неравномерности распределения тока по сечению элементов кабеля из-за влияния поверхностного эффекта. Схема замещения выполнена для кабеля типа СБ-2к-500 длиной 450 м, имеющего неул-лотненную медную токопроводящую жилу, свинцовую оболочку и две медные

контрольные жилы. Для представления кабеля как линии с распределенными параметрами имитационная, а в дальнейшем и физическая модели были выполнены из 18 ячеек, каждая из которых моделирует часть кабеля длиной 25м.

С использованием предложенной схемы замещения на базе программного пакета ОгСас! была создана и исследована компьютерная имитационная модель кабельной линии.

Рис.1 Схема замещения кабельной линии: 7Ж-токопроводящая жила, КЖ1 и КЖ2 - контрольные жилы 1 и 2, Об - оболочка.

Посредством программного моделирования получены АЧХ и ФЧХ (рис.2) имитируемого кабеля, представляющие собой зависимости амплитуды и фазы тока контролируемого гармонического сигнала фиксированной амплитуды, прикладываемого к элементам кабельной линии, от его частоты. На полученных АЧХ и ФЧХ наблюдается чередование резонансов напряжений и токов. Первый резонанс на частоте/=12,1 кГц является резонансом напряжений, при этом значение входного сопротивления минимально, а ток гармонического сигнала максимален. На частоте/=16,1 кГц система входит в резонанс токов, ко-

торый характеризуется малым значением тока, амплитуда которого составляет 1т=А1 мА при амплитудном значении приложенного напряжения Г/т=20В.

Система защиты настроенная на резонанс в нормальном режиме работы, регистрирует изменение параметров токового сигнала (амплитуды и фазы) при нарушении изоляции кабеля.

Частота/, Гц

Рис.2 Частотные характеристики кабельной линии: ф = Р(/) - ФЧХ; 1т = ?(/) - АЧХ

По характеру графиков, полученных при различной длине кабеля, можно заключить, что уменьшение длины контролируемого кабеля приводит к сдвигу точки первого резонанса в область более высоких частот, с одновременным увеличением амплитуды контролируемого сигнала тока.

Посредством моделирования аварийной ситуации на имитационной модели получены зависимости (рис.3) контролируемых параметров: амплитуды тока 1т и сдвига его фазы Дф от остаточного сопротивления изоляции Пост и удаления места аварии от начала кабеля. Остаточным сопротивлением Кост имитировалось ухудшенное сопротивление основной изоляции между токопро-водящей жилой и оболочкой. Сделан вывод, что изменения амплитуды и фазы контролируемого сигнала тока, обусловленные ухудшением основной изоляции

кабеля, могут быть использованы для создания двухиараметрической системы защиты кабельных линий от замыкания на землю.

1200 1100 1000

<

г- 900

800 -700 600

lit Ж-

100

-У 1=50м

-12=150м - !3=300м

200 Яост., Ом

Рис.3 Зависимости контролируемых параметров: а - амплитуды тока 1т и б -сдвига его фазы Aip от остаточного сопротивления изоляции Rocm и удаления места аварии от начала кабеля

В третьей главе выполнены расчеты физической модели кабельной линии, сделан вывод о невозможности ее воплощения на базе прямоугольных катушек и соленоидов, поскольку при этом не может быть реализован требуемый коэффициент взаимной индукции. Представлена физическая модель кабеля, созданная с применением плоских (дисковых) катушек, позволяющих реализовать требуемую магнитную связь между элементами.

Зависимости амплитуды и фазы тока от частоты гармонического сигнала, выявленные при исследовании реального кабеля, качественно соответствуют частотным характеристикам, полученным с помощью электронной и физической модели кабельной линии (рис.4).

Выявлено, что в качестве рабочей частоты защитной системы целесообразно использовать частоту резонанса напряжений, так как в этом случае амплитуда контролируемого сигнала тока составляет от 1 до 2А при Um-20В в за-

висимости от длины кабеля, что заметно повышает помехоустойчивость системы.

Частота кГц

б

Рлс.4 Частотные характеристики макета кабельной линии при различном соединении КЖ: а - АЧХ; б - ФЧХ.

Исследование чувствительности защитного метода при аварийной ситуации в различных точках по длине кабельной линии позволило определить, что наиболее тяжелым режимом для определения замыкания на землю является авария вблизи тяговой подстанции. Чувствительность защитного принципа в этом случае ограничена остаточным сопротивлением порядка 150-2000м.

При номинальном напряжении на шинах тяговой подстанции 600В и сопротивлении изоляции каст порядка 150-2000м ток замыкания может достигать нескольких ампер. В этом случае вполне вероятно возникновение электри-

ческой дуги или токопроводящего мостика. Для проведения опыта возникновения дуги была собрана схема рис.5.

Синусоидальное стабилизированное напряжение генератора гармонических сигналов G1 типа ГЗ-118, после предварительного усиления, прикладывалось между системой КЖ кабеля и его Об. Двухканальным осциллографом PS1 типа GDS-830 регистрировались осциллограммы входного напряжения U и тока гармонического сигнала /. С помощью регулирования трехфазным ЛАТРом TV действующее значение напряжения на выходе мостового выпрямителя VD устанавливалось 60В. При соединении графитовых электродов и последующем их плавном разведении на 0.5-1мм устанавливалось устойчивое горение дуги. Графики фиксировались осциллографом в ждущем режиме.

