ОАО "РОССИЙСКИЕ ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ"

УТВЕРЖДЕН
распоряжением ОАО "РЖД"
от 25.12.2012 г. N 2679р

 

СТО РЖД 07.015-2012

СТАНДАРТ ОАО "РЖД"

МЕТОДИКА ВЫБОРА И ПРОВЕРКИ ПАРАМЕТРОВ КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ В СИСТЕМАХ ПОСТОЯННОГО, ВЫПРЯМЛЕННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ОПЕРАТИВНОГО ТОКА ТЯГОВЫХ И ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ

Дата введения - 2013-04-01

 

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным бюджетным образовательным учреждением высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ"
2 ВНЕСЕН Управлением электрификации и электроснабжения Центральной дирекции инфраструктуры - филиала ОАО "РЖД"
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Распоряжением ОАО "РЖД" от 25.12.2013 г. N 2679р
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

 

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методику выбора и проверки параметров коммутационных аппаратов в системах постоянного, выпрямленного и переменного оперативного тока тяговых и трансформаторных подстанций ОАО "РЖД" и предназначен для применения при строительстве и реконструкции тяговых и трансформаторных подстанций.
Настоящий стандарт предназначен для применения подразделениями аппарата управления ОАО "РЖД", филиалами ОАО "РЖД" и иными структурными подразделениями ОАО "РЖД".
Применение настоящего стандарта сторонними организациями оговаривается в договорах (соглашениях) с ОАО "РЖД".

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 19431-84 Энергетика и электрификация. Термины и определения
ГОСТ 24291-90 Электрическая часть электростанции и электрической сети. Термины и определения
ГОСТ Р 28249-93 Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ
ГОСТ 29176-91 Короткие замыкания в электроустановках. Методика расчета в электроустановках постоянного тока
ГОСТ Р МЭК 60269-1-2010 Предохранители низковольтные плавкие. Часть 1. Общие требования
ГОСТ Р 53685-2009 Электрификация и электроснабжение железных дорог. Термины и определения
ГОСТ Р 51179-98 Устройства и системы телемеханики. Часть 2. Условия эксплуатации. Раздел 1. Источники питания и электромагнитная совместимость
СТО РЖД 07.014-2012 Методика выбора и проверки сечения проводников, образующих системы постоянного, выпрямленного и переменного оперативного тока тяговых и трансформаторных подстанций

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 19431, ГОСТ 24291, ГОСТ Р 53685, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 временная нагрузка: Нагрузка, создаваемая электроприемниками, подключаемыми к источнику питания в аварийном режиме подстанции, и характеризующая установившийся аварийный режим.
3.2 держатель плавкого предохранителя: Комбинация основания плавкого предохранителя с держателем плавкой вставки.
Примечание - При употреблении в настоящем стандарте термина "держатель плавкого предохранителя" подразумевают, если не требуется четкого разделения, основание плавкого предохранителя и/или держатель плавкой вставки.

3.3 держатель плавкой вставки: Часть плавкого предохранителя, предназначенная для удержания плавкой вставки.
3.4 защитная характеристика: Кривая зависимости полного времени отключения защитного аппарата от ожидаемого значения сверхтока.
3.5 кратковременная нагрузка: Нагрузка продолжительностью не более 5 с, возникающая в переходном аварийном режиме.
3.6 коэффициент чувствительности отключающего защитного аппарата: Отношение минимального тока короткого замыкания в конце зоны защиты к максимальному току срабатывания отключающего защитного аппарата, определенному по его времятоковым защитным характеристикам с учетом времени протекания сверхтока и с учетом разброса параметров срабатывания отключающего защитного аппарата.
3.7 максимальный расчетный ожидаемый ток короткого замыкания: Ток металлического короткого замыкания, который бы протекал по цепи, если бы включенный в нее отключающий защитный аппарат был заменен проводником, полным сопротивлением которого можно пренебречь.
3.8 наибольшее рабочее напряжение сети: Наибольшее значение напряжения, которое может наблюдаться в нормальном режиме работы сети оперативного тока в любой ее точке в любой момент времени.
3.9 основание плавкого предохранителя: Несъемная часть плавкого предохранителя, снабженная контактами, выводами и, при необходимости, оболочками.
3.10 основная зона защиты отключающего защитного аппарата: Часть электрической цепи от собственных выходных клемм отключающего защитного аппарата до выходных клемм ближайших смежных с ним отключающих защитных аппаратов.
3.11 плавкая вставка: Часть плавкого предохранителя, включающая в себя плавкий(ие) элемент(ы), заменяемая после срабатывания плавкого предохранителя.
3.12 плавкий предохранитель: Аппарат, который вследствие расплавления одного или нескольких специально спроектированных и рассчитанных элементов размыкает цепь, в которую он включен, отключая ток, превышающий заданное значение в течение достаточно продолжительного времени.
3.13 постоянная нагрузка: Нагрузка в нормальном режиме и остающаяся неизменной в течение всего аварийного режима.
3.14 резервная зона защиты отключающего защитного аппарата: Часть электрической цепи от выходных клемм ближайших, смежных с ним, отключающих защитных аппаратов до выходных клемм ближайших следующих за ними отключающих защитных аппаратов.