Также в схеме (рис.5) использованы: DDI - усилитель низких частот, UZ1 - выпрямитель-стабилизатор DRAN60-24A, мощностью 60Вт для питания усилителя, R1 - шунт для снятия осциллограммы тока, R2 - подстроенный переменный резистор типа СП5-30-3 для регулировки амплитуды напряжения, R3 и R4 - балластные сопротивления.

UnJ

Рис.5 Принципиальная электрическая схема подключения макета кабельной линии при исследовании дугового процесса

Проведенные исследования дугового процесса, возникающего при разрушении основной изоляции между токопроводящей жилой и оболочкой, пока-

зали, что такая аварийная ситуация приводит к сдвигу фазы тока контролируемого сигнала на 23,5-23,6 зл.гр. В ходе исследований не отмечено, влияния удаленности аварийной ситуации от начала кабеля на значение угла сдвига фазы тока, что позволяет сделать заключение о достаточно высокой чувствительности системы при дуговом процессе по всей длине линии.

Исследованы различные варианты замыкания между элементами кабеля, возможные в реальных условиях эксплуатации, и сделан вывод, что наиболее сложным для работы системы защиты режимом является замыкание токопро-

О Г» ТТСТТТТОТ* -МЛТ»ГИ.Т I» Г\Г\Г> 1 ие» ООТГЧОТ^ТТТ)аТ/"\Т1ТАЛ Т^ГлТ-Г"ГГ>Г\ТТ11 ии Т^ М/Т* тт х/*а<л<атт<г Пгмд

исследовании отмечено, что существуют режимы, в которых система не обладает высокой чувствительностью по одному из контролируемых параметров, сделан вывод о необходимости выполнения системы защиты двухпараметриче-ской.

Результаты исследования на реальной линии доказали, что появление подвижного состава как с контакторно-реостатной, так и с тиристорной системой управления на секции контактной сети, питаемой защищаемым кабелем, не приводит к выходу системы из резонансного состояния.

При исследованиях на реальном кабеле было выявлено наличие периодической коммутационной помехи от вентилей выпрямительной секции. Периодичность появления коммутационной помехи стабильна и составляет Змс, а ее длительность около 1,3мс. Отмечено, что для отстройки от помехи необходимо проведение мероприятий по повышению мощности зондирующего сигнала, а также применение программной задержки при анализе амплитуды и фазы тока.

В четвертой главе разработаны функциональная (рис.6) и электрическая схемы защитного устройства, осуществляющего контроль состояния кабельной линии по двум параметрам: амплитуде и фазе тока зондирующего гармонического сигнала, прикладываемого между оболочкой и контрольными жилами кабеля.

Контролируемые синусоидальные сигналы Напряжения Тока

5 -220В

В кабельную пии>"°

Зондирующий синусоидальный сигнал

Оптический канал ц обмена информацией

.1«485

Преобразователь |г____ =24В/=5В

Рис.6 Функциональная схема защитного устройства Приведены основные отличительные характеристики компонентов и конструктивные особенности печатных плат, позволяющие выполнить требования эксплуатационных организаций по обеспечению повышенной изоляции между низковольтными выходными сигналами управления (обмена информацией) и элементами, на которых возможно появление напряжения +600В. Питание системы осуществляется через изолировочный трансформатор, гальванически изолирующий систему защиты от цепей питания ~ 220В. Выходные сигналы в системы телемеханики и управления автоматическим выключателем формируются с применением специальных твердотельных реле (СТТР). осуществляющих оп-торазвязку между вторичными и силовыми цепями +600В. Для непосредственного обмена информацией защитного устройства и персонального компьютера (ноутбука) по протоколу МСЮВиБ выполнен преобразовательный модуль, изолированный от силовых элементов посредством оптического каната.

Представлен вариант внедрения защитного устройства в конструкцию современных комплектных распределительных устройств КРУм-600 производства ЗАО «НПП Энергия» (рис.7) с возможностью непосредственного взаимодействия модуля защиты с микропроцессорной системой управления и диагностики шкафа. Предложено конструктивное решение по расположению блока защиты в ячейках распределительных устройств РУ-600В, эксплуатируемых в настоящее время на подстанциях городского электрического транспорта.

Рис.7 Расположение печатных плат защитного устройства в распределительном устройстве КРУм-600 (отсек подключения кабеля): 1 - блок питания, 2 - микропроцессорный модуль, 3 - делитель.

I"

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведен критический анализ существующих российских и зарубежных устройств защиты кабельных линий постоянного тока от замыкания на землю. Отмечено, что ни одна из применяемых на сегодняшний день систем не способна обеспечить 100% защиту кабельных линий от замыкания на землю;

2. Приведено теоретическое обоснование представления кабельной линии как линии с распределенными параметрами. Предложена схема замеще-итгст ],[[ом линии выпсчнек расчет ее параметров с учетом неравномерности распределения тока по сечению элементов кабеля из-за влияния поверхностного эффекта;

3. В связи с трудностью моделирования аварийного режима на реальной линии из-за необходимости нарушать целостность кабеля предложено использование физической и имитационной моделей кабельной линии для исследования работоспособности высокочастотного резонансного метода защиты. Применение физического и компьютерного моделирования позволило исследовать частотные характеристики кабельных линий различной длины, а также получить зависимость чувствительности защитной системы в различных точках по длине кабеля;

4. Проведенные исследования работоспособности защитного метода при возникновении дугового процесса между оболочкой и токопроводящей жилой кабеля, а также эксперименты по замыканию между различными элементами кабельной линии позволили сделать вывод о возможности построения двух-параметрической защитной системы на базе высокочастотного резонансного метода контроля состояния кабеля;

5. Сопоставление характеристик, полученных на моделях и при исследовании реального кабеля, позволяет говорить о принципиальной сходимости результатов;

6. Разработаны функциональная и электрическая схемы защитного устройства, осуществляющего контроль состояния кабельной линии по двум параметрам: амплитуде и фазе тока зондирующего гармонического сигнала, прикладываемого между оболочкой и контрольными жилами кабеля;

7. Представлен вариант внедрения защитного устройства в конструкцию современных комплектных распределительных устройств КРУм-бООВ с возможностью непосредственного взаимодействия модуля защиты с микропроцессорной системой управления и диагностики шкафа. Предложено конструктивное решение по пясппдожению блока защиты в ячейках распределительных устройств РУ-600В, эксплуатируемых з настоящее время на подстанциях городского электрического транспорта.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Долаберидзе Г.П., Николаев Д.Ю. Высокочастотная резонансная система защиты кабельных линий постоянного тока 0,6кВ от замыкания на землю. Вестник МЭИ. Теоретический и научно-практический журнал. №3. Издательство МЭИ, Москва, 2008г, стр.64-67.

2. Николаев Д.Ю., Долаберидзе Г.П. Устройство частотной токовой защиты кабельных линий. Патент на полезную модель №78988. Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. Приоритет полезной модели 22.07.2008.

3. Николаев Д.Ю. Имитационная модель кабельной линии постоянного тока 0,6 кВ. Известия Тульского государственного университета . Технические науки. Выпуск 1. В 2-ух ч. Часть 2. Издательство ТулГУ, Тула, 2009г, стр. 68-74.

4. Николаев Д.Ю., Долаберидзе Г.П. Системы защиты кабельных линий постоянного тока. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. XII Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Тезисы докладов. В 3-ех т. Том 2. Москва, 2006г, стр. 196.

5. Николаев Д.Ю. Высокочастотная резонансная система защиты кабельных линий постоянного тока 0,6кВ от замыкания на землю. Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии: сборник трудов Международной научно-технической конференции. В 3-ех ч. Часть 1. Тольятти, 2009г, стр. 111-114.

6. Николаев Д.Ю., Долаберидзе Г.П. Система защиты кабелей 0,6кВ. XI Международная конференция Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты. Труды. Часть 2. Крым, Алушта 2006г, стр. 169-170.

7. Николаев Д.Ю., Долаберидзе Г.П. Резонансная система защиты кабельных линий постоянного тока от замыкания на землю. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. XIV Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Тезисы докладов. В 3-ех т. Том 2. Москва, 2008г, стр. 194-195.

Подписано в печать С,?' кОС'9'1 Полиграфический центр МЭИ (ТУ) Красноказарменная ул., д.13

Зак. Ш Тир. ¡СО П.л. Ц

Список используемых сокращений

Введение

1. Анализ существующих устройств защиты кабельных линий 13 постоянного тока

2. Теоретическое обоснование предлагаемого метода защиты

2.1 Основные теоретические положения

2.2 Расчет параметров схемы замещения кабельной линии

2.3 Получение частотных характеристик схемы замещения кабельной 47 линии с помощью программного пакета OrCad

3. Создание физической модели кабельной линии

3.1 Расчеты параметров физической модели кабельной линии

3.2 Исследование физической модели кабельной линии

3.3 Проведение исследований АЧХ и ФЧХ на реальном кабеле

4. Разработка защитного устройства

4.1 Структурная схема защитного устройства '

4.2 Плата блока питания

4.3 Плата модуля микроконтроллера

4.4 Плата делителя

4.5 Плата блока преобразователя

4.6 Конструктивное исполнение и размещение устройства в 111 распределительных устройствах РУ+600В

Современную цивилизацию представить без транспорта невозможно. Уровень транспортного обслуживания стал одной из характеристик уровня развития страны в целом. Не случайно все развитые страны мира обладают не просто совершенными транспортными средствами, но высокоразвитыми транспортными системами, комбинирующими наилучшим образом отдельные виды транспорта и позволяющие тем самым удовлетворить потребность в ускоренном передвижении на различные расстояния пассажиров и грузов. Особое место в системе транспортного обслуживания занимает городской пассажирский транспорт, развитие которого связано с созданием крупных городов и процессами урбанизации, т.е. с появлением современных мегаполисов. Взаимодействуя с терминалами других видов транспорта (железнодорожного, воздушного, водного, междугороднего автомобильного), городской пассажирский транспорт стал самостоятельным элементом инфраструктуры города.