4 Общие положения

4.1 Исходными данными для выбора и проверки параметров коммутационных аппаратов в системах постоянного, выпрямленного и переменного оперативного тока тяговых и трансформаторных подстанций являются:
- номинальное напряжение и схема сети оперативного тока;
- номинальный ток, пусковой ток и минимально допустимое значение напряжения на клеммах электроприемников оперативного тока;
- ток металлического короткого замыкания в начале основной зоны защиты и токи дуговых коротких замыканий в конце основной зоны защиты и в конце резервной зоны защиты.
4.2 Выбор плавких предохранителей и автоматических выключателей производится в следующем порядке:
- выбор по роду тока, номинальной частоте, номинальному напряжению, номинальному току;
- проверка на отключающую способность;
- выбор защитной характеристики;
- проверка отстройки от пусковых токов электроприемников;
- проверка на быстродействие;
- проверка на чувствительность и селективность.
4.3 Порядок выполнения действий, перечисленных в 4.2, приведен в разделах 5 - 10.

5 Выбор плавких предохранителей и автоматических выключателей по роду тока, номинальной частоте, номинальному напряжению, номинальному току

5.1 Плавкие предохранители и автоматические выключатели должны соответствовать роду тока и номинальной частоте системы оперативного тока, в которой они используются.
5.2 В системах оперативного тока с номинальным напряжением 110 В применяют плавкие предохранители и автоматические выключатели на номинальное напряжение от 160 до 250 В, в системах с номинальным напряжением 220 В применяют плавкие предохранители и автоматические выключатели на номинальное напряжение от 320 до 500 В. В системах оперативного постоянного тока с номинальным напряжением 110 В, с дополнительной группой аккумуляторов следует применять плавкие предохранители и автоматические выключатели на номинальное напряжение от 200 до 250 В. В системах оперативного постоянного тока с номинальным напряжением 220 В, с дополнительной группой аккумуляторов следует применять плавкие предохранители и автоматические выключатели на номинальное напряжение от 400 до 500 В.
5.3 Номинальный ток плавкого предохранителя и автоматического выключателя,
I    , А должен быть больше или равен наибольшему рабочему току, который
ном
рассчитывается как сумма номинальных токов постоянной и временной нагрузки и 40%
от номинального тока максимальной кратковременной нагрузки защищаемой цепи:

 

    I     >= SUM I       + SUM I       + 0,4 · SUM I       ,
ном          н.пост        н.врем              н.крат

 

    где:  SUM I       - сумма номинальных токов постоянной нагрузки А;
н.пост

    SUM I       - сумма номинальных токов временной нагрузки, А;
н.врем

    SUM I       -  сумма  номинальных  токов  кратковременной нагрузки, А.
н.крат

 

6 Проверка плавких предохранителей и автоматических выключателей на отключающую способность

6.1 Для проверки плавких предохранителей и автоматических выключатлей на отключающую способность следует расчитать максимальный ожидаемый ток короткого замыкания для металлического короткого замыкания на клеммах плавкого предохранителя или автоматического выключателя со стороны наиболее мощного источника в начальный момент времени короткого замыкания:
- для сети переменного оперативного тока - по ГОСТ Р 28249;
- для сети постоянного оперативного тока - по ГОСТ 29176.
6.2 Наибольшая отключающая способность плавких предохранителей и автоматических выключателей должна быть больше максимального ожидаемого тока короткого замыкания. Если это не так, следует выбрать плавкий предохранитель или автоматический выключатель с большей отключающей способностью.