Исторически доля личного автотранспорта в России была невелика, но, резкий рост числа автомобилей личного пользования с 1990-х годов, заметно снизил пассажиропоток на общественном транспорте. Так по статистическим данным в 1992 году транспортом общего пользования были перевезены 45397 млн. человек, в то время как в 2007 году эта цифра снизилась до 21727 млн. человек (табл. 1.1). Процент перевозок, осуществляемых электрическим транспортом, от их общего числа снизился за указанный период на 2,5% и по данным 2007 года составляет 42,2% (рис.1). Стремительный рост числа автомобилей показал недостаточность пропускной способности автомобильных дорог, особенно ощутимой в мегаполисах. Попытки разгрузить дорожную ситуацию в центре городов привели к снижению в последние годы протяженности трамвайных линий (табл. 1.2). Быстрое увеличение транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания привело к росту доли загрязнения окружающей среды автотранспортом. Так на европейской территории России доля выброса загрязняющих веществ автотранспортом к 2006 году выросла до 62,3% от числа общих выбросов, против 38,8% в 1990году. В отдельных городах эта доля загрязнения превышает 92% [1]. В сложившейся ситуации развитие электрического транспорта поможет разгрузить экологически тяжелую ситуацию в городах.

Таблица 1.1 [2]

Статистика перевозок пассажиров по видам транспорта общего пользования

Количество пассажиров, перевезенных транспортом общего пользования за соответствующий год, млн. чел

Годы 1992 1995 2000 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Транспорт всего, в том числе по видам: 45397 43048 43274 41021 38339 37097 27992 24607 21727 таксомоторный 266 66 16 12 10 10 6 7 8 трамвайный 8071 7540 7421 6982 6321 5804 4123 3267 2660 троллейбусный 8619 8475 8759 8181 7291 6680 4653 3775 2972 метрополитены 3567 4150 4186 4200 4205 4211 3574 3644 3528 автобусным11 24874 22817 22892 21646 20512 20392 15636 13914 12559

1) Кроме того, автобусами, находящимися в собственности физических лиц, привлеченных к работе на маршрутах общего пользования.

Таблица 1.2 [2]

Эксплуатационная длина путей городского электрического транспорта

Эксплуатационная длина путей сообщения (на конец соответствующего года), тыс. км

Годы 1980 1990 1995 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Трамвайные пути 2,8 3,0 3,0 3,0 3,0 2,9 2,9 2,8 2,8 2,8 2,7

Троллейбусные линии 3,5 4,4 4,6 4,8 4,8 4,8 4,8 4,8 4,9 4,9 4,9

Пути метрополитена 0,25 0,34 0,39 0,4 0,41 0,41 0,42 0,42 0,44 0,44 0,44

Такси; 0,59% Трамвай; 17,78%

Автобус; В 54,79% Троллейбус; ^^^ 18,99%

Метрополитен; 7,86% а

Такси; 0,04% Трамвай; 17,15%

Автобус; 1 52,90% 1

Т^эу Троллейбус; ^Х^ 20,24%

Метрополитен; 9,67% б

Такси; Трамвай; 0,04% 12,24%

Оллейбус; 13,68% етропопитен; 16,24% в

Рис. I Количество пассажиров, перевезенных различными видами транспорта, процентах: а - за 1992 г.; б - за 2000 г.; в - за 2007 г.

Сложные ситуации на городских улицах, возникающие при задержках движения подвижного состава электротранспорта, предъявляют повышенные требования к системам автоматики и защиты, применяемых на тяговых подстанциях. Ответственной частью системы электроснабжения наземного городского электротранспорта являются кабели постоянного тока 0,6 кВ. Аварийные ситуации в кабеле могут привести к простою транспортных средств на линии от 5-10 минут до 1,5 часов, при этом в час-пик на данной транспортной магистрали могут возникнуть серьезные затруднения.

Питающие кабели городского электрического транспорта подключаются к положительной шине тяговой подстанции с помощью линейных автоматических быстродействующих выключателей, осуществляющих защиту тяговой сети и кабелей от токов короткого замыкания. При ухудшении изоляции между токовой жилой и оболочкой кабеля возникает токопроводящий контур через заземленную оболочку. Величина тока замыкания на землю сильно зависит от входного сопротивления металлических оболочек кабельной линии, которое тесно связано с удельной проводимостью грунта, а также состоянием самих металлических оболочек. Поэтому при достаточно больших значениях сопротивления брони и оболочек кабеля относительно земли, а также низкой удельной проводимости грунта ток замыкания на землю может не достигать уставки защитного выключателя. Рост потребления энергии подвижным составом, приводит к необходимости увеличения токовых уставок линейных выключателей, а, следовательно, и количества неотюпочаемых замыканий на землю в питающих кабелях.

На тяговых подстанциях наземного городского электротранспорта используют питающие кабели, имеющие алюминиевую или медную токопроводящую жилу, свинцовую или алюминиевую оболочку и две медные контрольные жилы. Для защиты кабельных линий широко применяется косвенный способ контроля состояния изоляции кабеля с использованием его контрольных жил. Опыт эксплуатации показывает, что нередки ситуации, когда аварийный режим не распознается, что приводит к тяжелым пожароопасным последствиям. Использование на подстанциях шкафов комбинированной защиты, включающих в себя устройство косвенного контроля и элемента потенциальной защиты, также не гарантирует отсутствие «мертвых зон» и ложных срабатываний. Это связано с трудностью точной настройки потенциальной защиты для сложных конфигураций тяговых сетей, различных погодных условий, а также необходимостью учитывать максимумы нагрузки в часы пик.