7 Выбор защитной характеристики плавких предохранителей и автоматических выключателей

7.1 Выбор защитной характеристики плавких предохранителей
7.1.1 Защитная характеристика плавких предохранителей определяется типом и номинальным током плавкой вставки.
7.1.2 В сетях оперативного тока следует использовать плавкие предохранители с плавкими вставками общего назначения gG, ГОСТ Р МЭК 60269, пункт 5.7.1.
7.1.3 Номинальный ток плавкой вставки выбирают из возможных для выбранного плавкого предохранителя номинальных токов плавких вставок и должен удовлетворять неравенству (1).
7.2 Выбор защитной характеристики автоматического выключателя
7.2.1 Защитную характеристику автоматических выключателей предварительно принимают:
- для автоматических выключателей номинальным током более 125 А - с уставкой по току, превышающей номинальный ток расцепителя в 5 или более раз;
- для автоматических номинальным током 125 А и менее - типа C, приложение А, рисунок А.4.

8 Проверка отстройки плавких предохранителей и автоматических выключателей от пусковых токов электроприемников

8.1 Плавкие предохранители и автоматические выключатели с номинальным током 10 А и меньше необходимо проверить на отстройку от пусковых токов электроприемников.
8.2 Для проверки следует построить зависимость потребляемого пускового тока от времени во время-токовых координатах и нанести на тот же график защитную характеристику плавкого предохранителя или автоматического выключателя. Необходимо убедиться, что кривая пускового тока не пересекает защитную характеристику и лежит ниже ее. В противном случае коммутационный аппарат не отстроен от пусковых токов, и следует:
- для плавкого предохранителя выбрать плавкую вставку большего номинального тока;
- для автоматического выключателя выбрать защитную характеристику с большей уставкой по току или выключатель с большим номинальным током.

9 Проверка плавких предохранителей и автоматических выключателей на быстродействие

9.1 Для проверки плавких предохранителей и автоматических выключателей следует определить максимальное полное время отключения перегрузок, металлических и дуговых коротких замыканий в основной зоне защиты по защитным характеристикам плавкого предохранителя или автоматического выключателя, приведенным в технической документации, а при ее отсутствии, по характеристикам приложения А. Максимальное время определяют с учетом разброса параметров срабатывания.
9.2 Полное время отключения плавких предохранителей и автоматических выключателей должно быть таким, чтобы, при коротких замыканиях в основной зоне защиты, проводники, по которым протекает сверхток, не нагревались до температур, превышающих предел их термической стойкости в соответствии с положениями СТО РЖД 07.014-2012 (раздел 8).
9.3 Полное время отключения предохранителей и автоматических выключателей должно быть таким, чтобы при коротких замыканиях в резервной зоне защиты проводники, по которым протекает сверхток, не нагревались до температур, превышающих предел их невозгораемости в соответствии с положениями СТО РЖД 07.014-2012 (раздел 8).
9.4 Следует проверить быстродействие плавких предохранителей и выключателей при отключении металлических и дуговых коротких замыканий глубина по условию провалов напряжения и их продолжительности на питающих сборках. Провалы напряжения при коротких замыканиях на питающих сборках, к которым присоединен проверяемый плавкий предохранитель или автоматический выключатель, не должны приводить к сбоям в работе электроприемников.
Условие  проверяют  по  допустимому  электроприемником  провалу  напряжения,  при коротком
замыкании, Дельта U   , В:
кз

    Дельта U   = U    - R   · I                                               (2)
кз    ном    кз    кз

    где: U    - номинальное напряжение, В;
ном

    R   - активное сопротивление участка электрической цепи от входных клемм
кз   проверяемого отключающего защитного аппарата до точки короткого
замыкания, Ом;

    I   - ток короткого замыкания, А.
кз

 

Условия проверки на быстродействие следует считать выполненным, если:
- для систем постоянного оперативного тока глубина провалов напряжения не превышает:
1) 0,3 номинального напряжения при продолжительности короткого замыкания не более 1 с;
2) 0,6 номинального напряжения, при продолжительности короткого замыкания не более 100 мс;
- для систем переменного оперативного тока глубина провалов напряжения не превышает:
1) 0,3 номинального напряжения при продолжительности короткого замыкания не более 1 с;
2) 0,6 номинального напряжения при продолжительности короткого замыкания не более 20 мс.