Схемы управления линейными выключателями питающих линий оснащены устройствами автоматического повторного включения (АПВ). В случае отсутствия системы АПВ ее функции берет на себя система телемеханики. АПВ осуществляет многократное (от двух до шести раз) подключение питающего фидера к шинам тяговой подстанции посредством линейного выключателя. Паузы между повторными включениями варьируются в зависимости от требований эксплуатирующей организации и составляют от 2с до 180с. Таким образом, при отсутствии сигнала блокировки от системы защиты кабеля, повторное включение линейного выключателя на линию может усугубить аварийную ситуацию. Зачастую ситуация осложняется прокладкой тяговых кабелей в коллекторах или траншеях совместно с высоковольтными кабелями и телефонными линиями, таким образом существует опасность поджига соседних кабелей, что может привести к развитию серьезной аварии. Повреждение соседних кабелей 6-10кВ в некоторых случаях могут привести к обесточиванию всего района. По этой причине важным является как быстродействие системы защиты, так и ее достаточная чувствительность, предупреждающая развитие серьезных пожароопасных последствий.

Целью работы является создание нового поколения устройств защиты кабельных линий с целью снижения вероятности возникновения и развития пожаров при замыканиях на землю в кабелях постоянного тока наземного городского электрического транспорта. Для увеличения надежности предлагается использовать двухпараметрическую резонансную высокочастотную защитную систему, осуществляющую индивидуальный контроль состояния кабеля.

Как показали проведенные исследования, каждый кабель обладает индивидуальной амплитудно-частотной и фазочастотной характеристиками. Принцип работы высокочастотной резонансной защитной системы основан на изменении индуктивных и емкостных параметров кабеля и, как следствие, его характеристик (АЧХ и ФЧХ) при аварийном режиме замыкания на землю. Система защиты, настроенная на резонанс в нормальном режиме, реагирует на изменение амплитуды тока и сдвиг его фазы, неизбежно следующего за ухудшением изоляции между токопроводящей жилой (ТЖ) и оболочкой (Об) [3]. Положительной особенностью данного принципа защиты является непосредственный контроль за состоянием изоляции кабеля.

Предлагаемая система защиты может использоваться для кабелей с алюминиевыми и медными жилами, со свинцовыми или алюминиевыми оболочками, бумажной изоляцией и двумя контрольными жилами. Система защиты должна обеспечивать защиту как положительных, так и отрицательных кабелей.

Предусматривается реакция защиты на различные аварийные ситуации, а именно:

• замыкание основной токопроводящей жилы на оболочку;

• замыкание контрольных жил на оболочку или токопроводящую жилу;

• общее замыкание токопроводящей жилы, контрольных жил и оболочки;

• обрыв контрольных жил.

К защите предъявляются следующие технические требования:

1. Общие положения

1.1. Разрабатываемая защита кабелей предназначена для работы на тяговых подстанциях в системах одностороннего и двухстороннего питания участков контактных сетей, с заземленным отрицательным полюсом и с изолированными от земли полюсами.

1.2. Защита должна быть помехоустойчивой и исключать ложные отключения питающих линий.

1.3. Размещение устройств разрабатываемой защиты кабелей предусматривается в закрытых помещениях подстанций при следующих условиях:

• высота установки над уровнем моря не более 1000м;

• температура окружающей среды от +1°С до +40°С;

• относительная влажность воздуха до 90% при температуре 20°С и не более 50% при температуре 40°С.

2. Общие требования

2.1. Защита предназначена для установки на силовые одножильные питающие кабели постоянного тока длиной до Зкм со свинцовыми или алюминиевыми оболочками, бумажной изоляцией и двумя контрольными жилами. Сечение кабелей 300-800мм".

2.2. Защита должна обладать избирательностью и выдавать сигнал о повреждении кабеля в течение времени не превышающего одной секунды с момента возникновения аварийной ситуации (как глухого, так и через электрическую дугу). Выполнение последнего условия позволяет предотвратить развитие пожароопасной ситуации в коллекторе при возникновении электрической дуги между токопроводящей жилой и оболочкой, и одновременно повысить помехоустойчивость защиты путем отстройки от кратковременных импульсов помех, возникающих при различных процессах в питающей и тяговой сетях.

3. Работа в различных системах электроснабжения.

3.1. Одностороннее питание

При замыкании в контролируемом кабеле защита должна выдавать сигнал на отключение соответствующего быстродействующего автоматического выключателя с блокировкой его оперативного включения, запретом запуска систем АПВ и ИКЗ (испытателя коротких замыканий) п, со звуковым и световым сигналом в систему телемеханики о повреждении кабеля.

Оперативное восстановление питания участка контактной сети (по режиму разгрузки) должно осуществляться только после всестороннего отключения поврежденного кабеля.

3.2. Двухстороннее питание

При замыкании в контролируемом кабеле защита должна выдавать сигналы на отключение соответствующего быстродействующего линейного и секционного автоматических выключателей, а также по каналам связи на отключение линейных и секционных автоматических выключателей на параллельно работающих с поврежденным кабелем питающих линиях с блокировкой нх оперативного включения, запретом запуска систем АПВ и ИКЗ (испытателя коротких замыканий), со звуковым и световым сигналом в систему телемеханики о повреждении кабеля.