10 Проверка плавких предохранителей и автоматических выключателей на чувствительность и селективность

10.1 Проверка автоматических выключателей на чувствительность
10.1.1 Чувствительность автоматических выключателей необходимо проверять для основной зоны защиты и резервной зоны защиты.
10.1.2 Для проверки чувствительности автоматических выключателей следует
рассчитать коэффициент чувствительности, К  по формуле:
ч

              I
кз.мин
К  = ──────────────                                                     (3)
ч     I
сраб.макс

    где: I       - минимальный ток при дуговом коротком замыкании в конце основной
кз.мин   зоны защиты, А;

    I            - максимальное значение тока срабатывания проверяемого
сраб.макс     автоматического выключателя, определяемое с учетом разброса
тока срабатывания по времятоковой характеристике, А.

Условие проверки на чувствительность можно считать выполненным, если коэффициент чувствительности больше или равен 1,1 в основной и резервной зоне защиты.
10.1.3 В случае если чувствительность не обеспечена, то следует выбрать автоматический выключатель с меньшей уставкой по току.
10.1.4 Плавкие предохранители на чувствительность не проверяют.

10.2 Проверка плавких предохранителей и автоматических выключателей на селективность
10.2.1 Селективность срабатывания последовательно включенных плавких предохранителей или автоматических выключателей следует считать удовлетворительной, если зоны разброса их защитных характеристик, в диапазоне возможных значений сверхтоков, не пересекаются. Для подтверждения селективности отключающих защитных аппаратов строят карту селективности, с защитными характеристиками с учетом разброса их параметров. Защитные характеристики наиболее часто используемых плавких предохранителей и автоматических выключателей преведены в приложении А, на рисунках А.1, А.2, А.3, А.4, А.5, А.6. Пример построения карты селективности приведен на рисунке 1.
10.2.2 Диапазон возможных значений токов определяется током металлического короткого замыкания на выходных клеммах ближайшего плавкого предохранителя или автоматического выключателя, и током дугового короткого замыкания в конце его основной зоны защиты.
10.2.3 При невозможности обеспечить одновременно требуемую чувствительность и селективность, допускается применять плавкие предохранители и автоматические выключатели не обеспечивающие селективное отключение коротких замыканий в зоне резервирования, при условии, что для отключаемых электроприемников оперативного тока предусмотрены резервные цепи питания.
10.2.4 В случае, если плавкий предохранитель или автоматический выключатель удовлетворяет условиям проверки в разделах 7, 8, 9, 10 и 11, выбор следует считать завершенным.

См. рис. 1 - Пример построения карты селективности с защитными характеристиками выключателя 16 А с характеристикой C (сплошные линии) и плавкого предохранителя типа gG 40 А (пунктирные линии).

 

 

Приложение А
(справочное)

Времятоковые защитные характеристики плавких предохранителей и автоматических выключателей

Времятоковые защитные характеристики плавких предохранителей и автоматических выключателей приведены на рисунках А.1 - А.7.

 

См. рис. А.1 - Время токовые характеристики плавких вставок предохранителей типа gG, номинальным током от 2 до 1250 А.

 

См. рис. А.2 - Защитная характеристика автоматического выключателя с расцепителем тип A. Для выключателей переменного тока (AC) и постоянного (DC).

 

См. рис. А.3. - Защитная характеристика автоматического выключателя с расцепителем тип B. Для выключателей переменного тока (AC) и постоянного (DC).

 

См. рис. А.4 - Защитная характеристика автоматического выключателя с расцепителем тип C. Для выключателей переменного тока (AC) и постоянного (DC).

 

См. рис. А.5 - Защитная характеристика автоматического выключателя с расцепителем тип D. Для выключателей переменного тока (AC) и постоянного (DC).

 

См. рис. А.6 - Защитная характеристика автоматического выключателя с расцепителем тип K. Для выключателей переменного тока (AC) и постоянного (DC).

 

См. рис. А.7 - Защитная характеристика автоматического выключателя с расцепителем тип Z. Для выключателей переменного тока (AC) и постоянного (DC).