Оперативное восстановление питания участка контактной сети от других смежных подстанций должно осуществляться только после всестороннего отключения поврежденных кабелей.

4. Сопряжение разрабатываемой системы защиты со схемами автоматики и сигнализации тяговых подстанций.

Необходимые коммутационные переключения, сигнализация и блокирование отдельных аппаратов осуществляются путем привязки устройства к существующим схемам управления и автоматики коммутационных аппаратов.

Система защиты кабелей в условиях телеуправления подстанцией должна приводить к отключению линейного выключателя, питающего поврежденный кабель, при его пробое. Защитой должна исключаться возможность повторного включения линейного выключателя при повреждении кабеля.

Схема устройства защиты должна предусматривать выдачу следующих основных сигналов в систему телемеханики с использованием «сухих контактов»:

• срабатывание резонансной защиты;

• неисправность системы управления.

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Выполнен критический анализ существующих российских и зарубежных устройств защиты кабельных линий постоянного тока от замыкания на землю. Отмечено, что ни одна из применяемых сттстем не способна обеспечить 100% защиту кабельных линий от замыкания на землю;

2. Приведено теоретическое обоснование представления кабельной линии как линии с распределенными параметрами. Представлена схема замещения кабельной линии, выполнен расчет ее параметров с учетом неравномерности распределения тока по сечению элементов кабеля из-за влияния поверхностного эффекта;

3. Предложены физическая и имитационная модели кабельной линии, позволяющие исследовать частотные характеристики кабельных линий, а также зависимость чувствительности защитной системы от замыкания на землю в различных точках по длине кабеля;

4. Частотные характеристики, полученные при исследовании реального кабеля, позволяют говорить о принципиальной сходимости с результатами экспериментов на физической и имитационной моделях;

5. Исследования чувствительности защитного принципа при возникновении дугового процесса между оболочкой и токопроводящей жилой кабеля, а также при замыкании различных элементов кабельной линии позволили сделать вывод о возможности построения двухпараметрической защитной системы на базе высокочастотного резонансного метода;

6. Разработаны функциональная и электрическая схемы защитного устройства, осуществляющего контроль состояния кабельной линии по двум параметрам: амплитуде и фазе тока зондирующего гармонического сигнала, прикладываемого между оболочкой и контрольными жилами кабеля;

7. Представлен вариант внедрения защитного устройства в конструкцию современных комплектных распределительных устройств КРУм-600В с возможностью непосредственного взаимодействия модуля защиты с микропроцессорной системой управления и диагностики шкафа. Предложено конструктивное решение по расположению блока защиты в ячейках распределительных устройств РУ-600В, эксплуатируемых в настоящее время на подстанциях городского электрического транспорта.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Слепцов М.А. Основы электрического транспорта : учебник для студ. высш. учеб. заведений / М.А. Слепцов, Г.П. Долаберидзе, A.B. Прокопович и др. под общ. ред. М.А.Слепцова М. : Издательский цент «Академия», 2006.

2. Федеральная служба государственной статистики; www.gks.ru

3. Долаберидзе Г.П. Высокочастотная резонансная система защиты кабельных линий постоянного тока 0,6 кВ от замыкания на землю / Г.П.Долаберидзе, Д.Ю.Николаев // Вестник МЭИ. 2008 - №3. - С. 64-67

4. Электроснабжение метрополитенов. Устройство, эксплуатация и проектирование. / под ред. Е.И. Быкова. — М.: «Транспорт», 1977.

5. Лилюхин A.B. Разработка устройств защиты кабельной сети 600В трамвая и троллейбуса: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 1988.

6. Тяговые подстанции трамвая и троллейбуса: справочник / под ред. Ефремова ИС. -М.: Транспорт, 1984.

7. Афанасьев A.C. Тяговые сети трамвая и троллейбуса. М.: Стройиздат, 1974.

8. Загайнов H.A. Тяговые подстанции трамвая и троллейбуса. / H.A. Загайнов, Б.С. Финкельштейн 3-е изд., перераб. и доп. - М.: «Транспорт», 1978.

9. Тарнпжевский М.В. Проектирование устройств электроснабжения трамвая и троллейбуса / М.В. Тарнижевский, Д.К. Томлянович. М.: Транспорт, 1986.

10. Niemann Т. Pilotanwendung des kombinierten Schutz- und Steuergerat Sitras PRO bei der VAG Nürnberg / Th. Niemann, St. Nolkensmeier, J. Steinbauer, G. Schirmer // Elektrische Bahnen. 2007 - №3. - s. 156-163.

11. Operating instructions: Sitras PRO DC Protective Unit and Controller for DC Traction Power Supply (Siemens AG), Nr A6Z08110872368.

12. Technical specifications: Sepcos-NG Protection relay with full PLC function (Sechcron SA), Nr SGSG815135BENB00-07.06.

13. Martinez, J.A., Gonzalez-Molina, F. Surge protection of underground distribution cables / Power Delivery, IEEE Transactions on, Vol.15 No5 : 756763, 2000.

14. Showghi, C., Faults in parallel cables / Generation, Transmission and Distribution, IEE Proceedings Vol.133 No5 : 270-276,1986.

15. Charles W. Williams Jr., Lubo A. Kojovic, Jack McCall. Detection of Incipient Cable Failures Using Sub-Cycle Overcurrent Protection / The Line, 1999: p. 9 -10, South Milwaukee.

16. Orsagova J. Toman P. Application of Thermal Models of Digital Protective Relays in Cable Protection / Developments in Power System Protection, 2008: p. 513-516, Glasgow

17. Зевеке Г.В. Основы теории цепей/ Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.В. Нетушил, С.В. Страхов. 4-е изд. переработанное - М.: Энергия, 1975.

18. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи с распределенными параметрами. -М.: Высшая школа, 1980.

19. Бессонов JI.A. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи. 9-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1996.

20. Каганов З.Г. Электрические цепи с распределенными параметрами и цепные схемы. -М.: Энергоатомиздат, 1990.

21. Жуховицкий Б.Я. Теоретические основы электротехники/ Б.Я. Жуховицкий, И.Б. Негневицкий. В 3 т. Т.2 - М.: Энергия 1972.

22. Белоруссов Н.И. Электрические кабели, провода и шнуры: справочник/ Н.И.Белоруссов, А.Е.Саакян, А.И.Яковлева. М.: Энергоатомиздат, 1988.

23. Геронимус Б.Е. Устройство, монтаж и эксплуатация тяговых подстанций/ Б.Е. Геронимус, В.Г. Гурвич, В.В. Мазов. Изд.2-е, перераб. и доп. — М., «Высш. школа», 1976.

24. Электротехнический справочник: в 4 т. Т.2./ под общей ред. профессоров МЭИ В.Г.Герасимова и др. 8-е изд., испр. и доп. - М.: Издательство МЭИ, 2001.

25. Нейман JI.P. Теоретические основы электротехники/ J1.P. Нейман, К.С. Демирчян: В 2 т. Т.2 Л.: Энегроиздат, 1981.

26. Калантаров П.Л. Расчет индуктивностей/ П.Л. Калантаров, JI.A. Цейтлин. -JL: Энергоатомиздат, 1986.

27. РазевигВ. Д. Серия проектирования OrCad 9.2/ В. Д. Разевиг. М.: СОЛОН-Р, 2003.

28. КеоунДж. OrCad PSpice. Анализ электрических цепей/ Дж. Кеоун. М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2008.

29. Хайнеман P. PSpice Моделирование работы электронных схем/ Р. Хайнеман. М.: ДМК Пресс, 2005.

30. Болотовский Ю. И. OrCad. Моделирование. «Поваренная» книга./ Ю. И. Болотовский, Г. И. Таназлы. М.: СОЛОН-Пресс, 2005.

31. Отчет по научно-исследовательской работе. Тема 2086970 "Защита кабелей постоянного тока наземного городского электрического транспорта", Научный руководитель работы Долаберидзе Г.П.: Москва, 1999.

32. Сабуров В. А. Устройство защиты кабельных линий постоянного тока от замыканий на землю: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 2001.

33. Абрамович М.И. Диоды и тиристоры в преобразовательных установках/ М.И. Абрамович, В.М. Бабайлов, В.Е. Либер и др. М.: Энергоатомиздат, 1992.

34. Пантелейчук А. Основы выбора цифровых сигнальных процессоров: Электронные компоненты №6, 2006, стр. 69-72.

35. Jeff Bier, Choosing a Processor: Benchmarks and Beyond (S043), Berkeley, California: Berkeley Design Technology, Inc., USA, 2006.

36. Choosing a DSP Processor, Berkeley, California: Berkeley Design Technology, Inc., USA, 2000.

37. Data manual: Digital Signal Processors TMS320F2812 (Texas Instruments), №SPRS1740.

38. Data sheet: Dual 3A-Peak Low-Side MOSFET Driver MIC4123/4124/4125 (Micrel Incorporated), № M9999-052405.

39. Звонарев E. Драйверы MOSFET компании Texas Instruments: НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ №5, 2008, стр. 3-7.

40. Рассел Д. Развитие технологий MOSFET повышает их специализацию: НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ №12, 2009, стр.4.

41. Использование широтно-импульсной модуляции таймера В в качестве ЦАП: URL http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/app/micros/msp430/slaal 16.htm

42. Application Note: Using the AVR's High-speed PWM AVR131 (Atmel Corporation), Rev. 2542A-AVR-09/03.

43. Захаров А. Расчет выходного фильтра ШИМ-ипвертора: Силовая электроника, №1, 2005, стр. 46-49.

44. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ РИСУНКОВ Рис. Название рисунка Стр.

45. Количество пассажиров, перевезенных различными видами 6транспорта, в процентах: а за 1992 г.; б - за 2000 г.; в - за 2007 г.

46. Варианты дифференциальных защит: а) поперечная и б) 14 продольная

47. Использование токовой защиты в метрополитене: а для 17 защиты кабелей 825В, б - для защиты оборудования РУ+825Ви преобразовательных секций

48. Принципиальная схема кабельного сигнализатора 21

49. Защита кабеля контрольными жилами на переменном токе 24

50. Применение оптрона для контроля состояния кабеля (а) и 27 принцип преобразования сигналов: нормальный режим (б), аварийный уровень снижения изоляции (в).

51. Состав и схема подключения системы контроля и защиты 28 тяговой сети Ситрас Про (Sitras Pro) к питающему фидеру

52. Функциональная схема типового применения Сепкос-НГ 30 (Sepcos-NG)

53. Сечение кабеля, применяемого на тяговых подстанциях 31 городского электрического транспорта в Германии

54. Принцип работы защитного устройства Сепкос-НГ 31

55. Поперечное сечение (а) и емкостные связи между элементами 38 (б) кабельной линии

56. Упрощенное изображение сечения кабеля 38

57. Продольные сопротивления, индуктивности и 41 взаимоиндуктивные связи между элементами кабеля

58. Окончательная схема замещения отрезка кабельной линии 46 длиной 25м

59. Схема подключения имитационной модели кабельной линии к 50 генератору гармонических сигналов

60. Частотные характеристики кабельной линии 51

61. АЧХ Im = F(/) и ФЧХ - ф = F(/) кабельных линий длиной: 53 а-250м, б - 150м

62. Графики зависимости от остаточного сопротивления 56изоляции: а амплитуды тока 1т(Кост); б - фазы тока Аф(Яост)

63. Схема для расчета индуктивности катушки прямоугольного 61 сечения

64. Расчетная схема к определению взаимной индуктивности 61 двух катушек прямоугольного сечения

65. Схема к расчету собственной и взаимной индуктивностей 63 плоских (дисковых) катушек

66. Взаимное расположение катушек в ячейке макета 63

67. Взаимное расположение катушек, имитирующих элементы 66 кабеля

68. Размещение емкостных элементов на конденсаторной панели 67

69. Схема расположения элементов макета 67

70. Электрическая схема для снятия АЧХ и ФЧХ 69

71. Частотные характеристики макета кабельной линии при 73 различном соединения КЖ: а АЧХ; б - ФЧХ.

72. Частотные характеристики макета при имитации различной 78 длины кабельной линии: а АЧХ; б - ФЧХ.

73. Электрическая схема для исследования чувствительности 80 защитного метода

74. Зависимости от удаленности замыкания на землю от 82 подстанции и остаточного сопротивления изоляции: а -амплитуды тока 1т; б сдвига фазы тока Аср.

75. Электрическая схема для анализа чувствительности при 85 дуговом процессе

76. Электрическая схема для снятия АЧХ и ФЧХ реальных 90 кабельных линий

77. Амплитудно-частотные характеристики кабелей 0117и0107 91 (КЖ замкнуты на конце кабеля)

78. Фазочастотные характеристики кабелей 0117 и 0107 (КЖ 91 замкнуты на конце кабеля)

79. Амплитудно-частотные характеристики кабелей 0117 и 0107 93 (КЖ разомкнуты на конце кабеля)

80. Фазочастотные характеристики кабелей 0117и0107 (КЖ 93 разомкнуты на конце кабеля)

81. Наложение коммутационной и случайной помех на 95зондирующий гармонический сигнал

82. Функциональная схема защитного устройства 101

83. Упрощенная электрическая схема специального 105 твердотельного реле СТТР 10.1

84. Функциональная схема модуля контроллера 108

85. Функциональная схема драйвера MIC4423 со встроенными 109 полевыми транзисторами

86. Габаритные размеры и расположение присоединительных 113 разъемов печатных плат защитного устройства

87. Расположение печатных плат защитного устройства в 114 распределительном устройстве КРУм-600

88. Возможное размещение защитного устройства в 115 распределительных шкафах РУ-600

89. П1.1 Принципиальная электрическая схема модуля блока питания 125

90. П2.1 Принципиальная электрическая схема модуля 1261. П2.4 микроконтроллера 129

91. ПЗ. 1 Принципиальная электрическая схема блока делителя 130

92. П4.1 Принципиальная электрическая схема преобразовательного 131 модуля

93. П5.1- Технические данные специального твердотельного реле 1321. П5.2 СТТР 10.1

94. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ТАБЛИЦ

95. Таб. Название таблицы Стр.

96. Статистика перевозок пассажиров по видам транспорта общего 5 пользования

97. Эксплуатационная длина путей городского электрического 5 транспорта

98. Результаты расчета параметров схемы замещения кабельной 47 линии

99. Экспериментальные данные (1=450м, КЖ замкнуты) 71

100. Экспериментальные данные (1=450м, КЖ разомкнуты) 72

101. Экспериментальные данные (1=300м, КЖ замкнуты) 75

102. Экспериментальные данные (1=150м, КЖ замкнуты) 76

103. Опыт исследования чувствительности (длина кабеля 1=450м) 81

104. Опыт исследования чувствительности при дуговом процессе 84

105. Опыт исследования замыкания различных элементов кабеля 87

106. Частотные характеристики кабеля 0107(КЖ замкнуты) 89

107. Частотные характеристики кабеля 0117(КЖ замкнуты) 89

108. Частотные характеристики кабеля 0107(КЖ разомкнуты) 92

109. Частотные характеристики кабеля 0117(КЖ разомкнуты) 921де1 |Х1НЪ